长江洪水分类指标体系研究(程海云 葛守西)

1 / 9 长江洪水分类指标体系研究 (程海云 葛守西 ) 摘要 : 长江中下游平原区成灾大洪水，一般定性区分为两类 :流域性洪水、区域性洪水。在实际防汛中，如何根据当时汛情发展，科学合理地对洪水类型、洪水量级等特征进行判断，用以指导防洪工作，是一个重要的实际问题。在分析长江暴雨洪水基本特性的基础上，通过对历年大洪水的普查，从防洪实际需求出发，对长江流域性洪水的分类指标体系进行初步探讨。洪水分类指标体系的研究，对于解决目前防汛工作中存在的流域性洪水定义不清、指标不明、洪水量级划分不一等实际问题，并进一步规范对公众和媒体的汛情报道，具有积极意义。 关 键 词 : 流 域性洪水 ;洪水分类 ;指标体系 ;长江 中图分类号 : P331.1 文献标识码 : A 1 长江汛情的发展规律 长江是一条雨洪河流，洪水主要由暴雨形成。洪水的发生时间和地区与暴雨时空变化基本相应，洪水的大小与降雨范围、强度以及暴雨的移动路径等密切相关。一般年份，流域内上游、中下游的雨期错开，减少了洪水遭遇的机会，不会形成中下游严重的洪水灾害。而在特殊年份，如果上游洪水提前，或中下游洪水延后，上下游雨季重叠，干支流洪水相互遭遇，即形成量大、峰高的流域性大洪水。由于长江流2 / 9 域 大部分属于东亚季风气候区，降雨的发生、发展过程有很强的季节性，这对于分析长江洪水的形成，有很强的指示作用。 每年 3 5 月，太平洋副高北抬，副高边沿的降雨区开始越过南岭山脉，鄱阳湖水系的赣江和洞庭湖水系的湘江上游首先开始出现强降雨，随着雨区的逐步发展、北抬，两湖水系以及长江上游乌江先后出现洪水，一般称之为 “ 桃汛 ” 。在此阶段，江河、湖泊水位开始上涨，成为长江汛情发展的起点。 月中旬至 7 月上旬，长江流域进入梅雨期。在此期间，两湖水系、长江中游干流、长江下游均可能出现较大暴雨洪水，长江中下游干流、两湖水位进入汛期第 一波快速上涨期。如果梅雨期降雨集中、范围广，在此阶段即可能形成长江大洪水。 月底至 8 月，太平洋副高继续北抬西伸，长江中下游地区为副高控制，晴热少雨，梅雨期结束，主要降雨转移至长江上游和汉江上游。由于上游占长江流域总洪水量近 7 成，上游洪水的大小将最终决定当年长江中下游洪水的大小。 月底或 9 月以后，太平洋副高东退南撤，北方冷空气入侵长江流域，可以形成锋面雨，当降雨强度较大时，四川盆地和汉江上游便可能形成 “ 秋汛 ” ，但其洪水来量远不及主汛期。 3 / 9 长江洪水的类型及特点 长江流域综合利用规划简要报告对长江中下游平原区 成灾大洪水，定性区分为两类 :流域性洪水、区域性洪水。由于流域防洪的关注重点主要是长江干流大洪水，对于一般性的中小洪水，并未纳入分类范围。考虑到分类的完整性，对于虽然未形成长江干流较大洪水的局部性洪水，增列为需加警惕的洪水类型，即 :长江洪水可定性划分为 3 类，流域性洪水、区域性洪水、局部性洪水。 流域性洪水，由连续多场大范围暴雨形成，长江上游和中下游地区均发生洪水，上游和中下游洪水、干流和支流洪水相互遭遇，形成长江中下游干流洪量大、洪峰高、洪水历时长的大洪水。其特点为 :流域内多数支流普遍发生洪水 ;干支流、上下游 洪水发生遭遇 ;中下游干流洪水水位高、历时长。 1954、 1998 年即为典型的流域性洪水。 区域性洪水，由较大范围暴雨形成，在长江干流部份河段或某些支流发生的洪水。其特点为 :洪峰高、短时段洪量大、洪水过程历时较短。区域性洪水在长江上、中、下游均有可能发生。 “81.7” 长江上游洪水、 1995 年和 1996 年长江中游洪水，均为典型的区域性洪水。 局部性洪水，是发生在流域支流、暴雨范围不大的局部或局地性洪水。由短历时、小范围特大暴雨引起的山洪以及长江下游台风风暴潮洪水也可列入此类。其特点为 :具有局4 / 9 地性、突发性 ;由于洪水 范围较小、水量不大，一般不致形成长江干流的较大洪水，其影响范围远小于区域性洪水。 洪水分类的指标体系 .1 分类量化原则 长江流域幅员广阔，暴雨洪水频繁，区域性和局部性洪水几乎每年都有可能发生。由于一般性的中小洪水较为频繁，且对防汛的全局性影响和威胁较小，对其进行分类认识的指示意义不大，因此，分类体系的研究重点为“较大”的洪水。对于流域性洪水，分类指标的考察重点主要为干流洪水的整体状态 ;而区域性洪水则应兼顾干流和支流洪水的态势，局部性洪水则主要以支流本身的洪水状态进行评判。洪水分类体系体现以下原则 : 反映长 江洪水的基本特点，有较强的分类指导性 ; 切合长江洪水分类和称谓习惯，便于公众理解 ; 量化指标简单、直观，便于操作。 .分类量化的体系结构 .2.1 流域分区 为反映流域内不同区域暴雨洪水及其组合情况，根据长江暴雨洪水特性，将全流域划分为 3 个一级分区 :长江上游区域、中游区域、下游区域 ;对较大的一级分区再细分为若干个二级分区，具体划分为 : 上游区域。河源至宜昌，干流河长约 4500km，集水面积约 100 万 km。共划分为 5 个二级区域 :金沙江、岷沱江、嘉5 / 9 陵江、乌江、长江上游干流区间。在上游 5 个二级分区中，金沙江面积约 48 万 km 为最大，但其中约有 30 万 km 暴雨发生较少，故 5 个子流域实际来水范围大体相近，且各分区名称与子流域的习惯称谓相同。 中游区域。宜昌至 XX，干流河长 955km，集水面积约 68万 km。共划分为 4 个二级区域 :洞庭湖水系、鄱阳湖水系、汉江、长江中游干流区间。中游二级分区的大小和上游基本相仿，区域面积在 10 万 km 上下。 下游区域。 XX 至长江口，干流河长 938km，集水面积 12万 km，不再划分二级区。 .2.分类体系 根据上述流域分区，长江洪水采用多层分类体系进行分类。 对于流域性洪水，综合考虑 3 个一级分区的洪 水状况和组合情况，主要研究发生在长江干流的 “ 较大洪水 ” 。 对于区域性洪水，首先按一级分区划分为“上游洪水”、“中游洪水”和“下游洪水” ;在一级分区的层次上还可增加 “ 上中游洪水 ” 、 “ 中下游洪水 ” 两个跨区域的组合洪水类型，即 :一级区域性洪水可划分为 5 种类型，长江上游洪水、长江中游洪水、长江下游洪水、长江上中游洪水、长江中下游洪水。一级区域性洪水划分时，主要考虑发生在上述5 个一级区域内的较大洪水，考察重点为一级区域代表站的6 / 9 洪水态势。由于一级分区面积较大，当一级区域干流代表站洪水不大，而二级区域内某些支流发生较大洪 水时，则可进行二层分类，并以发生洪水的主要二级分区的名称 来命名。例如 :长江上游嘉陵江洪水、中游洞庭湖洪水、汉江洪水等。二级区域性洪水的研究重点，是二级区域代表站的洪水情势。 局地性洪水一般出现在个别河流上，可直接用“河洪水”称谓。对于山洪、泥石流，则可以直接用发生地的地名来称谓。 .2.量化因子 在洪水分类体系中，干流和支流的量化因子各有侧重。选用原则为 : 支流以出口控制站洪峰流量作为量化因子。 干流，寸滩以上主要控制站以洪峰流量为主，以短时段洪量为辅 ;宜昌以下各控制站以长时段洪量为主，洪峰水位、高洪水 位历时为辅。 当一个对象站的各水文要素重现期不同时，以重现期最大的水文要素为代表指标。 .流域性洪水分类指标 .3.1 洪水类型指标 流域性洪水的量化体系由反映支流洪水的普遍性、上游来水丰沛程度、上下游和干支流洪水的遭遇程度 3 方面内容组成。流域性洪水应同时满足以下 3 个指标的要求 : 支流洪水的普遍性。由反映长江洪水主要水源地的 177 / 9 条河流 :金沙江、岷江、沱江、嘉陵江、乌江、清江、汉江、洞庭四水、鄱阳 XX 为代表，并采用各河流控制站年最大流量为统计对象。在 17 条河流中，宜昌以上的上游地区共有 5条、中下游有 12 条。量 化指标为 :上游、中下游各站最大洪峰流量大于多年均值者均达到对应区域总数一半以上。 上游洪水的丰沛性，以宜昌站 30d 洪量为代表，量化指标为 :宜昌站最大 30d 洪量重现期超过 5a。 干支流洪水的遭遇程度，以长江中下游干流主要站高水位的持续时间反映，量化指标为 :螺山、汉口、大通站高水位持续时间超过 45d，高水位的标准分别为 :31.50、 26.30、14.50m。 .3.洪水量级指标 流域性洪水代表站以中下游主要防洪控制站螺山、汉口、大通站 30d 总入流洪量重现期的最大者为洪水大小的评价指标。 .3.分类例证 普查 1949 2005年长江历年洪水资料，根据 “ 普遍性 ”标准，在 17 条代表支流控制站中， 10 站以上年最大流量超过均值的共有 13a，但其中上游在 3 站或以上、中下游在 7站或以上者只有 6a。具体年份为 :1954、 1998、 1996、 1955、1975、 1973 年。根据洪水丰沛性指标，宜昌 30d 洪量重现期超过 5a 的为 :1954、 1998、 1999 年。根据洪水遭遇程度指标，8 / 9 高水位历时满足要求的年份为 :1954、 1998 年。 全部满足流域性洪水标准的只有 1954、 1998 两年。 1954年为流域性特大洪水， 1998 年为流域性大洪 水。 1970 年支流来水达标条数多，但上游只有 2 条，且宜昌 30d 来水重现期不足 5a，中下游几乎没有达到警戒水位，判断干流洪水量级的 5 个代表站重现期均在 5a 以下。 1999 年洪水宜昌站洪量重现期超过 5a，但支流普遍性和高水历时不满足流域性洪水分类指标要求。 当各指标联合使用后，对于判断是否属于流域性洪水有较显著的区分性能。对于区域性洪水的判断，具有排他性，凡不属于流域性的洪水，即属于区域性或局地性洪水。区域性、局地性洪水主要以区域代表站为分析对象，分类指标相对简单，限于篇幅，不作介绍。 结语 分析总结长江洪水的分 类特征，初步拟定了洪水分类指标体系，得出以下初步认识 : 能否形成流域性大洪水的关键，是中下游梅雨期洪水和上游洪水是否发生遭遇。在正常情况下，长江洪水绝大多数属于区域性或局部范围的洪水 ;只有当气象反常时，才能形成洪水的不利遭遇，从而发生流域性洪水。因此，通常所指的流域性洪水，一般都是大洪水，不可能为一般洪水。 尽管长江干流洪水的量级很难以单一水文要素的重现9 / 9 期来准确表述，但拟定的从不同站选最大、同站不同要素重现期中选最大的原则，只是供防汛期间参照使用，与规划设计部门的专业分析，应属不同层面的处理。 经对建国后历 年洪水的普查，本次研拟的分类定量指标可基本