周 新 春，許 銀 山，楊 雁 飛，訾 麗

(長(zhǎng)江水利委員會(huì) 水文局，湖北 武漢 430010)

2020年，長(zhǎng)江流域發(fā)生了新中國(guó)成立以來(lái)僅次于1954，1998年的流域性大洪水。經(jīng)過(guò)幾十年的建設(shè)，目前長(zhǎng)江流域已基本形成了以堤防為基礎(chǔ)、三峽水庫(kù)為骨干，其他干支流水庫(kù)、蓄滯洪區(qū)、河道整治相配合，以及平垸行洪、退田還湖等工程措施與防洪非工程措施相結(jié)合的綜合防洪減災(zāi)體系。在發(fā)生流域性洪水的年份，需要對(duì)流域內(nèi)水利工程實(shí)施聯(lián)合調(diào)度，盡力降低洪災(zāi)損失，保障沿江地區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

為滿足新形勢(shì)下流域水工程防洪調(diào)度等洪水防御工作需要，本文通過(guò)對(duì)1954，1998年及2020年流域性洪水的氣象因子、水文要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，初步揭示了長(zhǎng)江流域性洪水的基本特征，提煉了流域性洪水量化指標(biāo)，提出了在汛期洪水發(fā)展過(guò)程中流域性洪水的判別策略。

1 長(zhǎng)江洪水類型及特點(diǎn)

1.1 長(zhǎng)江洪水發(fā)展規(guī)律

長(zhǎng)江是一條以降雨補(bǔ)給為主的河流，流域大部分屬于東亞季風(fēng)氣候區(qū)，洪水主要由暴雨形成，洪水發(fā)生時(shí)間和地區(qū)分布與暴雨相一致。

長(zhǎng)江流域年平均降雨量約為1 100 mm，降雨集中在每年的4～10月，占平均降雨量的70%。雨季規(guī)律總體為中下游早于上游，江南先于江北，贛湘兩省南部雨季為4～5月，北部為5～6月，沅水、烏江為6～7月，川江各支流為7～8月，漢江為7～9月，年降雨量自東南向西北遞減。各支流發(fā)生洪水的季節(jié)與雨季分布相一致，每年夏季長(zhǎng)江中下游沿江一帶及鄱陽(yáng)湖、洞庭湖水系先后出現(xiàn)洪峰，兩湖及中下游干流水位逐漸上漲；7～8月雨區(qū)西移至四川，形成宜昌以上長(zhǎng)江上游的強(qiáng)大洪峰，此時(shí)中下游沿江水位已普遍升高，江湖調(diào)蓄容積已大部充滿，隨著上游來(lái)水增加，中下游常連續(xù)出現(xiàn)洪峰，長(zhǎng)江干流的年最高水位基本發(fā)生在此期間；9月以后，雨帶北移，漢江流域降雨占重要地位，北岸支流洪峰出現(xiàn)機(jī)會(huì)較多，其余支流的水位一般回落；10月份，長(zhǎng)江流域江湖水位逐漸下降，汛期結(jié)束[1-2]。

一般情況下，長(zhǎng)江中下游洪水與上游洪水先后錯(cuò)開(kāi)。但遇特殊天氣年份，上游洪水提前，或中下游洪水延后，均可能造成上、中、下游和干支流洪水遭遇的特大洪水。根據(jù)洪水來(lái)源分析，長(zhǎng)江干支流南北兩岸洪水遭遇有以下3種情況：① 上游干流洪水提前，與中下游洪水遭遇，如1935年，上游洪水較早，宜昌站7月7日出現(xiàn)年最大洪峰，并與洞庭湖的澧水、清江、漢江的洪水遭遇，形成長(zhǎng)江中游特大洪水，災(zāi)情嚴(yán)重；② 中下游洪水延后，上下游雨季重疊，干支流洪水相互遭遇，此時(shí)中下游江湖底水過(guò)高，上游洪水接踵而來(lái)，洪水過(guò)程疊加，使長(zhǎng)江干流形成洪峰高、洪量大的流域性大洪水，1931，1954，1998年洪水均屬此類；③ 洪水主要發(fā)生在上游，上游各支流洪水發(fā)生遭遇，中游有相應(yīng)洪水發(fā)生，如1870年洪水主要來(lái)自嘉陵江、金沙江、岷江及三峽區(qū)間，上游洪水惡劣遭遇，造成宜昌站洪峰流量達(dá)105 000 m3/s，為800多a來(lái)的最大一次洪水，洪水出峽后遭遇到湖北大雨，釀成長(zhǎng)江上、中游巨大洪災(zāi)[1-2]。

1.2 長(zhǎng)江洪水類型及基本特征

《長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃(2012-2030年)》對(duì)長(zhǎng)江中下游平原區(qū)成災(zāi)大洪水，定性地劃分為兩種類型：流域性洪水、區(qū)域性洪水。其關(guān)注重點(diǎn)主要是長(zhǎng)江干流的大洪水，對(duì)于一般性的中小洪水，并未納入分類范圍。

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(zhǎng)江流域暴雨洪水特性，將全流域劃分為3個(gè)一級(jí)分區(qū)：長(zhǎng)江上游區(qū)域(河源至宜昌集水區(qū)域)、中游區(qū)域(宜昌至湖口區(qū)間)、下游區(qū)域(湖口以下區(qū)間)。

1.2.1流域性洪水

(1) 定義：由連續(xù)多場(chǎng)大面積暴雨形成，長(zhǎng)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(zhǎng)江中下游干流洪量大、洪峰水位高、高水位歷時(shí)長(zhǎng)的洪水，為流域性洪水。

(2) 基本特征：流域內(nèi)多數(shù)支流普遍發(fā)生暴雨洪水；干支流、上游與中下游洪水發(fā)生遭遇；中下游干流洪水水位高、歷時(shí)長(zhǎng)。

(3) 典型洪水：1931，1954，1998年均為典型的流域性洪水。

1.2.2區(qū)域性洪水

(1) 定義：由子流域較大范圍暴雨形成，在長(zhǎng)江干流部分江段或某些支流發(fā)生的洪水，為區(qū)域性洪水。

(2) 基本特征：洪峰高、短時(shí)段洪量大、洪水過(guò)程歷時(shí)較短。

(3) 典型洪水：1981年長(zhǎng)江上游特大洪水、1995年長(zhǎng)江下游較大洪水、1999年長(zhǎng)江上中游大洪水、1996，2016年長(zhǎng)江中下游較大洪水，均為典型的區(qū)域性洪水。

1.3 長(zhǎng)江洪水新情勢(shì)

2020年流域性大洪水中，通過(guò)長(zhǎng)江流域主要水庫(kù)群的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用，7～8月累計(jì)攔蓄洪水約490億m3，降低了長(zhǎng)江干流川渝河段至大通河段的最高水位，縮短中下游干流各站超警時(shí)間8～22 d。通過(guò)水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度，改變了天然洪水過(guò)程，對(duì)洪水和徑流的調(diào)節(jié)作用非常顯著，流域產(chǎn)匯流規(guī)律等水文特性也發(fā)生一定變化，控制站水文要素較天然情況也發(fā)生顯著變化。

此外，隨著國(guó)家對(duì)中小河流治理、山洪災(zāi)害治理及城市排澇的投入不斷增加，沿江各地區(qū)防洪及排澇(漬)能力顯著增強(qiáng)，中小河流入?yún)R干流速度加快，致使干流洪峰“帶帽”，與其他因素共同導(dǎo)致干流主要控制站出現(xiàn)小洪量高水位現(xiàn)象，加重干流槽蓄負(fù)擔(dān)，抬高外江水位。

2 典型大水年的長(zhǎng)江流域性洪水氣候特征

2.1 氣候環(huán)流背景特征比較

2.1.1厄爾尼諾事件

2019年11月至2020年4月，赤道中東太平洋發(fā)生了一次弱的中部型厄爾尼諾事件，之后海溫向冷事件發(fā)展，8月進(jìn)入拉尼娜狀態(tài)。1997年4月至1998年4月發(fā)生了近70 a來(lái)最強(qiáng)的一次東部型厄爾尼諾事件，6月厄爾尼諾特征消失，赤道東太平洋海溫急劇下降，7月轉(zhuǎn)入拉尼娜事件[3]。1953年夏秋冬季海溫為中性偏暖，1954年春季海溫開(kāi)始轉(zhuǎn)為負(fù)距平，7月形成拉尼娜事件[4]。綜上可知，流域性洪水年赤道中東太平洋海溫在前期明顯有由暖轉(zhuǎn)冷的變化，夏季時(shí)均形成拉尼娜事件或進(jìn)入拉尼娜狀態(tài)。

2.1.2冬季青藏高原積雪

青藏高原積雪在2019冬至2020年春季及1997年冬至1998年春季均異常偏多，在1953年冬至1954年春季則未見(jiàn)明顯異常。

2.1.3副熱帶高壓

2020，1998年西太平洋副高強(qiáng)度、面積異常偏強(qiáng)偏大，1954年則明顯偏弱偏小。2020，1998年及1954年6～7月副高脊線均明顯偏南，西伸脊點(diǎn)均異常偏西，1998年8月脊線仍明顯偏南，但1954年及2020年8月卻明顯偏北，1998年的西伸脊點(diǎn)比1954年及2020年更偏西。

2.1.4臺(tái)風(fēng)

2020，1998年及1954年熱帶地區(qū)臺(tái)風(fēng)8月之前生成均明顯偏少，全年生成臺(tái)風(fēng)也偏少。1998年生成時(shí)間晚，初次登陸臺(tái)風(fēng)時(shí)間亦晚，7月9日才出現(xiàn)第1號(hào)臺(tái)風(fēng)，創(chuàng)下了首次生成臺(tái)風(fēng)最晚的記錄。2020年首個(gè)臺(tái)風(fēng)生成時(shí)間為5月12日，第2號(hào)臺(tái)風(fēng)于6月14日登陸減弱消亡后，至7月31日為漫長(zhǎng)的“空臺(tái)期”，8月后臺(tái)風(fēng)進(jìn)入活躍期，共有7個(gè)臺(tái)風(fēng)生成。1954年生成臺(tái)風(fēng)及登陸臺(tái)風(fēng)均較早，最早生成臺(tái)風(fēng)在3月1日，臺(tái)風(fēng)初次登陸時(shí)間為5月11日。

2.1.5阻塞高壓

亞洲中高緯度地區(qū)出現(xiàn)阻塞高壓是梅雨期的典型環(huán)流形勢(shì)之一。1954年梅雨期間，歐亞中高緯地區(qū)存在東西兩個(gè)阻塞高壓，使得大尺度環(huán)流異常穩(wěn)定。1998年梅雨期的大尺度形勢(shì)與1954年類似，在烏拉爾山和東亞鄂霍次克海附近也存在著兩個(gè)阻塞高壓。2020年梅雨期環(huán)流形勢(shì)也類似，在50°N～70°N范圍內(nèi)有兩個(gè)強(qiáng)大而穩(wěn)定的阻塞高壓(高壓脊)維持，冷空氣不斷南侵，加上暖濕氣流輸送也較強(qiáng)，冷暖空氣長(zhǎng)時(shí)間對(duì)峙于長(zhǎng)江干流一線，形成持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、范圍廣的特大暴雨。

2.2 雨情特征對(duì)比分析

2.2.1前期雨情

1954年1～3月長(zhǎng)江中下游降雨偏多，4～5月全流域降雨異常偏多。1998年1～3月長(zhǎng)江中下游降雨異常偏多，4～5月長(zhǎng)江上游降雨偏多。2020年1～3月長(zhǎng)江上游、中下游均異常偏多，尤其1月長(zhǎng)江流域偏多近1倍，4～5月長(zhǎng)江上游、中下游均明顯偏少。

2.2.2長(zhǎng)江中下游梅雨

依據(jù)GB/T 33671-2017《梅雨監(jiān)測(cè)指標(biāo)》，1954年梅雨期為5月31日至8月2日，梅雨量811.5 mm；1998年梅雨期為6月11日至8月4日，梅雨量572.4 mm；2020年梅雨期為6月1日至8月2日，梅雨量759.2 mm。3個(gè)典型年的梅雨期皆有入梅偏早、出梅偏晚且出梅時(shí)間基本相同、梅雨期明顯偏長(zhǎng)、梅雨量明顯偏大的特點(diǎn)。1954，2020，1998年梅雨量分別居歷史第1，2，5位，1998年梅雨帶位置較1954年及2020年明顯偏南。

2.2.36～8月雨情

3個(gè)典型年中，長(zhǎng)江上游、中下游及全流域6，7月及6～8月雨量均明顯偏多，8月長(zhǎng)江上游、全流域降雨均偏多，但中下游卻均顯著偏少。長(zhǎng)江流域1954，2020，1998年6～7月、6～8月降雨量均居歷史第1～3位；6～7月降雨量均在440 mm以上。1998年及2020年6～8月降雨量均在630 mm左右，1954年相對(duì)較多，達(dá)727.8 mm。3個(gè)典型年6～8月雨量距平見(jiàn)圖1，可以看出降雨易在中游干流及兩湖北部異常偏多，在漢江上游部分地區(qū)及兩湖水系南部偏少。

3 長(zhǎng)江流域性洪水特征

3.1 流域性洪水代表站及代表水文要素

考慮長(zhǎng)江流域性洪水年通常表現(xiàn)為上游和中下游地區(qū)均發(fā)生洪水，且上游和中下游洪水、干流和支流洪水遭遇嚴(yán)重，中下游干流洪水具有水位高、歷時(shí)長(zhǎng)等特征，選取寸灘、宜昌(或三峽水庫(kù))作為上游干流代表站，螺山、漢口作為中游干流代表站，大通作為下游干流代表站。

圖1 1954,1998年及2020年6～8月長(zhǎng)江流域累積降雨距平(單位：%)Fig.1 Anomaly map of the accumulative precipitation in the Yangtze River Basin from June to August in 1954，1998 and 2020

基于流域性洪水的基本特征，主要從洪水發(fā)生的普遍性、遭遇性和洪峰水位高、高水位歷時(shí)長(zhǎng)3個(gè)方面，來(lái)選取長(zhǎng)江流域性洪水代表站及其代表水文要素。

(1) 從普遍性的角度，表現(xiàn)為流域上、中、下游均發(fā)生洪水，選擇宜昌站或三峽水庫(kù)(上游)、漢口站(中游)、大通站(下游)為代表站，并突出同步性。

(2) 從遭遇性的角度，以長(zhǎng)江中下游干流代表站最大30 d洪量、最大60 d洪量及高水位的持續(xù)時(shí)間反映。

(3) 從中下游干流水位高、高水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的角度，選擇漢口站、大通站為代表。

考慮水利工程對(duì)江河洪水特征的影響，以及江湖對(duì)洪水的調(diào)蓄作用，在對(duì)長(zhǎng)江流域洪水進(jìn)行辨識(shí)時(shí)，應(yīng)以代表站還原后的水文要素為主。

3.2 流域性洪水特征分析

選取1954，1998年和2020年作為典型流域性洪水年進(jìn)行研究，以干流宜昌、螺山、漢口、大通為代表站，統(tǒng)計(jì)分析各站洪峰特征值、最大30 d洪量及高水位持續(xù)時(shí)間等多項(xiàng)水文要素，其中最大30 d洪量均為還原成果。螺山、漢口、大通站高水位指標(biāo)分兩組，指標(biāo)1分別為：31.50，26.30，14.50 m(1996年以前警戒水位)[5]；指標(biāo)2分別為：32.00，27.30，14.40 m(現(xiàn)狀警戒水位)。

對(duì)典型流域性洪水水文要素的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，在發(fā)生流域性洪水的年份中，上游干流代表站宜昌站的洪峰流量，及洪峰水位在歷史洪水中排名均較靠前(2020年還原后的洪峰水位及流量均列歷史洪水第1位)，出現(xiàn)時(shí)間都在8月份，最大30 d洪量重現(xiàn)期均在10 a以上。中下游干流代表站螺山、漢口、大通站最大30 d洪量最大重現(xiàn)期均在30 a以上，洪峰水位在歷史洪水中排名較靠前(其中漢口站最高水位均在28.20 m以上)，出現(xiàn)時(shí)間大多在8月份，且高水持續(xù)時(shí)間均達(dá)到32 d。

1981年寸灘站洪峰流量重現(xiàn)期約70 a，但中下游地區(qū)來(lái)水較小，宜昌、螺山、漢口、大通站最大30 d洪量重現(xiàn)期均小于5 a。1999年宜昌站最大30 d洪量重現(xiàn)期約7a，中下游代表站最大30 d洪量最大重現(xiàn)期超20 a。從高水持續(xù)時(shí)間來(lái)看，各站超指標(biāo)1的持續(xù)時(shí)間均接近40 d，螺山、漢口站超指標(biāo)2的持續(xù)時(shí)間分別為35，32 d。2016年宜昌站最大30 d洪量重現(xiàn)期小于5 a，中下游代表站最大30 d洪量最大重現(xiàn)期不超過(guò)10 a。

總體而言，長(zhǎng)江典型流域性洪水一般具備以下特征：長(zhǎng)江上游干流代表站宜昌站最大30 d洪量重現(xiàn)期均大于5 a；中下游干流代表站洪峰水位居歷史洪水前列；按現(xiàn)狀警戒水位(2020年)來(lái)看，中下游干流代表站水位超警時(shí)間在30 d以上，其中漢口站超警時(shí)間總體居于中間值；中下游干流代表站最大30 d洪量重現(xiàn)期在10 a以上，各代表站最大重現(xiàn)期在20 a以上。

4 長(zhǎng)江流域性洪水量化指標(biāo)

4.1 量化指標(biāo)

根據(jù)長(zhǎng)江流域性洪水特點(diǎn)，當(dāng)長(zhǎng)江流域氣候異常(主要指梅雨期長(zhǎng)梅雨量大)，連續(xù)發(fā)生多場(chǎng)大面積暴雨，流域內(nèi)上、中、下游多條主要支流發(fā)生洪水，且干支流洪水明顯遭遇，中下游干流主要控制站高水位持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，防洪形勢(shì)嚴(yán)峻，稱之為流域性洪水。長(zhǎng)江流域性洪水從量級(jí)上可劃分為較大洪水、大洪水和特大洪水。

當(dāng)宜昌、漢口、大通站還原后最大30 d洪量或最大60 d洪量重現(xiàn)期均超過(guò)5 a，可結(jié)合如下量化指標(biāo)對(duì)流域性洪水進(jìn)行量級(jí)劃分：以還原后漢口站、大通站最大30 d洪量或最大60 d洪量重現(xiàn)期的最大值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，當(dāng)重現(xiàn)期大于等于50 a，為流域性特大洪水；當(dāng)重現(xiàn)期大于等于20 a且小于50 a，為流域性大洪水；當(dāng)重現(xiàn)期大于等于5 a且小于20 a，為流域性較大洪水。

4.2 汛期流域性洪水判定策略

縱觀長(zhǎng)江流域歷史上的典型洪水，均為先支流后干流的發(fā)展過(guò)程；對(duì)于流域性洪水來(lái)說(shuō)，亦是先由局部洪水發(fā)展為區(qū)域性洪水，再由區(qū)域性洪水發(fā)展為流域性洪水。即形成長(zhǎng)江流域性洪水，必然要經(jīng)歷比較長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。因此，在汛期洪水發(fā)展過(guò)程中，對(duì)洪水的定性判斷也是一個(gè)逐步發(fā)展的過(guò)程。

為更好地支撐洪水防御工作，提高流域性洪水辨識(shí)的時(shí)效性，實(shí)時(shí)操作層面可結(jié)合較為可靠的短中期水文氣象預(yù)報(bào)，并僅考慮代表站30 d洪量進(jìn)行初步研判。

實(shí)時(shí)操作中，需根據(jù)汛情發(fā)展，結(jié)合水文氣象預(yù)報(bào)，對(duì)是否可能發(fā)生流域性洪水進(jìn)行滾動(dòng)分析研判。當(dāng)長(zhǎng)江流域6～7月累計(jì)降雨量達(dá)到400 mm，且梅雨期尚未結(jié)束；流域內(nèi)上、中、下游已有多條主要支流發(fā)生洪水，且干支流洪水明顯遭遇；三峽水庫(kù)最大入庫(kù)流量達(dá)到50 000 m3/s以上，中下游干流監(jiān)利以下江段已全線超過(guò)警戒水位，且漢口、大通站超警持續(xù)時(shí)間已達(dá)20 d；進(jìn)一步考慮較為可靠的短中期水文氣象預(yù)報(bào)，漢口、大通站超警持續(xù)時(shí)間將達(dá)30 d以上，還原計(jì)算后宜昌、漢口、大通站最大30 d洪量重現(xiàn)期均將達(dá)到5 a一遇以上。綜上，可在汛情發(fā)展過(guò)程中，初步認(rèn)為長(zhǎng)江流域?qū)l(fā)生流域性洪水，洪水量級(jí)根據(jù)量化指標(biāo)進(jìn)行判斷。

考慮水文氣象預(yù)報(bào)存在一定的不確定性，以及長(zhǎng)江流域性洪水定性分析的嚴(yán)謹(jǐn)性，待汛期結(jié)束后，仍然需要根據(jù)水文整編資料，按照洪水量化指標(biāo)，對(duì)洪水定性分析工作進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

長(zhǎng)江是一條雨洪河流，總結(jié)分析長(zhǎng)江發(fā)生流域性洪水年份的暴雨洪水特征，得到以下初步認(rèn)識(shí)。

(1) 經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，在發(fā)生流域性洪水的年份，常出現(xiàn)厄爾尼諾轉(zhuǎn)拉尼娜現(xiàn)象，前期冬春季青藏高原積雪異常偏多，副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)、面積偏大、脊點(diǎn)偏西、脊線偏南；8月之前臺(tái)風(fēng)生成明顯偏少；梅雨期中高緯呈典型的雙阻塞形勢(shì)。流域性洪水年份中，6～8月及梅雨期降雨量居歷史同期前5位；6～7月及6～8月雨量均明顯偏多，且易在中游干流及兩湖北部異常偏多，8月中旬下游雨量卻均偏少。

(2) 經(jīng)對(duì)新中國(guó)成立后歷年長(zhǎng)江洪水進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)生流域性洪水時(shí)，上游干流代表站宜昌站最大30 d洪量重現(xiàn)期均大于5 a；中下游干流代表站洪峰水位居歷史洪水前列，水位超警時(shí)間在30 d以上，最大30 d洪量重現(xiàn)期均在10 a以上。以此為基礎(chǔ)提出的長(zhǎng)江流域性洪水量化指標(biāo)，可基本滿足洪水分類需求，能較明顯地區(qū)分流域性和區(qū)域性洪水，但尚需根據(jù)實(shí)踐檢驗(yàn)后逐步完善。

(3) 在汛期對(duì)長(zhǎng)江洪水進(jìn)行辨識(shí)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，為更好地支撐流域洪水防御工作，提高洪水識(shí)別時(shí)效性，實(shí)時(shí)操作中，可結(jié)合汛期流域性洪水判定策略，對(duì)長(zhǎng)江洪水進(jìn)行初步判定。考慮水文氣象預(yù)報(bào)的不確定性及長(zhǎng)江流域性洪水定性分析的嚴(yán)謹(jǐn)性，待汛期結(jié)束后，仍需根據(jù)水文整編資料，按照洪水量化指標(biāo)，開(kāi)展洪水定性分析復(fù)核工作。

說(shuō) 明

本文2020年水文要素的統(tǒng)計(jì)分析源自報(bào)汛數(shù)據(jù)。