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日志

 
 

98洪水分析

2006-09-25 15:59:05|  分类: [整编]环保 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、汛期径流量
    表2-3列出1998年长江干支流主要控制站4~9月逐月径流量的统计数据。从表2-3可见,长江上游4~9月干支流累计月径流量,与多年平均相比,除岷江略偏少外,均属偏多。从各月径流量对比看,特别是7、8两月径流量偏多明显,嘉陵江偏多5~9成。乌江偏多4成至1.6倍,受长江上游各主要支流三峡区间7~8月超常的来水影响,长江上游控制站宜昌站7~8月来水偏多5~9成,是1998年长江中下游创高水位的主要原因之一。

表2-3 1998年4~9月长江干支流主要站月径流量统计表      单位∶m3/(s.月)

注:汉江各站受丹江口水库调节影响。

    中游干流螺山水文站4~5月径流量接近常年,6月径流量开始逐月增多,7、8、9三个月径流量比常年偏多4~8成。汉口、大通两水文站4~9月径流量除大通站5月径流较常年略偏少外,其余均较常年偏丰,8月偏丰最甚,偏多约7成。
    洞庭湖四水各支流4~9月的径流量,除澧水石门外,其余三支流可用“前枯中丰后枯”来概括。6月尤以资水桃江水文站偏丰、澧水石门水文站偏枯为甚,7月以沅江桃源水文站偏丰为甚,8月则以澧水石门水文站偏丰,湘江湘潭水文站偏枯最甚,洞庭湖四水6~8月合计偏多3~9成,其中7月偏多达9成。
    鄱阳湖五河4~9月的径流量与常年相比,是前两月偏枯,后四月偏丰。其中信江梅港水文站径流量偏丰最多,6月偏多2倍以上,昌江渡峰坑水文站、乐安河虎山水文站、修水柘林水文 站除5月偏枯外,其余月份均比常年显著偏丰,其中尤以7月偏丰2~3倍为甚,鄱阳湖五河6~8月来水偏多6成至1倍,其中6月来水偏多1倍以上。
    从汉江4~9月径流量总体来看,上游来水量较常年偏丰,而中下游径流量则偏枯。其上游白河水文站除4、9月来水偏少以外,其余各月均比常年偏多,尤以8月偏多2倍余为甚。中下游黄家港、沙洋水文站受丹江口水库调节影响,4~7月来水明显偏少,8月来水才显著增多,两站分别偏多5成和7成。
    全流域9月径流量除个别支流外,绝大多数来水量偏少,而干流各站因为流域河湖蓄水的逐渐消退才维持了水量多于常年的状况。

    二、洪量地区组成
    长江支流众多,中下游地区更是湖泊水网交错,洪水的地区组成复杂多变。分析1998年洪水地区组成,采用以对中下游防洪起控制作用的最大30天、最大60天洪量为依据。宜昌水文站洪量采用实测断面洪量,螺山、汉口、大通水文站为避免宜昌—大通河段分洪溃口及复杂的江湖关系对时段洪量的影响,采用总入流方法统计洪水的地区组成。统计叠加时,考虑了洪水传播时间,并对中下游大型水库的蓄量进行了还原计算。计算大通总入流时,对汉口过程进行了分洪溃口的初步还原。
    1.宜昌洪量组成
    宜昌水文站1998年洪水的突出特点是峰多量大。从最大30天、60天洪量的地区组成可看出:宜昌最大30天、60天洪量分别为1379亿m3、2545亿m3,其组成基本相似,各大支流洪量占宜昌洪量的比例相差不大,金沙江屏山水文站最大30天、60天洪量所占比例最大,分别为36.6%和36.7%,详见表2-4。

表 2-4 宜昌站洪量地区组成表

时段 年份 河名 金沙江 岷江 沱江 嘉陵江 屏山—寸滩 长 江 乌 江 寸滩—宜昌 长 江 
站名 屏 山 高 场 李家湾 北 碚 区 间 寸 滩 武 隆 区 间 宜 昌 
面积
(km2) 485099 135378 23283 156142 66658 866559 83035 55907 1005501 
30天 1998 洪量
(亿m3) 504.8 174.3 48.2 210.3 127.7 1065.4 1354 178.5 1379.2 
百分比
(%) 36.6 12.6 3.5 15.3 9.3 77.2 9.8 12.9 100 
1954 洪量
(亿m3) 395.7 211.9 39.5 188.4 164.2 999.7 203.6 183.3 1386.6 
百分比
(%) 28.5 15.3 2.9 13.6 11.8 72.1 14.7 13.2 100 
多年平均 洪量
(亿m3) 283.8 171.0 36.0 170.5 76.4 737.7 89.4 69.2 896.2 
百分比
(%) 31.7 19.1 4.0 19.0 8.5 82.3 10.0 7.7 100 
60天 1998 洪量
(亿m3) 933.9 351.9 78.4 409.3 256.3 2029.8 254.6 260.4 2544.7 
百分比
(%) 36.7 13.8 3.1 16.1 10.1 79.8 10.0 10.2 100 
1954 洪量
(亿m3) 759.7 415.4 75.3 313.4 293.5 1857.3 328.8 261.9 2448 
百分比
(%) 31.0 17.0 3.1 12.8 12.0 75.9 13.4 10.7 100 

    与多年平均比较,上游各支流及区间1998年30天相应洪量都超过均值,说明上游洪水是全流域型的,其中寸滩—宜昌区间是多年平均的58倍,金沙江屏山水文站为1.78倍,大于1.50倍的还有屏山—寸滩区间和乌江武隆水文站。

    2.螺山总入流组成
    螺山以上总入流等于长江干流宜昌、清江长阳、洞庭湖水系的湘江湘潭、资水桃江、沅江桃源、澧水石门及宜昌—螺山区间的洪量,考虑洪水传播时间予以叠加。螺山总入流洪量地区组成见表2-5。从表2-5中可以看出1998年最大30天、60天螺山总入流组成基本相同,以宜昌以上来量为主,宜昌相应洪量约占73%,洞庭湖四水总入流约占20%。
    与多年平均比较,相应于螺山最大30天、60天总入流,宜昌、长阳、洞庭湖四水总入流、宜昌—螺山区间的洪量均大于30天洪量,宜昌、长阳、四水、宜昌—螺山区间相应洪量是多年平均值的1.54、2.01、1.18、2.3倍;最大60天洪量,宜昌、长阳、四水、宜昌—螺山区间相应洪量分别是多年平均值的1.63、2.01、1.37、1.97倍。使得螺山最大30天、60天总入流比多年平均值分别大566亿m3、1226亿m3,是一般年份的1.48、1.59倍。计算结果表明,由于洪水的各个来源都是持续的大流量,使得螺山洪水峰峰相叠,螺山总入流最大30天、60天洪量大大超过一般年份。 

表 2-5 螺山总入流洪量地区组成表


注:表中各地区时段洪量,均为相应螺山总入流最大时的相应洪量。

    3.汉口总入流组成
    汉口以上总入流等于螺山总入流与汉江皇庄、螺山—汉口区间的洪量,考虑洪水传播时间予以叠加。汉口总入流洪量地区组成见表2-6。
    从表2-6计算结果看出,汉口以上最大30天、60天总入流组成都是以干流宜昌来量占主导地位,宜昌来量占汉口总入流的比例高达67.9%、68.7%,其30天相应洪量为1279亿m3, 60天相应洪量达2431亿m3;洞庭湖水系湘江、资水、沅江、澧水四个控制站总量占汉口总入流的17.6%、18.6%。洞庭湖水系1998年洪水是较大的,但由于宜昌、长阳及汉口三个水文站最大洪量出现时间基本同步,而洞庭湖水系的主要来水先于上游,故相应于汉口以上最大30天、60天总入流来说,洞庭湖四水正处在消退之中,因而在汉口总入流中所占比重远较宜昌为小;汉江皇庄所占汉口总入流的比例为6.8%、6.3%, 是因为1998年汉江来水量并不大,再加上丹江口水库调蓄作用影响。

表 2-6 汉口总入流洪量地区组成表


注:表中各地区时段洪量,均为相应汉口总入流最大时的相应洪量。

    4.大通总入流组成
    大通总入流过程为上游汉口站入流与汉口—九江区间水系、鄱阳湖水系以及九江—大通区间过程考虑洪水传播时间后予以叠加。其中为使大通总入流更近于实际,考虑分洪溃口影响,分别对螺山和汉口进行了还原演算,并将汉口还原演算出流过程作为大通总入流的汉口入流 。大通总入流洪量的地区组成见表2-7。
    从表2-7计算结果看,大通总入流组成以干流汉口以上来量为主。1998年洪水受上游峰多量 大影响,汉口水文站30天和60天相应洪量分别为1838亿m3和3328亿m3,占大通相应时段洪量 的比重分别高达83.8%和79.7%,鄱阳湖水系次之,30天相应洪量为283.9m3,占12.94%,60天相应洪量680亿m3,占16.3%,虽然鄱阳湖水系1998年洪水属特大洪水,但和上游洪水比较,其主洪段早于上游,特别是当7~8月上游连续多次发生大洪水时,鄱阳湖水系 洪水已处于消退阶段,因此其相应洪量所占比例并不突出。

表 2-7 大通总入流洪量地区组成表

    三、干支流主要控制站重现期分析

    1998年洪水是长江上游大洪水与洞庭湖、鄱阳湖水系来水遭遇产生的一次自中下游而上游的全流域型洪水。为使洪水的比较基础一致,除宜昌水文站外,对螺山和汉口水文站为消除分洪溃口和湖泊水库调蓄的影响,采用总入流来分析各年洪水,总入流长时段洪量较能反映洪水的真实情况。据此对长江干流宜昌、螺山、汉口水文站1998年洪水的重现期初步综合分析如下。

    1.宜昌1998年洪水
    据历史文献、石刻和调查洪水分析,宜昌1870年洪峰流量为105000m3/s,30天洪量为1650亿m3,均为1153年以来第一大洪水,考证期均为845年。1998年宜昌实测洪峰流量63300m3/s,重现期小于10年。宜昌1998年30天洪量为1379亿m3,60天洪量为2545亿m3。依据三峡工程初步设计频率分析成果,1998年最大30天洪量重现期近100年,最大60天洪量重现期超过100年。

    2.汉口1998年总入流
    1998年汉口最大30天总入流洪量为1885亿m3,排在1865年以来第4位,其经验重现期约30年;最大60天洪量为3536亿m3,其经验重现期约50年。

    3.螺山1998年总入流
    1998年螺山最大30天总入流洪量为1747亿m3,最大60天总入流洪量为3302亿m3。螺山水文站实测系列较短,历史文献考证资料少,螺山至汉口主要支流仅汉江流域,区间面积比重不大,1998年洪水可参考汉口水文站同年重现期分析成果,最大30天洪量经验重现期约30年,最大60 天洪量经验重现期约50年。

    4.主要支流控制站洪峰重现期
    金沙江屏山水文站年最大洪峰流量重现期为15年,岷江、嘉陵江和乌江洪水重现期均小于5年,清江隔河岩水电站最大入库流量为11000m3/s,重现期为10年,汉江丹江口最大入库流量及其下游皇庄水文站洪峰流量的重现期均不足5年。
    鄱阳湖赣江外洲水文站和乐安河虎山水文站最大洪峰流量重现期为10年;修水柘林水库最大入库流量和潦水万家埠最大洪峰流量重现期为15年;抚河李家渡水文站最大洪峰流量和修 水永修水位站最高洪峰水位重现期为20年;昌江渡峰坑水文站和信江梅港水文站最大洪峰流 量重现期为30年。
    洞庭湖湘江、资水、沅江控制站湘潭、桃江、桃源水文站的最大洪峰流量重现期均为10年, 澧水石门水文站最大洪峰流量重现期为25年。
    综上所述,长江流域面积大,支流众多,同一年洪水由于受洪水来源和地区组成影响,各河洪水量级大小并不相同,很难用一个重现期来表达。即使是同一河段,洪峰和时段洪量的重现期也不完全相同。重现期的确定,还涉及水库、分洪、溃口水量的还原以及考证期的确定等因素,需要作更深入的工作,上述1998年洪水重现期是初步分析成果。根据这一成果,1998年洪水,宜昌水文站最大洪峰流量重现期不足10年,最大30天洪量重现期近100年,最大60天洪量重现期超过100年;螺山水文站最大30天洪量经验重现期约30年,60天洪量经验重现期约50年;汉口水文站最大30天洪量经验重现期约30年,最大60天洪量经验重现期约50年。各主要支流控制站的最大洪峰流量重现期均在30年以下。

    四、分洪、溃垸水量及其影响分析
    每逢长江大洪水期,长江中下游沿岸众多的洲滩民垸都有溃口或主动扒口分洪的情况发生。1998年洪水期,据湖北、湖南、江西、安徽四省统计,共溃口(或漫溢)分洪的民垸总数为1975个,其中耕地面积万亩以上的圩垸共57个,总分洪水量近100亿m3。
    根据在洪水期实时作业预报的分析,对1998年汛期中对长江干流水位发生较大影响的主要溃 垸的影响简要列举如下。

    1.武汉天兴洲
    天兴洲垸位于武汉关水尺下游25km的江心,7月4日16时30分主动扒口行洪。圩垸面积12.5km2,容积约0.6亿m3,降低汉口站水位约0.1m。
    本垸分洪后,加大了武汉河段的水面比降,使水位流量关系发生了变化,同水位下流量增加 1200m3/s,实际降低汉口洪峰水位0.1m左右。

    2.武穴附近垸群
    7月25~27日,武穴站附近接连多个圩垸溃决(或漫溢),其中较大者为:戴家洲圩(面积4.6km2,最大蓄水容量0.33亿m3),新洲圩(面积4.8 km2,最大蓄水容量0.29亿m3),双沟垸(面积3.33km2,最大蓄水容量0.4亿m3),再加上黄冈市西洲 头圩、新洲垸、团风血防垸,总面积约25km2,总容积约1亿m3。溃垸造成武穴站水位平均约下降0.15m。

    3.嘉鱼簰洲湾合镇垸
    嘉鱼簰洲湾合镇垸位于武汉市上游约50余km,8月1日20时自然溃决。圩垸面积约159km2,最大蓄水容量13.7亿m3。调洪历时60小时,平均降低汉口站水位0.13m,最大降低水位0.29m。

    4.监利附近垸群
    8月5日,石首、监利县附近多个圩垸溃决(扒口或漫溢),其中较大者为:六合垸(面积16.0 km2,容量0.73亿m3),永合垸(33km2,1.49亿m3),北碾垸(29.2km2,1.73亿m3),张智垸(16.2km2,0.73亿m3),西洲垸(3.4 km2,0.42亿m3),监利血防垸(3.6km2,1.19亿m3),监利新洲垸(34.1km2,2.34亿m3),总面积约136km2,总蓄水容量8.6亿m3。溃垸造成1天内监利水位平均下降0.15m。

    5.公安县孟溪垸
    公安县孟溪垸位于长江分流入洞庭湖的松滋河右岸,8月7日自然溃决,圩垸面积340.6km2,最大蓄水容量约17亿m3。但因其距长江干流较远,估计降低沙市水位约0.2m左右。

    6.武汉东风垸
    武汉东风垸位于府环河下游右岸,是武汉市东西湖大堤外的一个民垸,容积约1亿m3,距 武汉关水尺约1.8km,最大降低汉口站水位约0.17m。

    7.监利三洲联垸
    监利三洲联垸位于监利站下游左岸,是荆江大堤外的民垸,面积145km2,容积约8亿m3 。8月9日16时有计划地扒口分洪,调洪历时90小时,两天多平均降低螺山站水位约0.2m。
    综上所述,长江洲滩民垸在高水位时的溃决,其作用相当于分蓄洪,对降低长江干流上相邻 控制站的水位均有一定的作用。其调洪期长短和降低水位多少一般与圩垸容积大小、进洪快慢有关。1998年长江溃垸调洪期在1~4天范围,降低水位绝大多数在0.1m左右,较大圩垸可达0.3m。由于调洪作用时间较短,当圩垸蓄满后,垸内水位随长江水位起伏,由于溃垸而增加的蓄量与长江巨大洪量相比较微不足道,故对江河水位的影响较小。

    五、水库防洪的作用分析

    在抗御1998年长江洪水的斗争中,湖南、湖北、江西、四川、重庆5省市的700多座大中型水库参与拦洪削峰,拦蓄洪量达300多亿m3,为夺取抗洪斗争的全面胜利发挥了重要作用。许多水库采取了超常调蓄措施。如丹江口水库蓄洪超过汛限水位达5.65m,隔河岩水库一度蓄水超过正常高水位,甚至逼近了水库校核水位。这些措施对防洪作用明显。现仅对24座主要大型水库的防洪作用进行初步分析。

    1.水库拦洪作用
    24座大型水库5~9月的拦洪情况列入表2-8中。

 表 2-8 大型水库拦蓄洪量统计表
     从表2-8所列数据可见,24座水库5~9月总共拦蓄洪水111.873亿m3。由于多数水库在9月份处于吐洪状况,故主要拦洪时段在5~8月份,以5~8月计拦洪总量为165.105亿m3, 其中汉江的9座水库5~8月共拦洪100.197亿m3,是拦洪效益最显著的支流,这个水量约是汉江控制站沙洋5~8月总洪量250.9亿m3的40%,足见汉江流域水库拦洪作用的巨大。

    2.葛洲坝、隔河岩和漳河水库
    沙市防洪以洪峰水位为主要关注对象,葛洲坝和隔河岩水库为降低下游洪水位也实施了削峰、错峰调度。现依据报汛资料对这两座水库在几次洪水过程中所发挥的作用进行分析,详见表2-9。

表 2-9 葛洲坝、隔河岩水库削峰调度对沙市水位的影响

    1998年6~7月,修水干流柘林水库拦洪削峰作用明显。在6月24日至7月4日洪水中,拦洪16.5亿m3,削峰系数达0.81。在7月22日~8月1日洪水中,拦洪13.7亿m3,削峰系数达0.67。

   4.丹江口水库
    由于丹江口水库库容较大,其拦洪削峰作用显著,仅以汉江8月中旬洪水为例进行分析说明。
    8月14~18日,丹江口水库发生了一次比较大的入库洪水过程,洪水总量为26.3亿m3,洪峰流量为18400m3/s。丹江口—皇庄也同时发生了区间洪水,洪峰流量约为7000m3/s。当时长江中下游干流已长时间处于高水期(汉口水文站水位29.00m以上),汉江下游河段因受长江干流顶托影响,水位也很高,防洪形势严峻。为了减轻对长江干流的压力,以及避免汉江中下游洪灾损失,对丹江口水库采取了蓄洪运行调度,将26.3亿m3的入库洪水基本上全部拦蓄,至19日8时库水位达154.65m,超过汛限水位5.65m。对拦蓄的水量,则选择汉口水文站年最高水位过后三天,以不使汉口水位回涨、对长江防洪没有不利影响的条件下开闸渲泄,腾出一定防洪库容,以防后期洪水,成功地实施了错峰调度。
    由于丹江口水库的拦蓄,使皇庄水文站洪峰流量削减至9280m3/s,汉川河段洪峰流量削 减至6530m3/s,汉川水文站出现洪峰水位32.09m,经过紧张的防汛抢险,洪水通过了汉江下游汉川河段。
    在这次洪水过程中,丹江口水库如果按常规调度,因当时起调水位已超过防洪限制水位,应 该将入库洪水基本上全部下泄。而入库洪峰一旦与丹—皇区间洪峰遭遇,皇庄水文站的洪峰流量将可达25000m3/s,皇庄—沙洋部分民垸需要分洪,杜家台也将开闸分洪。由于长江水位很高,东荆河分流不畅,在采取上述分蓄洪措施后,汉川河段的洪峰流量仍可达9000m3/s,汉川水文站水位将超过堤顶高程,汉口站水位将超过1954年历史最高记录29.73m,使长 江及汉江下段的防洪形势更加严峻。由此可见,在与这次长江全流域型大洪水的斗争中,丹江口水库防洪作用显著。

    六、洪水还原计算

    长委水文局在不考虑分洪、溃垸和水库调蓄等因素影响下,采用近年槽蓄曲线和1998年正常水位流量关系曲线,运用大湖演算方法,对1998年洪水进行了洪水还原计算。在对清江隔河 岩水库、资水柘溪水库、沅江五强溪水库、陆水陆水水库及汉江丹江口水库进行了还原处理后,在运用水力学模型计算时,考虑上边界条件为经过还原的来水过程,下边界条件为大通水文站正常水位流量关系,推算得出沙市、螺山、汉口水文站还原水位分别为45.60~45.80m、35.40~35.60m、30.00~30.30m。
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