巢湖流域江湖洪水遭遇规律分析

田 娟

(安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，安徽 合肥 230088)

1 概述

巢湖流域属长江下游左岸水系，其西南部为大别山余脉，南部和东部为沿巢及沿江圩区，西部和北部是江淮丘陵。流域地势总体轮廓是东西长、南北短，西高东低，中间低洼平坦，形成巢湖盆地。巢湖湖泊形态呈东西两端向北翘起，中间向南凸出，成凹字形，状如鸟巢。巢湖流域总面积13544.7km2，其中山丘区9697.7km2，占流域面积71.6%；圩区3040.8km2，占流域面积22.4%；湖泊806km2，占流域面积6.0%。

巢湖流域三面环山、且临近长江的特殊地理位置，加之气候条件多变，江湖遭遇关系复杂，加之巢湖周边及圩区地势较低，极易发生洪涝灾害，解放以来，巢湖流域发生洪涝灾害有18年，其中较为严重的年份有10年，约4～7年一遇。以往的《巢湖流域防洪规划》只对大水年的江湖水位和内部暴雨进行了描述，并没有总结出相关规律，在调洪演算时对所有受灾年份均进行了调节计算，工程量巨大并繁琐。本文通过对大水年汛期3个月(6—9月)的长江水位、巢湖水位和内部降雨过程展开分析，并结合排江河道过流能力对遭遇的影响，总结出其中的规律，化繁为简，从10个大水年份中筛选出对工程规模具有决定作用的2个典型年，作为后续开展巢湖流域防洪规划相关工作的基础。

2 巢湖流域设计暴雨

巢湖流域暴雨类型主要有锋面型暴雨、低压型暴雨、台风外围型暴雨和对流单体型暴雨，以锋面型和低压型暴雨居多，一般6月上旬及其以前出现的暴雨多为锋面型暴雨，6月中旬至7月上旬出现的暴雨多为低压型暴雨。暴雨多集中在5—8月，约占全年的55%，尤以6、7月份最为集中，占全年的32%。

巢湖流域现有雨量站132个，根据站点布设和建站时间，流域面雨量分析计算中主要选取了合肥、桃溪、巢县、庐江、无为和舒城6个雨量站，根据泰森多边形确定各雨量站的权重，各站点所占比重见表1。对巢湖流域洪水起控制作用的降雨为年最大1、3、30d降雨，对其进行P-Ⅲ型曲线排频，成果详见表2。

表1 巢湖流域面雨量计算各站点所占比重成果表

表2 不同频率巢湖流域面雨量计算成果表 单位：mm

3 长江水位

长江汛期水位的高低，直接影响巢湖流域洪水对江下泄。裕溪闸下有1969—2020年的水位资料，其上游相距不远的长江芜湖站有自1900年以来约120年实测水位系列资料，芜湖站最高水位频率分析见表3。对裕溪闸下水位进行经验频率分析，分析成果见表4。裕溪闸下水位略低于芜湖站水位，100年一遇的水位可以参考芜湖站水位。

表3 长江芜湖站最高水位频率分析成果表 单位：m

表4 长江裕溪闸下年最高水位频率分析成果表 单位：m

4 大水年年江湖遭遇分析

为便于了解江湖洪水遭遇情况，选择巢湖流域发生洪涝灾害的年份，分别为1954、1969、1983、1991、1996、1998、1999、2003、2016、2020年10个大水年，本次对大水年从入湖洪水过程、江湖洪水位过程进行对比分析。

4.1 1954年

长江和巢湖均发生流域性特大洪水，巢湖流域最大1d降雨165mm，最大3d降雨189mm，最大30d降雨634mm，降雨综合频率20年一遇。因裕溪河口尚未建闸和无为大堤溃破，近38亿m3江洪倒灌入巢湖，内外洪水难以区分，入湖洪水无法计算。从长江高水位持续时间和江洪倒灌可以判断，该年江湖洪水长历时遭遇，如图1所示。

图1 1954年江湖洪水遭遇情况示意图

4.2 1969年

巢湖流域发生区域性大水，巢湖流域最大1d降雨220mm，最大3d降雨334mm，最大30d降雨635mm，最大入湖洪峰6300m3/s，来水综合频率约20年一遇；长江最高洪水位11.21m，不足10年一遇。虽然前期来水小，不能外排，但是主峰使巢湖水位升高后实现了自排，巢湖最高水位为11.88m。流域内部由于河道规模不够，河道溃破导致了严重的洪涝灾害。

图2 1969年江湖洪水遭遇情况示意图

4.3 1983年

当年巢湖流域最大1d降雨67mm，最大3d降雨100mm，最大30d降雨407mm，最大入湖洪峰2521m3/s，来水综合频率不到5年一遇；长江最高洪水位12.2m，约20年一遇。巢湖流域来水小，巢湖水位低，前期内部洪水难以排泄入江，后期巢湖水位上涨之后，便可自排入江，巢湖最高水位12.29m，没有造成较大的洪涝灾害，如图3所示。

图3 1983年江湖洪水遭遇情况示意图

4.4 1991年

巢湖流域最大1d降雨138mm，最大3d降雨238mm，最大30d降雨761mm，最大入湖洪峰7535m3/s，来水综合频率为20～50年一遇；长江最高洪水位11.80m，约13年一遇。整个汛期巢湖均可顺畅泄洪，但由于河道规模与泄洪量不相适应，仍造成严重洪涝灾害，如图4所示。

图4 1991年江湖洪水遭遇情况示意图

4.5 1996年

巢湖流域最大1d降雨54mm，最大3d降雨119mm，最大30d降雨478mm，最大入湖洪峰2129m3/s，来水综合频率不足5年一遇；长江最高洪水位12.07m，约20年一遇。巢湖流域来水小，巢湖水位低，内部洪水难以排泄入江，后期巢湖水位上涨之后，便可自排入江，巢湖最高水位11.87m，没有造成大的洪涝灾害，如图5所示。

图5 1996年江湖洪水遭遇情况示意图

4.6 1998年

巢湖流域最大1d降雨42mm，最大3d降雨92mm，最大30d降雨252mm，最大入湖洪峰1483m3/s，来水综合频率不足5年一遇；长江最高洪水位12.51m，约50年一遇。巢湖流域来水小，巢湖水位一直维持低，巢湖最高水位10.75m，没有造成大的洪涝灾害，如图6所示。

图6 1998年江湖洪水遭遇情况示意图

4.7 1999年

巢湖流域最大1d降雨114mm，最大3d降雨157mm，最大30d降雨389mm，最大入湖洪峰4571m3/s，来水综合频率不足10年一遇；长江最高洪水位12.16m，约20年一遇。巢湖流域前期来水小，不能外排，但是主峰使巢湖水位升高后实现了自排，巢湖最高水位11.75m，没有造成大的洪涝灾害，如图7所示。

图7 1999年江湖洪水遭遇情况示意图

4.8 2003年

巢湖流域最大1d降雨64mm，最大3d降雨170mm，最大30d降雨449mm，最大入湖洪峰4120m3/s，来水综合频率不足10年一遇；长江最高洪水位11.2m，不足10年一遇。虽然前期来水小，不能外排，但是主峰使巢湖水位升高后实现了自排，巢湖最高水位为11.4m，没有造成大的洪涝灾害，如图8所示。

图8 2003年江湖洪水遭遇情况示意图

4.9 2016年

巢湖流域最大1d降雨191mm，最大3d降雨304mm，最大30d降雨609mm，最大入湖洪峰6595m3/s，来水综合频率约20年一遇；长江最高洪水位12.25m，约20年一遇。在洪峰来临时对应的长江水位为10.2m，江水位较低，大部分来水能自排，没有造成大的洪涝灾害，如图9所示。

图9 2016年江湖洪水遭遇情况示意图

4.10 2020年

巢湖流域最大1d降雨148mm，最大3d降雨240mm，最大30d降雨572mm，最大入湖洪峰8657m3/s，来水综合频率约50年一遇；长江最高洪水位12.65m，约50年一遇。大量来水难以下泄入江，致使巢湖闸上湖水位迅速攀升至13.30m(忠庙最高水位为13.43m)，创历史实测记录并突破100年一遇设计洪水位，造成极为严重的洪涝灾害，如图10所示。

图10 2020年江湖洪水遭遇情况示意图

5 巢湖流域江湖洪水遭遇规律分析

导致巢湖出现高水位和形成巢湖流域大面积洪灾的影响变量较多，主要取决于流域暴雨量级、对江排洪能力、超额洪水滞蓄条件及江水位顶托程度等，通过对历年受灾年份的分析，发现主要影响因素为巢湖流域暴雨量级及相应的长江水位，当巢湖流域暴雨量级(频率)一定时，则江水位起决定性作用，江水位的高低决定了内部来水能否排出，江水位越低，排洪越畅快，否则就易形成洪水关门淹。

巢湖闸作为巢湖流域洪水主要出口，其设计泄洪流量1370m3/s，对应巢湖闸上水位为20年一遇的12.5m，当该流量能完全自排时，裕溪闸下江水位不能高于11.8m(对应的新桥闸下江水位11.3m左右)；当巢湖发生100年一遇洪水位13.36m时，巢湖闸下泄流量为1800m3/s，当该流量完全自排时，裕溪闸下江水位不能高于12.3m(对应的新桥闸下江水位11.8m左右)，可通过江水位大致划分江湖遭遇。

(1)当江水位低于11.8m时，称为不遭遇型。该水位能保证巢湖闸设计及校核流量均能自由排出，即使前期降雨小导致入湖流量小，相应巢湖水位低，裕溪闸被迫关闸挡洪，此时来水无法自排，但当洪峰流量来临巢湖水位涨起来之后，来水均能自排，不会造成重大灾害，典型的年份有1969、1991、2003年。

(2)当江水位在11.8～12.3m时，称为半遭遇型。该水位能保证巢湖闸上发生100年一遇及以上的洪水位时下泄流量1800m3/s能完全自排(落差大)，而巢湖闸上发生100年一遇以下洪水位时对应的泄洪流量不能完全排出(落差小)，在实际年份中，由于内部来水小巢湖水位没有涨起来，前期来水无法排出，但当水位涨起来之后，仍然有机会将来水自排入江，典型年份有1983、1996、1999年等。

(3)当江水位高于12.3m时，称为完全遭遇型。该水位使得巢湖闸上发生100年一遇以下洪水位时对应的泄洪流量几乎不能排出，而100年一遇以上洪水位时下泄流量只能部分排出，长时间处于“关门淹”，典型年份有1998、2020年。

巢湖流域江湖遭遇类型见表5。对历年主要受灾年份进行统计分析，分析结果见表6，在统计的10个年份中，不遭遇型有3年，半遭遇型有5年，完全遭遇型有3年。

表5 巢湖流域江湖遭遇类型表

表6 历年裕溪闸下江水位表

6 结论

对巢湖流域典型年的江湖遭遇进行分析后，发现1991年为不遭遇型的代表，理论上巢湖洪水均可全部顺畅自排入江，但实际上仍发生了千年古镇三河被淹等严重洪涝灾害，其主要原因是裕溪河和牛屯河对江排洪河道的泄洪规模较低造成的，该典型年决定了排洪河道的河道规模；2020年为江湖洪水完全遭遇的典型代表，在巢湖发生洪水时长江洪水位早已上涨起来，内部洪水难以排出，最后形成关门淹，需要对此研究增设排洪泵站和开辟蓄洪区问题；当巢湖流域不遭遇型和完全遭遇型江湖遭遇问题解决之后，半遭遇型洪水也就更好解决。在制定巢湖流域防洪工程方案时，应重点围绕1991年和2020年这2个极端的典型年进行方案拟定，通过调洪演算和方案比较，确定最后的河道自排规模和泵站抽排规模的防洪工程方案。