長江汛情的發(fā)展規(guī)律
長江是一條雨洪河流,洪水主要由暴雨形成。洪水的發(fā)生時間和地區(qū),與暴雨時空變化基本相應;洪水的大小,與降雨范圍、強度以及暴雨的移動路徑等密切相關。
一般年份,流域內(nèi)上游、中下游的雨期錯開,減少了洪水遭遇的機會,不會形成中下游嚴重的洪水災害。而在特殊年份,如果上游洪水提前,或中下游洪水延后,上下游雨季重疊,干支流洪水相互遭遇,就可能形成量大、峰高的流域性大洪水。由于長江流域大部分屬于東亞季風氣候區(qū),降雨的發(fā)生、發(fā)展過程有很強的季節(jié)性,這對于分析長江洪水的形成,有很強的指示作用。
每年3月~5月,太平洋副高北抬,副高邊沿的降雨區(qū)開始越過南嶺山脈,鄱陽湖水系的贛江和洞庭湖水系的湘江上游首先開始出現(xiàn)強降雨,隨著雨區(qū)的逐步發(fā)展和北抬,兩湖水系以及長江上游烏江先后出現(xiàn)洪水,一般稱之為“桃汛”。在此階段,江河、湖泊水位開始上漲,成為長江汛情發(fā)展的起點。
6月中旬至7月上旬,長江流域進入梅雨期。在此期間,兩湖水系、長江中游干流、長江下游均可能出現(xiàn)較大暴雨洪水,長江中下游干流、兩湖水位進入汛期第一波快速上漲期。如果梅雨期降雨集中、范圍廣,在此階段即可能形成長江大洪水。
7月底至8月,太平洋副高繼續(xù)北抬西伸,長江中下游地區(qū)為副高控制,晴熱少雨,梅雨期結(jié)束,主要降雨轉(zhuǎn)移至長江上游和漢江上游。由于上游占長江流域總洪水量近7成,上游洪水的大小將最終決定當年長江中下游洪水的大小。
8月底或9月以后,太平洋副高東退南撤,北方冷空氣入侵長江流域,可以形成鋒面雨,當降雨強度較大時,四川盆地和漢江上游便可能形成“秋汛”,但其洪水來量遠不及主汛期。
長江洪水的類型及特點
《長江流域綜合利用規(guī)劃簡要報告》對長江中下游平原區(qū)成災大洪水,定性區(qū)分為兩類:流域性洪水、區(qū)域性洪水。由于流域防洪的關注重點主要是長江干流大洪水,對于一般性的中小洪水,并未納入分類范圍??紤]到分類的完整性,對于雖然未形成長江干流較大洪水的局部性洪水,可以增列為需加警惕的洪水類型,即:長江洪水可定性劃分為3類,流域性洪水、區(qū)域性洪水、局部性洪水。
流域性洪水,由連續(xù)多場大范圍暴雨形成,長江上游和中下游地區(qū)均發(fā)生洪水,上游和中下游洪水、干流和支流洪水相互遭遇,形成長江中下游干流洪量大、洪峰高、洪水歷時長的大洪水。其特點為:流域內(nèi)多數(shù)支流普遍發(fā)生洪水;干支流、上下游洪水發(fā)生遭遇;中下游干流洪水水位高、歷時長。1954年、1998年即為典型的流域性洪水。
區(qū)域性洪水,由較大范圍暴雨形成,在長江干流部份河段或某些支流發(fā)生的洪水。其特點為:洪峰高、短時段洪量大、洪水過程歷時較短。區(qū)域性洪水在長江上、中、下游均有可能發(fā)生?!?1.7”長江上游洪水、1995年和1996年長江中游洪水,均為典型的區(qū)域性洪水。
局部性洪水,是發(fā)生在流域支流、暴雨范圍不大的局部或局地性洪水。由短歷時、小范圍特大暴雨引起的山洪以及長江下游臺風風暴潮洪水也可列入此類。其特點為:具有局地性、突發(fā)性;由于洪水范圍較小、水量不大,一般不致形成長江干流的較大洪水,其影響范圍遠小于區(qū)域性洪水。
洪水分類的指標體系
分類量化原則。長江流域幅員廣闊,暴雨洪水頻繁,區(qū)域性和局部性洪水幾乎每年都有可能發(fā)生。由于一般性的中小洪水較為頻繁,且對防汛的全局性影響和威脅較小,對其進行分類認識的指示意義不大,因此,分類體系的研究重點為“較大”的洪水。對于流域性洪水,分類指標的考察重點主要為干流洪水的整體狀態(tài);而區(qū)域性洪水則應兼顧干流和支流洪水的態(tài)勢,局部性洪水則主要以支流本身的洪水狀態(tài)進行評判。
洪水分類體系體現(xiàn)以下原則:反映長江洪水的基本特點,有較強的分類指導性;切合長江洪水分類和稱謂習慣,便于公眾理解;量化指標簡單、直觀,便于操作。
分類量化的體系結(jié)構。為反映流域內(nèi)不同區(qū)域暴雨洪水及其組合情況,根據(jù)長江暴雨洪水特性,將全流域劃分為3個一級分區(qū):長江上游區(qū)域、中游區(qū)域、下游區(qū)域;對較大的一級分區(qū)再細分為若干個二級分區(qū)(子流域)。
根據(jù)流域分區(qū),長江洪水采用多層分類體系進行分類。
對于流域性洪水,綜合考慮3個一級分區(qū)的洪水狀況和組合情況,主要研究發(fā)生在長江干流的“較大洪水”。
對于區(qū)域性洪水,首先按一級分區(qū)劃分為“上游洪水”、“中游洪水”和“下游洪水”;在一級分區(qū)的層次上還可增加“上中游洪水”、“中下游洪水”兩個跨區(qū)域的組合洪水類型,即:一級區(qū)域性洪水可劃分為5種類型,長江上游洪水、長江中游洪水、長江下游洪水、長江上中游洪水、長江中下游洪水。一級區(qū)域性洪水劃分時,主要考慮發(fā)生在上述5個一級區(qū)域內(nèi)的較大洪水,考察重點為一級區(qū)域代表站(干流代表站)的洪水態(tài)勢。由于一級分區(qū)面積較大,當一級區(qū)域干流代表站洪水不大,而二級區(qū)域內(nèi)某些支流發(fā)生較大洪水時,則可進行二層分類,并以發(fā)生洪水的主要二級分區(qū)(子流域)的名稱來命名。例如:長江上游嘉陵江洪水、中游洞庭湖洪水、漢江洪水等。二級區(qū)域性洪水的研究重點,是二級區(qū)域代表站(主要一級支流)的洪水情勢。
局地性洪水一般出現(xiàn)在個別河流上,可直接用“XX河洪水”稱謂。對于山洪、泥石流,則可以直接用發(fā)生地的地名來稱謂。
在洪水分類體系中,干流和支流的量化因子各有側(cè)重。選用原則為:支流以出口控制站洪峰流量作為量化因子。干流,寸灘以上主要控制站以洪峰流量為主,以短時段洪量(7天~15天)為輔;宜昌以下各控制站以長時段洪量(30天)為主,洪峰水位、高洪水位歷時為輔。當一個對象站的各水文要素重現(xiàn)期不同時,以重現(xiàn)期最大的水文要素為代表指標。
流域性洪水分類指標。流域性洪水的量化體系由反映支流洪水的普遍性、上游來水豐沛程度、上下游和干支流洪水的遭遇程度3方面內(nèi)容組成。流域性洪水應同時滿足以下3個指標的要求:
一是支流洪水的普遍性。由反映長江洪水主要水源地的17條河流:金沙江(屏山)、岷江(高場)、沱江(富順)、嘉陵江(北碚)、烏江(武?。⑶褰ㄩL陽)、漢江(沙洋)、洞庭四水(湘潭、桃江、桃源、石門)、鄱陽五河(外洲、李家渡、梅港、渡峰坑、虎山、萬家埠)為代表,并采用各河流控制站年最大流量為統(tǒng)計對象。在17條河流中,宜昌以上的上游地區(qū)共有5條、中下游有12條。量化指標為:上游、中下游各站最大洪峰流量大于多年均值者均達到對應區(qū)域總數(shù)一半以上(即:上游不小于3條、中下游不小于7條)。
二是上游洪水的豐沛性,以宜昌站30天洪量為代表,量化指標為:宜昌站最大30天洪量重現(xiàn)期超過5年一遇。
三是干支流洪水的遭遇程度,以長江中下游干流主要站高水位的持續(xù)時間反映,量化指標為:螺山、漢口、大通站高水位持續(xù)時間超過45天,高水位的標準分別為:31.50、26.30、14.50米(1996年以前警戒水位)。
洪水量級指標。流域性洪水代表站以中下游主要防洪控制站螺山、漢口、大通站30天總?cè)肓骱榱恐噩F(xiàn)期的最大者為洪水大小的評價指標(大于50年一遇為特大洪水)。
流域性洪水示例:普查1949年~2005年長江歷年洪水資料,根據(jù)“普遍性”標準,在17條代表支流控制站中,10站以上年最大流量超過均值的共有13年一遇,但其中上游在3站或以上、中下游在7站或以上者只有6年一遇。具體年份為:1954年、1998年、1996年、1955年、1975年、1973年。根據(jù)洪水豐沛性指標,宜昌30天洪量重現(xiàn)期超過5年一遇的為:1954年、1998年、1999年。根據(jù)洪水遭遇程度指標,高水位歷時滿足要求的年份為:1954年、1998年。全部滿足流域性洪水標準的只有1954年、1998兩年。1954年為流域性特大洪水,1998年為流域性大洪水。1970年支流來水達標條數(shù)多,但上游只有2條,且宜昌30天來水重現(xiàn)期不足5年一遇,中下游幾乎沒有達到警戒水位,判斷干流洪水量級的5個代表站重現(xiàn)期均在5年一遇以下。1999年洪水宜昌站洪量重現(xiàn)期超過5年一遇,但支流普遍性(上游來水達標僅1條)和高水歷時不滿足流域性洪水分類指標要求。
當各指標聯(lián)合使用后,對于判斷是否屬于流域性洪水有較顯著的區(qū)分性能。對于區(qū)域性洪水的判斷,具有排他性,凡不屬于流域性的洪水,即屬于區(qū)域性或局地性洪水。區(qū)域性、局地性洪水主要以區(qū)域代表站為分析對象,分類指標相對簡單,限于篇幅,不作介紹。
對洪水分類指標體系的認識
分析總結(jié)長江洪水的分類特征,擬定了洪水分類指標體系,并得出以下初步認識:
能否形成流域性大洪水的關鍵,是中下游梅雨期洪水和上游洪水是否發(fā)生遭遇。在正常情況下,長江洪水絕大多數(shù)屬于區(qū)域性或局部范圍的洪水;只有當氣象反常時,才能形成洪水的不利遭遇,從而發(fā)生流域性洪水。因此,通常所指的流域性洪水,一般都是大洪水,不可能為一般洪水。
盡管長江干流洪水的量級很難以單一水文要素的重現(xiàn)期來準確表述,但擬定的從不同站選最大、同站不同要素重現(xiàn)期中選最大的原則,只是供防汛期間參照使用,與規(guī)劃設計部門的專業(yè)分析,應屬不同層面的處理。
經(jīng)對建國后歷年洪水的普查,本次研擬的分類定量指標可基本滿足洪水分類需求,能較明顯地區(qū)分不同特征的洪水年份,但尚需根據(jù)實踐檢驗后逐步完善。
在防汛期間,對洪水的分類是一個動態(tài)的過程。一般來說,判斷長江當年洪水的分類屬性,需要在基本認定中下游干流代表站出現(xiàn)或預計可能出現(xiàn)年最高洪水位之后,才能進行長時段洪量和高水位歷時的估算,從而判斷洪水類型及洪水量級。當汛情進一步發(fā)展時,則需依據(jù)新的變化情況再作判斷。
(作者系長江委水文局總工,教授級高級工程師)
來源:人民長江報
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