2020年长江中下游干流高洪水位特点及成因分析

（长江水利委员会水文局，湖北武汉 430010）

2020年长江流域发生仅次于1954年和1998年的流域性大洪水，2020年7～8月长江干流发生了5次编号洪水［1-4］。2020年7月，长江干流沙市至大通江段水位全线超警；鄱阳湖发生流域性大洪水，修水、赣江、信江、饶河乐安河及昌江均发生超警洪水，湖区多站水位超历史；长江下游支流滁河、青弋江、水阳江、巢湖发生超保证或超历史洪水；长江下游干流马鞍山至镇江江段最高潮位超历史。2020年8月，长江上游干流及多条支流发生较大洪水过程，岷江发生超历史洪水；长江中下游干流、洞庭湖水系、鄱阳湖水系、滁河及巢湖等地区水位仍存在超警、超保证情况。长江中下游干流7月出现最高洪水位，具有水位高、历时长、超警多、范围广、影响大等特征。监利以下江段表现最为突出，如监利站最高水位37.30 m，超保证水位0.07 m，历史排位第3位；螺山站最高水位33.63 m，历史排位第5位；汉口站最高水位28.77 m，历史排位第4位；大通最高水位16.27 m，历史排位第3位，为1998年以来最高水位。从影响时间及范围看，长江中下游干流监利以下江段水位超警时间均在31 d以上，超警范围及持续时间均超1998年同期水平。

本文以长江中下游干流沙市、螺山、汉口、九江、大通等控制站实测资料为基础，在剖析高洪水位特点的基础上，通过影响因素判别，分别从流域降水特征、前期来水情况、洪水地区组成、干支流洪水遭遇及下游顶托等方面，探讨长江中下游干流高洪水位成因，以期更好地为长江中下游防洪减灾工作提供技术支撑。

1 长江中下游高洪水位特点

2020年7～8月长江中下游干流高洪水位整体表现出涨势迅猛、最高洪水位高、持续时间长、影响范围广等特点。表1为长江中下游主要控制站实测高洪水位。由表1可知，2020年长江中下游干流监利至大通江段主要控制站的最高水位列有实测记录以来第2～5位，呈现出典型的高洪水位特征。7月中旬汉口至大通江段出现最高水位，7月下旬最高水位则向上游转移出现在沙市至螺山江段。

表1 2020年长江中下游主要控制站实测高洪水位

受流域强降雨影响，2020年6月中下游干流水位开始快速上涨（见图1），特别是6月下旬至7月上中旬，水位涨势迅猛，沙市、监利、螺山、汉口、九江、大通等控制站最大日涨幅达0.45～1.42 m。在上游来水筑底、区间洪水沿程叠加基础上，长江中下游干流水位全线超警，影响范围极广。特别是监利至大通江段，超警历时长达31～59 d，超警范围及持续时间均超1998年同期水平。监利站水位自2020年7月6日超警以来，一直维持高水位，总超警时间约34 d。城陵矶（七里山）站水位7月5日至9月1日共59 d超警，其中超保证5 d。汉口站水位6月19日起涨，7月7日突破警戒水位，7月12日达最高水位28.77 m，期间最大日涨幅0.56 m，此后维持高水位震荡，于8月7日降至警戒水位，超警时间约31d。大通站水位6月20日起涨，7月6日超警，7月13日达最高水位16.24 m，最大日涨幅0.63 m，随后水位下降，于8月10日退至警戒水位，超警时间约35 d。

2020年8月中下旬，长江上游发生较大洪水过程，三峡水库出现2003年建库以来最大入库洪峰流量，致使中下游沙市至汉口江段水位相继出现不同程度涨水过程，监利站最高水位超警最多，为1.12 m，莲花塘站最高水位超警0.97 m。九江以下江段水位波动缓退，9月1日长江中下游干流水位全部退至警戒水位以下。

2 高洪水位成因分析

（1）梅雨期长、降水强度大、范围广。2020年6～8月长江中下游地区发生持续性极端梅雨降水，具有天气过程多、间歇时间短、雨区重叠度高、累积雨量大等特点［5-6］，驱动流域性大洪水形成。2020年长江中下游梅雨期长达62 d，为1961年以来最长，其梅雨量约759 mm，较常年偏多20%，仅次于1954年［6-7］。超长的梅雨期给长江流域带来丰沛的降水过程，6～8月长江流域主要发生12次强降水，降水过程频繁，持续时间长，尤以7月降水强度最大。6～8月长江流域降水量约627 mm，较同期多年平均偏多30%左右，如表2所示。

长江流域2020年6月降水整体偏多，较多年平均偏多25.7%，雨区主要位于长江上游干流南部、长江中下游干流附近和鄱阳湖水系北部。流域降水量尤以中游干流、下游干流最为突出，分别偏多81.3%、56.0%，长江上游降水亦偏多15.0%，致使中下游干流水位持续快速上涨，江湖河槽较高水位筑底，调蓄能力降低。

图1 2020年6～8月沙市、螺山、汉口及大通站洪水过程线

2020年7月多雨区主要集中在嘉陵江中下游、三峡区间及其南部、长江中下游干流附近和鄱阳湖水系北部，有5次强降雨中心均位于长江中下游干流附近，重叠度高。累计雨量大于300 mm的面积达52.8万km2，大于500 mm的面积达14.2万km2，几乎每场降水过程都有大范围暴雨发生，分布范围广。长江流域7月总降水量259.4 mm，较多年平均偏多55.4%，其中长江上游总降水偏多30.6%，在强降水影响下，先后形成3场编号洪水向下游传播。同时，长江中下游降水强度更大，7月总降水量达317.9 mm，距平84.4%，尤以长中干区、鄱阳湖和长下干区降水偏丰明显，较多年平均分别偏多129.6%，105.9%和153.5%。受持续性强降水影响，发生流域性大洪水且干支流洪水遭遇及下游来水顶托严重，助推了长江中下游最高水位的形成。

长江中下游地区相继于2020年8月出梅，多雨区主要集中在长江上游岷沱江、嘉陵江流域，导致长江上游来水偏多26.2%。中下游流域降水整体偏少，河道水位主要受长江上游暴雨洪水过境影响，致使宜昌至九江江段水位有所复涨。

表2 长江流域各分区2020年6～8月降水统计

（2）前期河道偏高水位筑底，叠加中下游干流区间突出洪水。长江流域2020年6月降水量217mm，流域降水整体偏多，尤以中游干流区、下游干流区最为显著。6月中下旬监利至大通江段水位开始持续上涨，相继超过同期历史均值，见图2。中下游江段水位普遍偏高，致使河道调蓄能力减弱，为后期高洪水位的出现奠定了基础。

2020年7月以来遭遇更大范围的持续性强降雨，尤以长江中下游来水甚大，鄱阳湖、巢湖、滁河相继发生超历史洪水，洞庭湖发生超保证水位洪水。据汉口、大通站实测最大30 d（7月7日至8月6日）洪量统计（见图3），汉口站最大30 d洪量以长江上游及洞庭湖水系来水为主，分别占50.2%和34.2%，其他区间水系占比约15.6%，长江上游来水量贡献与中下游区间水量贡献基本相当；而大通站除长江上游及洞庭湖水系来水占比较大外，鄱阳湖水系及汉口至九江区间亦占较大比重，分别为13.6%和7.2%，从而导致宜昌至大通区间洪量占比达53.2%，已超长江上游来水。因此，在流域6月来水偏丰形成高位筑底之势的基础上，7月上旬再迎来干流区间大洪水不断汇入，进一步驱动河道高洪水位的形成。

图2 6月螺山站和汉口站日均水位变化过程比较

（3）上游多场次洪水与中下游区间洪水遭遇叠加。图4给出了2020年6～8月长江流域各片区洪水过程。由图4可知，2020年7～8月长江上游来水整体偏丰，先后形成5场（1～5号）洪峰流量超50 000 m3/s的编号洪水过程。由于雨区重叠度高，各场次洪峰间隔时间较短，其中7月上、中、下旬各发生1次编号洪水，8月中旬发生2次编号洪水。各编号洪水经上游水库群联合调蓄，三峡水库出库流量控制在30 000～50 000 m3/s之间，削峰作用显著。但由于各场次洪水间隔时间短，且期间长江中下游发生持续性极端强降雨，强雨带长时间维持在长江中下游干流及鄱阳湖等区域，致使中下游宜昌至大通区间在7月中下旬形成峰高量大的洪水过程，恰好叠加遭遇长江上游编号洪水过程，合力助推长江中下游干流汉口以下江段出现最高水位。

图3 汉口、大通站实测最大30 d洪量地区组成（单位：%）

2020年7月上中旬，长江上游形成1号洪水，经水库调蓄后向中下游演进。期间遭遇洞庭湖、鄱阳湖及干流区间附近来水，其中鄱阳湖发生流域性超历史大洪水，致使中下游水位涨势迅猛，并全线超警，汉口至大通江段水位涨至最高，湖口水位甚至接近保证水位，形成江湖满槽之势。7月中下旬，长江上游又相继形成2号和3号洪水，并不断向中下游演进。此时遭遇鄱阳湖、洞庭湖和鄂东北及滁河、水阳江、青弋江、巢湖等地来水共同影响，在前期高洪水位尚未退去情况下，中游汉口以上江段水位开始返涨，沙市至螺山江段相继出现最高水位，汉口至大通江段水位长时间维持高水位波动。

鄱阳湖水系于2020年6月下旬至7月上中旬期间共发生两次致洪性大暴雨，强降雨中心集中于鄱阳湖区、饶河昌江等区域，鄱阳湖总入流最大7 d洪量221.5亿m3，在1954～2020年系列中排位第5位，较历史第1位的1998年少58.5亿m3，但前期汉口站水位却比1998年水位高3.21 m。由此说明，长江中游干流高水位与鄱阳湖入湖洪水遭遇严重，致使鄱阳湖出口湖口站最高洪水位达22.49 m（7月12日），接近保证水位22.5 m，历史排位第2位，仅次于1998年洪水，详见表3。

图4 2020年6～8月长江流域各片区洪水过程

表3 鄱阳湖历年大水年份最大7 d入湖洪水过程比较

洞庭湖水系于2020年6月下旬至7月上中旬期间亦发生致洪性大暴雨，洞庭湖总入流最大7 d洪量144.2亿m3，在1951～2020年系列中排位第32位，较历史第2位的2017年少110.6亿m3，但前期监利站水位却比2017年高3.25 m。由此表明，长江中游干流高水位与洞庭湖入湖洪水遭遇，致使洞庭湖出口城陵矶（七里山）站同期最高水位达34.56 m，超保证水位34.55 m，较2017年水位高0.16 m，见表4。

表4 洞庭湖历年大水年份最大7d入湖洪水过程比较

2020年7月下旬长江干流高洪水位尚未消退，此时洞庭湖水系再次发生致洪性暴雨洪水过程，入湖洪峰流量约25 000 m3/s，恰好叠加遭遇长江3号洪水过程及长江干流高水位，在汉口水位顶托影响下，致使长江中下游干流水位返涨，螺山以上江段水位再次超保，出现最高水位。

2020年8月长江上游来水异常偏丰，三峡水库出现2次大洪水入库洪峰流量，分别为62 000 m3/s（8月15日）和75 000 m3/s（8月20日），经水库群联合拦蓄后继续向下游演进，期间叠加遭遇洞庭湖水系及区间来水，中下游荆江、城陵矶至汉口江段相继出现不同程度涨水过程，沙市、螺山站再次出现超警水位。由于此次涨水主要受上游洪水过程影响，遭遇的洞庭湖来水相对较小，且整个长江中下游干流处于退水态势，故水位上涨幅度有限，但却延缓了前期高洪水位的退水时间，特别以洞庭湖城陵矶江段最为明显，其超警历时长达59 d。

（4）下游顶托严重，洪水宣泄不畅。长江中下游干流水位不仅受上游来水量驱动，还受支流汇入及湖泊出流顶托等因素影响［8-10］。由于2020年长江中下游梅雨期较往年偏长，受局部降水影响，长江上游洪水与洞庭湖、鄱阳湖及区间来水均在7月遭遇，且中下游洪峰略早于上游，易导致中下游河段前期水位偏高，河湖顶托作用加强。

图5 长江中下游主要控制站水位流量连时序变化曲线

汉口、九江站实测最大30 d洪量的时间均为2020年7月7日至8月6日。现以该时段为例，绘制了螺山、汉口、九江、大通等站水位流量连时序变化曲线，见图5。由图可知，各站基本呈绳套曲线变化，且在未遭遇中下游区间洪水前（7月7～11日时段），水位流量曲线呈良好的单一关系。2020年7月13日至8月1日，恰逢遭遇长江中下游区间洪水，特别是洞庭湖、鄱阳湖、滁河、青弋江、水阳江、巢湖等支流大洪水，同时下游马鞍山至镇江江段最高潮位超历史最高水位，又加重了下游的顶托影响。在下游洪水及高潮位顶托作用下，螺山至大通江段水位流量关系明显左偏，绳套带宽变大，河道泄流能力降低，致使长江中下游长时间出现高洪水位。

受上游来水及下游顶托影响，长江中下游干流水位呈上压下顶之势，进而影响河道泄流能力［11-15］。表5为汉口站历史最高水位出现时长江中下游河段水面比降统计表。由表5可知，2020年汉口站最高水位虽排位第4位，但相应沙市至九江河段水面比降却明显偏低，尤以沙市至螺山江段最为突出。说明2020年下游水位顶托影响严重，沙市至九江河段整体水位偏高，河道泄流能力减弱，洪水宣泄不畅，进而驱动长江中下游干流长时间维持高水位。特别是在7月下旬汉口站高洪水位尚未消退背景下叠加上游及洞庭湖洪水，此时汉口水位过高对螺山以上江段形成强有力的顶托效应，共同助推沙市-螺山江段出现最高水位，并使城陵矶（七里山）江段长期维持超警水位。

表5 沙市至大通河段历年河道水面比降比较

3 结论

本文基于实测资料，在剖析2020年长江中下游干流高洪水位特点的基础上，通过成因判别及解析，得出如下结论：

（1）2020年长江中下游干流高洪水位具有涨势迅猛、最高洪水位高、持续时间长、影响范围广等特点。汉口至大通江段最高水位出现在7月中旬，沙市至螺山江段出现在7月下旬。监利、九江、湖口和大通站最高水位排在历史前3位。监利至大通江段水位超警时间均超过30 d，城陵矶（七里山）站水位超警时间达59 d。

（2）2020长江中下游梅雨期长达62 d，6～8月长江流域降水量较同期多年平均偏多30%左右。梅雨期长、降水强度大、范围广是造成中下游高洪水位的主要原因。6月来水偏多25.7%，形成中下游干流河道偏高水位筑底之势，7月河道调蓄能力降低，而中下游区间突出大洪水不断汇入，进一步驱动高洪水位形成。上中下游多场次洪水遭遇叠加，下游支流洪水及高潮位顶托严重，河道泄流能力减弱，洪水宣泄不畅，致使长江中下游干流形成长历时高洪水位。