1951—2013 年長江中游荊江洪水變化趨勢分析

王先堰

（湖北民族大學林學園藝學院，湖北恩施 445000）

1 引言

長江是我國最重要的河流之一，歷史上曾多次發生洪水。荊江是長江中游受洪水災害威脅比較顯著的區域，防洪形勢最為嚴峻。荊江也是長江流域的關鍵生態防洪區，不僅關系到農業、經濟的發展和人民群眾生命財產的安全，而且關系到長江生態的保護與發展。同時荊江作為中國長江經濟帶的重要組成部分和重要的生態、經濟廊道，對中國社會和經濟的發展起到巨大的作用，因此荊江亦成為長江流域的防洪重點。本研究以荊江長時間序列的洪水流量資料為基礎資料，試圖在時域上刻畫荊江洪水的變化趨勢特征和規律，以期為洪水的管理和科學利用提供參考依據。

2 研究區與方法

2.1 研究區概況

長江中游荊江自湖北枝城至湖南城陵磯，全長約337 km，藕池口以上為上荊江，以下為下荊江（圖1）。上荊江長約172 km，為微彎分汊河型；下荊江長約165 km，直線距離僅有85 km，屬于典型的蜿蜒彎曲河型，因河段極為彎曲、擺動，素有“九曲回腸”之稱。荊江兩岸河網交錯，湖泊繁多，荊江分流繞過荊江河段，從松滋、太平、藕池“三口”分流至洞庭湖，在城陵磯附近匯入長江干流，江湖關系十分復雜［1］，加之河段水深流急、崩岸頻繁［2］、故道密集，很久以前就流傳著“萬里長江，險在荊江”等民謠。同時受荊江裁彎影響，每到汛期，長江漲水下泄流量加大，水位降低，加之受城陵磯回水頂托影響，洪峰水位比沿岸地面高12～15 m，形成有名的懸河，水位流量關系極為復雜［3］。因此，荊江就成為長江中游受洪水災害威脅比較顯著的區域［4］。洪水災害對國民經濟的影響十分重大，了解洪水變化的規律與趨勢也就有著重要的意義。長江中游是中國長江經濟帶的重要組成部分，是中國重要的生態、經濟廊道，下荊江亦成為長江流域的關鍵生態防洪區。

圖1 研究區示意圖

2.2 數據來源與方法

在充分考慮荊江各水文站對長江中游荊江洪水時空變化代表性以及數據資料完整性的基礎上，本研究選擇了監利水文站來研究長江中游荊江洪水的時域變化趨勢，洪水資料的選取主要依據本站實測1951—2013 年共63 年洪水水文要素摘錄和年流量表資料，其中，1960—1965，1970—1974 年共11 年流量數據資料缺失，因此未包含其中。洪峰選樣用年最大值法，即每年只選取一個最大瞬時洪峰流量為最大洪峰流量，作為計算樣本。

3 結果與分析

3.1 最大洪峰日期分布及其年際變化

荊江監利站1951—2013 年共63 年間年最大洪峰日期均出現在6 月下旬—10 月上旬，集中期為7月上旬—9 月上旬，其中7 月中旬出現次數最多，為12 次，占比23.1%，其次是7 月上旬和下旬各8 次，各占比15.4%，6 月下旬和10 月上旬最少，各1 次（圖2a）。歷年最大洪峰日期有逐漸提前的趨勢，最大洪峰日期平均時間為8 月3 日，20 世紀50，70 年代和21 世紀初期平均最大洪峰日期出現時間較晚，20 世紀60，80，90 年代和2010 年后平均最大洪峰日期出現時間較早。20 世紀50—70 年代最大洪峰日期波動幅度較大，20 世紀80 年代—21 世紀初期最大洪峰日期波動幅度趨于穩定，2010 年后最大洪峰日期波動幅度較小。歷年最大洪峰日期最早為6月29 日，發生于1967 年，最晚為10 月6 日，發生于1975 年（圖2b）。

圖2 最大洪峰日期分布及年際變化

3.2 最大洪峰流量分布及其年際變化

荊江監利站1951—2013 年共63 年間年最大洪峰流量均出現在20 000～50 000 m3/s 流量段，主要集中在25 000～40 000 m3/s 流量段，其中，35 100～40 000 m3/s流量段出現次數最多，為16 次，占比30.8%；其次是25 100～30 000 m3/s 和30 100～35 000 m3/s 流量段，分別為11，15 次，各占比21.2%，28.8%，20 000～25 000 m3/s流量段最少，為2 次（圖3a）。從整體上看，歷年最大洪峰流量在時域上有逐漸上升的趨勢，其中20 世紀50 年代以來至21 世紀前，最大洪峰流量持續增大，21 世紀初期開始，最大洪峰流量開始減小，平均值為34 125 m3/s。年代平均洪峰流量以20 世紀80 年代為拐點，出現了先增加后減少的趨勢，其中，20 世紀80 年代平均最大洪峰流量最大，為39 320 m3/s；20 世紀50 年代平均最大洪峰流量最小為29 011 m3/s。20世紀50—70 年代最大洪峰流量波動幅度較小，20世紀80 年代后最大洪峰流量波動幅度較大（圖3b）。歷年最大洪峰流量系列變差系數Cv 值為0.17，可見洪峰年際變化不大。

圖3 最大洪峰流量分布及年際變化

3.3 最大洪峰流量變化趨勢分析

荊江監利站1951—2013 年63 年最大洪峰流量序列可分為如下幾個時段：兩個顯著的枯水段為1951—1959 年和2006—2013 年，多為小洪水年群，2006 年是典型枯水年，最大洪峰流量為23 400 m3/s，發生于2006 年7 月11 日；一個顯著的平水段為1960—1978 年；一個顯著的豐水段為1979—2005年，多為大洪水年群，洪水出現頻次增加，是大洪水多發期，交替出現個別小洪水年（圖4）。監利站1951—2013 年63 年最大洪峰流量系列中歷年最大洪峰流量為46 300 m3/s，發生于1998 年8 月17 日，模比系數為1.36，歷年最小洪峰流量為22 800 m3/s，發生于2011 年8 月8 日，模比系數為0.67。最大洪峰流量為最小洪峰流量2 倍。

圖4 最大洪峰流量模比系數差積曲線

4 結論

利用荊江監利站近63 年洪水水文要素摘錄和年流量表資料，用年最大值法提取歷年最大洪峰流量，統計并分析歷年最大洪峰流量的變化特征，得到如下結論：

（1）依據荊江監利站63 年實測洪水資料分析，歷年最大洪峰日期均出現在6 月下旬—10 月上旬，集中期為7 月上旬—9 月上旬，其中7 月中旬出現次數最多，為12 次，占比23.1%。歷年最大洪峰日期整體有逐漸提前的趨勢，波動幅度整體呈現出較大—穩定—較小的變化過程。

（2）歷年最大洪峰流量均出現在20 000～50 000 m3/s流量段，主要集中在25 000～40 000 m3/s 流量段，其中，35 100～40 000 m3/s 流量段出現次數最多，為16次，占比30.8%。從整體上看，歷年最大洪峰流量在時域上有逐漸上升的趨勢，波動幅度整體呈現出較小—較大變化過程。歷年最大洪峰流量系列變差系數Cv 值為0.17，可見洪峰年際變化不大。

（3）歷年最大洪峰流量序列可分為如下幾個時段：兩個顯著的枯水段為1951—1959 年和2006—2013 年，多為小洪水年群；一個顯著的平水段為1960—1978 年；一個顯著的豐水段為1979—2005年，多為大洪水年群，交替出現個別小洪水年。