钟小燕 李京兵 史俊 张锦堂
摘要:为总结2020年暴雨洪水特性,详细分析了2020年暴雨洪水过程,介绍了水库调度及圩区分洪情况。结果表明:2020年梅雨期时间长,降雨强度大,累计雨量大。洪水呈现范围广、总量大、高水位持续时间长的特点。长江干流高水位受安徽区间洪水影响大,滁河洪水以滁河干流襄河口以上来水为主。研究成果可为长江流域安徽区域防汛工作提供参考。
关键词:2020暴雨洪水; 降雨频率; 洪水过程; 洪水调度; 长江流域安徽区域
中图法分类号:TV122.1 文献标志码:A DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.04.003
文章编号:1006 - 0081(2022)04 - 0021 - 06
0 引 言
2020年6月10日长江流域入梅后,合肥以南普降暴雨、大暴雨,其中大别山区、江淮之间南部、沿江江南和皖南山区降特大暴雨。暴雨区南北摆动,在大别山区、江淮之间南部和皖南山区一带形成重复叠加,主暴雨区位于大别山区、江淮之间南部以及皖南山区一带。梅雨期长江流域面平均雨量912 mm,居历年梅雨量第一位。巢湖流域(巢湖闸以上)最大1 d降雨量,滁河流域晋集闸以上最大3 d降雨量位居历史第一,重现期超过50 a一遇,长江流域最大30 d降雨量657 mm,位居历史第三,与1981年的669 mm和1999年的662 mm相当,重现期接近50 a一遇。受强降雨影响,江河湖库水位猛涨,长江流域共计42条河湖超过警戒水位。其中巢湖、西河、永安河、兆河、裕溪河、丰乐河、牛屯河、杭埠河、派河、白石天河、柘皋河、南淝河、水阳江、南漪湖、青弋江、漳河、尧渡河、白荡湖、菜子湖、枫沙湖、长河、石跋河、得胜河、滁河、龙泉河、昌江等26条河湖发生超保洪水。长江干流(马鞍山站)、巢湖、西河、兆河、永安河、裕溪河、丰乐河、牛屯河、派河、南淝河、青弋江、尧渡河、滁河、龙泉河、菜子湖等15条河湖超过历史最高水位。长江干流全线超过警戒水位,长江干流汇口、安庆、大通站最高水位仅比1998年最高洪水位低0.07~0.09 m,芜湖、马鞍山站超1998年最高水位0.15~0.21 m;大通站最大流量83 800 m3/s,超过1998年和1999年的最大流量,居历史第二位;巢湖忠庙站最高水位达13.43 m,超保证水位0.93 m、超历史最高水位0.63 m,突破100 a一遇;滁河襄河口闸最高水位14.76 m,居历史第一位[1-4]。本文根据水文实测资料,详细分析了2020年梅雨期长江流域安徽区域的降雨及洪水过程,总结了暴雨洪水特点,可为今后的防汛工作提供参照。
1 降雨分析
1.1 主要降雨过程
2020梅雨期长江流域共出现7次明显降雨过程。分别发生在6月12~15日,6月18~23日,6月26~29日,7月2~8日,7月10~12日,7月14~20日和7月24~29日。其中造成严重洪涝灾害的主要有2次,发生在7月2~8日和7月14~20日。其中:6月18~23日,长江流域大部分区域降暴雨,局部大暴雨,流域面平均雨量136 mm,降雨主要分布在合肥以南,其中沿江西南諸河、巢湖、昌江流域降雨较大。最大1 h雨量为东至县岭脚下站68.5 mm,最大1 d雨量为岳西县红旗站201.5 mm。长江流域累计雨量大于100 mm笼罩面积5.1万km2,累计雨量大于200 mm笼罩面积1.02万 km2。7月2~8日,长江流域大部分区域降暴雨,长江流域芜湖以南降大暴雨,流域西部、南部降雨量较大,流域面平均雨量219 mm。沿江西北华阳河湖泊群、皖河、菜子湖、白荡湖降雨量为200~500 mm,沿江西南诸河降雨量为200~400 mm,三江流域降雨量为200~600 mm,巢湖、滁河流域降雨量多在10~50 mm范围内。暴雨中心在黄山区云谷寺站,为695.5 mm。最大1 h雨量出现在贵池区乌石站,为97.5 mm,最大1 d雨量出现在东至县昭潭站,为308.5 mm。长江流域累计雨量大于100 mm的笼罩面积4.5万km2,大于200 mm的笼罩面积3.9万km2,大于300 mm的笼罩面积2.0万km2,大于400 mm的笼罩面积0.92万km2。7月10~12日,流域大部分地区降中雨、局地大雨,主要集中在巢湖、滁河、菜子湖流域,流域面平均雨量43 mm。7月14~20日,巢湖流域、滁河流域降特大暴雨,长江流域面平均雨量为258 mm,巢湖流域面平均雨量达378 mm,滁河流域面平均雨量达325 mm。累计雨量大于100 mm的笼罩面积5.6万km2,大于200 mm的笼罩面积2.8万km2,大于300 mm的笼罩面积1.3万km2,大于400 mm的笼罩面积0.16万km2。长江流域梅雨期降雨量等值面见图1。
1.2 降雨频率
长江流域安徽区域2020年最大3,7,15 d面平均雨量及梅雨期雨量如表1所示。梅雨期长江流域面平均雨量912 mm,居历年梅雨量第一位。长江流域最大30 d降雨量居历史第三位,与1996年的669 mm和1999年的662 mm相当,重现期接近50 a一遇。滁河流域梅雨期面平均雨量717 mm,比常年同期多1.2倍。晋集闸以上最大3 d面平均降雨量264 mm,居历史第一位;最大7 d面平均降雨量335 mm,居历史第二位,与第一位1954年336.9 mm接近,其重现期均超50 a一遇。襄河口闸以上最大3 d面平均降雨量237 mm,居历史第二位;最大7 d面平均降雨量311 mm,居历史第三位,与第二位1954年311.8 mm相当。
巢湖流域梅雨期面平均雨量919 mm、西河1 012 mm、巢湖闸以上912 mm,均居历年同期雨量第一位。巢湖流域短历时强降雨主要发生在2个阶段:6月27~28日和7月10~19日。单站最大1 h雨量前5位均排历史第一位;单站最大2,3 h雨量前3位均排历史第一位;最大1 d雨量前4位排历史第一位。肥西县肥光站最大1 h雨量114 mm。庐江县东大圩闸最大1 d雨量317 mm。重现期均超50 a一遇。
三江流域梅雨期流域面平均降雨量864 mm,其中“三江”水网区梅雨量830 mm,居历年梅雨量最高排序第二位。三江流域最大15, 30 d面平均雨量居历史第五位,重现期约15 a一遇。
1.3 暴雨特点
(1) 入梅时间早,梅雨时间长。2020年安徽省沿江江南6月2日入梅,较常年(6月16日)偏早14 d,为2001年以来最早。江淮之间6月10日入梅,较常年(6月21日)偏早11 d,为2012年以来最早。截止8月1日8时,沿江江南梅雨期长达60 d,居历史第一位。
(2) 降雨强度大。梅雨期60 d里有49 d发生暴雨、大暴雨。期间最大1 h降雨共有10站次、最大2 h降雨共有9站次、最大3 h降雨共有10站次、最大6 h降雨共有9站次突破本站或邻近站点历史极值,重现期接近100 a一遇。
(3) 雨带南北摆动,雨区叠加,累计雨量大。降雨从皖南山区逐步扩展到淮河以北区域,暴雨带南北摆动。安徽省大部分地区降暴雨、大暴雨,其中江淮之间、沿江江南、大别山区、皖南山区降大暴雨、特大暴雨。主暴雨区在大别山区至沿江江南一带滞留、摆动,4次叠加,导致江淮之间、大别山区、沿江江南降雨量位居历史第一位。长江流域安徽区域最大3, 7 d降雨量分别为243, 363 mm,均居历史第一位;最大15 d降雨量507 mm,居历史第二位,重现期超过或接近50 a一遇;巢湖流域最大7 d降雨量为336 mm,与历史大洪水年1991年接近,但空间分布更恶劣。梅雨期间500, 600,700, 800,1 000 mm降雨覆盖面积分别为6.47万,6.21万,5.76万,4.67万,1.78万km2,分别占长江流域面积的99%,95%, 88%,71%,27%。
2 洪水分析
2.1 洪水过程
(1) 长江干流。受长江1号洪水影响,特别是鄱阳湖流域洪水直接影响,入梅后安徽省长江干流水位快速上涨,自2020年7月7日起安徽省长江干流全线超警。7月12日起大通以上陆续出现洪峰水位,均接近1998年洪水,安庆、大通排历史第三位,汇口排历史第二位(汇口1954年未建站)。大通以下受安徽省支流洪水汇入及潮汐影响,水位持续缓涨至7月21日,芜湖和马鞍山站分别出现最高水位12.76 m和11.67 m,均超过1998年洪水,其中马鞍山站居历史第一位,芜湖居历史第二位。各主要控制站最大超警幅度为1.56~2.55 m,超警天数为33~39 d。
(2) 巢湖流域。2020年巢湖流域发生特大洪水,7月22日10:48出现最高水位13.43 m,创历史新高,湖盆蓄水总量达59.26亿m3。累计超保证水位20 d,超警戒水位78 d。巢湖流域先后有西河、兆河、永安河、裕溪河、牛屯河、杭埠河、丰乐河、派河、白石天河、柘皋河、南淝河等支流发生超警戒水位、超保证水位洪水。除了西河缺口站、无为站仅次于1954年历史最高水位外,其余各支流均处有资料以来第一位。2020年梅雨期降雨频繁,巢湖流域河道多次超警,西河缺口站、永安河开城桥站3次超过警戒水位。丰乐河桃溪站、派河派河站、杭埠河三河站2次超過警戒水位。受7月14~20日流域特大暴雨影响,洪峰过程多发生于7月19日。受巢湖湖区和长江高水位顶托影响,巢湖流域河道水位下降缓慢,超警戒超保证水位历时长。
(3) 三江流域。受2020年7月2~8日长江流域暴雨影响,三江流域发生较大洪水过程。水阳江、南漪湖超保证水位。青弋江发生全线超警戒水位洪水,其中西河镇站超保证水位,下游大砻坊站超历史水位。漳河发生超警戒水位洪水。水阳江新河庄站7月7日11:24出现洪峰水位13.70 m,实测最大流量2 220 m3/s,位居历史第一位。青弋江下游大砻坊站受下游长江高水位顶托及潮汐共同影响,7月21日14:10水位缓涨至最高水位12.98 m,超历史最高水位0.03 m;实测最大流量1170 m3/s(7月7日16:00),居历史第二位。
(4) 滁河流域。受2020年7月14~20日流域特大暴雨影响,7月17日滁河干流全线、襄河超警戒水位,19日清流河超警戒水位,滁河襄河口闸以上发生超历史最高水位洪水,襄河口闸站7月20日12:48达到本次洪水最高水位14.76 m,超历史最高水位0.37 m。7月19日3:00相继启用荒草二圩、荒草三圩分洪,短时降低滁河水位后缓涨。受降雨及上游水库调蓄影响滁河支流清流河、襄河均有明显涨水过程,其中襄河7月17~25日、清流河7月19~20日出现超警戒水位洪水过程。
(5) 水库及湖泊。入梅后,受降雨影响,库湖水位快速上涨,先后有7座大型水库超汛限水位,花凉亭、大房郢、港口湾水库站发生历史最高水位。沿江湖泊除破罡湖外其余湖泊超汛限水位或保证水位,其中华阳湖、武昌湖超警,南漪湖、白荡湖、升金湖超保,巢湖、菜子湖、枫沙湖超历史最高水位。
长江流域部分河道最高水位,最大流量及排位等信息如表2所示。长江流域主要湖泊最高水位及出现时间等如表3所示。
2.2 洪水特点
(1) 洪水范围广、总量大。长江干流、巢湖流域、三江流域、滁河流域、沿长江西南诸河、湖泊水库均发生大洪水,历史罕见。长江干流汇口、安庆、大通站最高水位仅比1998年最高洪水位低0.07~0.09 m,芜湖、马鞍山站超1998年0.15~0.21 m;巢湖忠庙站最高水位达13.43m ,超保证水位0.93 m、超历史最高水位0.63 m。水阳江、南漪湖超保证水位。青弋江下游大砻坊站超历史最高水位。滁河襄河口闸以上发生超历史最高水位洪水。长江流域共计有42条河湖超警戒水位,26条河湖超保证水位,滁河、菜子湖等15条河湖超历史最高水位,其中3座大型水库(花凉亭、大房郢、港口湾)、5座中型水库超历史最高水位。巢湖流域入湖水量大,在不考虑圩内进水条件下,2020年入湖最大1,3,7,15,30 d水量分别为5.96亿,12.38亿,19.01亿,23.18亿,35.96亿m3,相比2016年洪水,2020年最大1,3,30 d洪量均偏多,相比1991年洪水,2020年最大1,3,7 d洪量均偏多。
(2) 长江干流水位高,湖泊外排难,高水位持续时间长[5-7]。受长江上游来水影响,2020年6月上旬以来长江干流安徽段水位开始偏高,7月1日以来大通站水位高于常年1.24~4.24 m;安庆站水位高于常年0.49~3.83 m,芜湖站最高水位12.76 m,居历史第二位,马鞍山站最高水位11.67 m,居历史第一位。这导致沿江湖泊几乎无外排条件,尤以华阳湖流域为甚,外水高于内水位长达97 d。外洪顶托,内水势强,终成水位居高不下。与1998年的水位相比,2020年沿江诸河洪峰水位高0.48~0.55 m,长江水位对沿江诸河顶托严重。巢湖忠庙站最高水位13.43 m时,裕溪闸下长江水位12.53 m,比1991年最高水位同期裕溪闸下水位(11.79 m)高0.74 m,内河与长江高洪不利遭遇较1991年更为恶劣,导致巢湖超历史最高水位达0.63 m。受长江干流洪水顶托影响,巢湖忠庙站2020年超警戒水位長达78 d,超保证水位20 d。
(3) 长江干流高水位受安徽区间洪水影响大。2020年7月上中旬,经三峡水库拦蓄后,1号洪水向中下游演进。期间,洞庭湖、鄱阳湖发生多次较大涨水过程,特别是鄱阳湖流域发生超历史大洪水。受两湖来水影响,7月6日前后,干流自监利以下全线超警戒水位。7月中下旬,2,3号洪水向中下游演进。九江至大通段自1号洪峰后便处于连续退水阶段。大通以下感潮江段自1号洪水通过后水位持续缓涨。叠加潮位顶托影响,马鞍山至镇江段最高潮位均超过历史最高水位。从长江安徽段入境水量的角度来看,以上游九江来水叠加湖口来水作为入境量,2020年九江站最大流量66 200 m3/s,比1998年少10%;鄱阳湖湖口站最大流量26 100 m3/s,比1998年少20%。出安徽省控制站马鞍山站水位远比1998年的大,说明除了入境洪水因素外,安徽区间洪水是促成马鞍山站水位高于1998年的原因[8-9]。
(4) 滁河洪水以滁河干流襄河口以上来水为主。滁河流域洪水组成概化为以代表滁河干流的襄河口闸站、支流清流河滁州站的来水及该两站至汊河集总出口的区间来水进行计算。汊河集站最大1, 3, 7, 15, 30 d最大洪量分别为1.92亿,5.47亿,10.30亿,14.12亿,18.14亿m3,干流襄河口站(叠加)分别占比63.9%,63.6%,65.9%,66.4%,65.3%,支流清流河滁州站分别占比15.7%,15.0%,11.4%,9.9%,8.9%,区间来水分别占比20.4%,21.4%,22.7%,23.8%,25.8%[10-11]。由上述洪量组成比重与各站面积权重比较,襄河口各时段最大洪量所占比重与面积权重相比皆偏大,最大15 d洪量偏大最多,偏大12.2%,其余各时段偏大9.4%~11.7%。清流河、区间最大洪量所占比重与面积权重相比分别偏小1.6%~8.4%、2.7%~8.1%,由此可见,2020年滁河流域暴雨洪水洪量偏重于滁河干流襄河口以上来水。
3 洪水调度及影响
3.1 水库调度
长江流域安徽区域水库主要分布在滁河流域。滁河流域襄河口以上流域内1座大型水库(黄栗树水库)、4座中型水库(马厂、三湾、赵店、土桥水库)有效调蓄滁河襄河口洪水。通过反推演算推出,若水库无拦蓄作用,襄河口和乌江闸站最大合成流量将达到2 006 m3/s,实际襄河口和乌江闸站最大合成流量1 483 m3/s,有效拦蓄洪峰流量523 m3/s,降低襄河口站水位约1.5 m。
3.2 圩口分洪
2020年洪水期间,巢湖流域特别是湖区周边,除了漫破大量圩口外,为控制巢湖水位主动开启多个圩口进行分洪。破圩分洪整体规模远大于2016年,但不到1991年的规模。累计启用和溃破圩口230处,其中万亩(1亩约为0.067 hm2)以上圩口10个,分别为沙滩联圩、同心圩、十八联圩、石大圩、牛广圩、滨湖联圩、沿河联圩、蒋口河联圩、裴岗联圩、界河圩,10个万亩以上大圩进洪量约11.39亿 m3,详见表4。万亩以上主动和漫破的圩口主要分布在巢湖流域杭埠河与丰乐河入湖周边区域,杭埠河和丰乐河作为巢湖流域最大入湖支流,防汛压力较大。启用十八联圩分蓄南淝河来水;裴岗联圩和东大圩蓄洪区为分蓄西河洪水而启用,有效降低西河缺口站水位约0.1 m。万亩以下圩口漫坡及主动分洪的有220个,其中合肥市177个,芜湖市 38个、马鞍山市3个、六安市2个。推算环湖圩口总进洪量约15.8亿m3,对巢湖水位影响约1.00 m以上,这样有效降低了巢湖水位,大大缓解了巢湖防洪压力[12-13]。
滁河流域相继对荒草二圩、荒草三圩实施爆破分洪,破圩前襄河口闸站最高水位14.39 m,破圩后水位落至13.81 m,降低0.58 m。之后水位再次复涨达到最高水位14.76 m。实施爆破前每小时涨幅0.03~0.05 m,爆破后8 h水位下降速度为0.07 m/h,最大为0.11 m。荒草二圩、三圩爆破泄洪降低襄河口闸站本次洪水最高水位约为0.5 m,汊河集站约为0.1 m。
4 结 语
2020年梅雨期长江流域降雨总量大;累计面平均雨量912 mm,居历史第一位。降水范围广;巢湖流域、滁河流域、三江流域、沿江西南诸河及沿江西北湖泊均发生大暴雨过程。暴雨场次多;梅雨期共计7场降雨过程,其中2场降雨造成严重的洪涝灾害。雨强大;弋江区小荆山站最大1 h雨量达127 mm,最大1 h雨量超过50 mm的雨量站有145个。受强降雨影响,2020年梅雨期长江流域发生大范围的洪涝灾害,巢湖流域、滁河流域、三江水网区、沿江西南诸河、及沿江西北湖泊均发生较大洪水,累计有42条河湖超过警戒水位,26条河湖发生超保证水位洪水,15条河湖超过历史最高水位。先后有7座大型水库,101座中型水库超汛限水位,其中3座大型水库超过历史最高水位,5座中型水库超历史最高水位。沿江湖泊全部超过保证水位。洪水量大,河湖水位高,高水位持续时间长。长江干流高水位主要受安徽区间来水影响,巢湖高水位主要受长江高水顶托洪水外排不畅影响,滁河高水位主要受襄河口以上来水影响。巢湖流域洪水遭遇恶劣,启用了东大圩行蓄洪区,10个万亩以上大圩及220个万亩以下圩口分蓄洪水。通过水库有效调度,圩口科学弃守,总体来说经受住了特大暴雨洪水的考验。
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(编辑:唐湘茜)
Analysis of rainstorm and flood characteristics of Yangtze River Basin
(Anhui Region) during the East Asian rain season
ZHONG Xiaoyan, Li Jingbing, SHI Jun, ZHANG Jintang
(Anhui Hydrology Bureau, Hefei 230001, China)
Abstract: In order to summarize characteristics of rainstorms and floods of Yangtze River Basin (Anhui Region) during the East Asian rain season (from June 10 to August 1) in 2020, the rainstorm and flood processes were analyzed in detail, operation of reservoir and polder area flood diversion were introduced. The results showed that the East Asian rain season in 2020 was long, with heavy rainfall intensity and large accumulated rainfall and the floods were characterized by wide range, large amount and long high water level time.The high water level of the main stream of Changjiang River was greatly affected by the floods in Anhui,The Chuhe River flood mainly came from the upstream of Xianghekou.The results can provide reference for flood control in Yangtze River Basin (Anhui Region) Yangtze River basin.
Key words: rainstorm and flood in 2020; rainfall frequency; flood process; flood regulation; Yangtze River Basin (Anhui Region)