基于多源數(shù)據(jù)的2020 年巢湖流域防洪情況分析

王昆侖 吳彥衡 黃祚繼，3

（1.安徽省大禹水利科技有限公司，安徽 合肥 230088；2.四創(chuàng)電子股份有限公司，安徽 合肥 230088；3.安徽省（水利部淮河水利委員會）水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230088）

巢湖流域主體處于安徽省中部，位于長江中下游 左岸。流域水系主要支流發(fā)源于大別山區(qū)，自西向東流注，經(jīng)巢湖，由裕溪河（及裕溪河支流牛屯河）進入長江［1］。自2020 年7 月7 日起，巢湖的長江銅陵、蕪湖、馬鞍山段沿江多處區(qū)域被水淹沒，局部地區(qū)水位超保證水位；青弋江多處水位超警戒水位；合肥南部巢湖區(qū)域水位基本正常，兆河、新河超警戒水位，黃陂湖水面面積明顯擴大，水位超警戒水位。此次災(zāi)情特點：?入梅時間早，梅雨期為省內(nèi)歷史第一長：2020 年全省6 月2 日入梅，較常年提早14 天；8 月1 日出梅，梅雨期60 天；?累計雨量大，降水總量為歷史第一多：全省梅雨期平均降水量為856mm，是常年同期（401mm）的2.1 倍，為歷史同期最多；?雨帶南北擺動，強降雨范圍為歷史第一廣：梅雨期雨帶在全省境內(nèi)南北擺動，出現(xiàn)10 次強降水過程。

本文結(jié)合“2020 年安徽省洪澇災(zāi)害調(diào)查評估”項目任務(wù)的需要而開展，能夠為洪澇災(zāi)害評估、災(zāi)后重建提供及時、準確的科學(xué)指導(dǎo)。

1 近30 年巢湖流域雨、水情對比研究

1.1 雨情對比

2020 年巢湖流域梅雨期（6 月10 日—7 月31 日）平均降水量為949mm，是常年同期（326mm）的近3倍，為1961年以來同期最多，見圖1。其中廬江（1318mm）、無為（998mm）、舒城（913mm）、合肥（895mm）、肥東（869mm）、肥西（804mm）6個站降水量為1961年以來同期最多，巢湖（881mm）、含 山（769mm）為歷史第二位。巢湖流域于1991 年、2016 年和2020 年出現(xiàn)了較嚴重的暴雨洪澇災(zāi)害。統(tǒng)計典型年巢湖流域8 個國家氣象站（市縣）汛期（5—9 月）降水可知：從累計雨量來看，1991 年最多，達1334mm，其次是2020 年，為1245mm；最大日降水量2016 年最大（7 月1 日巢湖，291mm）；累計暴雨及大暴雨量1991 年最多。總體分析，2020 年汛期巢湖流域降水極端性不及1991 年，為近30 年來第二，見圖2。

圖1 2020 年6 月10 日—7 月31 日巢湖流域主要分區(qū)累計面雨量（單位：mm）

圖2 1961—2020 年6 月10 日—7 月31 日巢湖流域降水量歷年變化情況

1.2 水情對比

2020 年巢湖流域湖區(qū)忠廟站水位13.43m，超過1991 年最高洪水位12.80m，為建站以來最大值，見表1。湖區(qū)外，西河、兆河、永安河、裕溪河、牛屯河、杭埠河、豐樂河、派河、白石天河、柘皋河、南淝河等支流發(fā)生超警戒水位、超保證水位洪水。除西河缺口站、無為站僅次于1954 年歷史最高水位外，其余各支流均位于有資料以來第一位。流域內(nèi)各閘站均全力向長江搶排洪水，為分蓄洪水，啟用了東大圩行蓄洪區(qū)，蓄洪2.61億m3。流域內(nèi)大房郢水庫為建庫以來最高水位，龍河口水庫、董鋪水庫接近建庫以來最高水位。根據(jù)《自然災(zāi)害情況統(tǒng)計調(diào)查制度》規(guī)定，綜合雨情、汛期、災(zāi)情等因素研判，巢湖流域此次受災(zāi)最為嚴重。1991 年洪水巢湖最高水位12.80m；2016 年洪水巢湖最高水位12.77m；2020 年洪水巢湖最高水位13.43m。2020 年巢湖洪水就長時段面雨量而言，總體排第三位；就湖區(qū)水位而言，湖區(qū)代表站忠廟站最高水位13.43m，遠高于1991 年最高水位，見圖3。2020 年洪水同時遭遇長江干流洪水，干流蕪湖段水位僅次于1954 年最高水位，造成流域排洪能力減弱。

圖3 巢湖（忠廟站）典型年汛期水文對比

表1 2020 年巢湖洪水特征統(tǒng)計情況

2 多元遙感跟蹤監(jiān)測分析

雷達衛(wèi)星（哨兵系列）具有全天候監(jiān)測能力，并具有較大像幅，一次成像可以覆蓋幾十到幾百公里范圍，分辨率為3～15m［2］。同時雷達數(shù)據(jù)具有受天氣影響小、成像范圍大的特點［3］，可在突發(fā)災(zāi)害且受天氣影響無法進行多光譜監(jiān)測時進行應(yīng)急監(jiān)測［4-6］。2020 年6月21 日—8 月17 日，采用高分衛(wèi)星、雷達衛(wèi)星等多顆衛(wèi)星，對巢湖流域重點時段實施跟蹤精細化監(jiān)測，見圖4。必要時采用野外無人機勘察作業(yè)進行補充，獲取汛期災(zāi)情監(jiān)測一手資料。

圖4 巢湖流域部分重點時段監(jiān)測圖

監(jiān)測結(jié)果表明巢湖流域7 月30 日水域面積最大，達到1367km2，8 月5 日減少約131km2，減小范圍主要出現(xiàn)在廬江縣北部和東部局部區(qū)域以及無為市西部。巢湖流域受淹面積591km2，廬江縣、巢湖市、肥東縣、肥西縣水體面積分別增加197.7km2、61.5km2、47.9km2、28.3km2，分別占國土面積的8.6%、3.8%、2.2%、1.3%。其中十八聯(lián)圩、東大圩等地相繼蓄洪，受淹農(nóng)田面積分別為25.07km2、43.33km2。裕溪河、柘皋河、白石天河、兆河、蔣口河、豐樂河以及西河等流域出現(xiàn)大量新增水體。其中，白石天河流域、兆河流域、西河流域水體面積分別增加87.3km2、81.4km2、75.2km2。

3 工程調(diào)度情況

3.1 基本情況

巢湖流域總面積13486km2（防洪規(guī)劃），巢湖閘上集水面積9153km2，巢湖閘下集水面積4333km2［7］。水庫236 座，其中大型水庫3 座，分別為龍河口、董鋪、大房郢水庫；中型水庫有8 座，分別為下湯、張院、磨墩、大官塘、蔡塘、張橋、眾興、和平水庫。流域內(nèi)現(xiàn)有巢湖閘、裕溪閘、新橋閘、銅城閘4 座大型水閘，是巢湖流域排洪入江通道裕溪河、牛屯河上進出口控制性工程；中型水閘27 座。其中東大圩蓄洪閘為西河流域白湖農(nóng)場東大圩蓄洪區(qū)分洪控制閘。

3.2 調(diào)度情況

根據(jù)調(diào)度權(quán)限和防御洪水方案，適時調(diào)度防洪工程，運用行蓄洪區(qū)、分洪河道分洪削峰，調(diào)度水庫攔洪錯峰，確保防洪安全［8-9］。采用“上攔、下排、邊分、固堤”方式對巢湖進行防汛。?“上攔”，7 月22 日起龍河口水庫停止泄洪，7 月26 日董鋪水庫、大房郢水庫停止泄洪；?“下排”，持續(xù)關(guān)注長江水位變化，調(diào)度巢湖閘、兆河閘、鳳凰頸站等，開啟銅城閘，爭取牛屯河泄洪；?“邊分”，累計主動啟用或漫破圩口186 個，其中萬畝以下圩口177 個，萬畝以上圩口9 個，蓄洪18.4億m3，相當(dāng)于1 個常年巢湖水量、近6 個濛洼蓄水量、近127 個西湖水量；?“固堤”，截至8 月5 日20 時，累計發(fā)生險情317 處（堤防314 處、水庫3 處），其中310處得到有效處置，加固巢湖堤防135km，其中加筑子堤45.2km。

4 不足與建議

4.1 不足

a.跨流域、多部門融合發(fā)展亟待加強。中小河流洪水、山洪、地質(zhì)災(zāi)害與決策指揮需求差距較大，且多部門聯(lián)動支撐力不足，難以實現(xiàn)深度融合。

b.監(jiān)測預(yù)報的精準度有待提高。2020 年安徽長江、淮河、巢湖流域隱患齊現(xiàn)、三線作戰(zhàn)，使得監(jiān)測預(yù)報重要性更加凸顯，流域氣象、水利、地質(zhì)監(jiān)測很難滿足全省精細化服務(wù)需求。

c.水利工程調(diào)度數(shù)據(jù)耦合仍需加強。當(dāng)前洪水預(yù)報和水庫、水閘等控制性水利工程調(diào)度尚未深度耦合，不利于把握流域性洪水規(guī)律和發(fā)揮防洪效益。

4.2 建議

a.提升汛期災(zāi)害監(jiān)測能力。強化應(yīng)急、氣象、水利、自然資源等部門的溝通配合，建立健全高效的協(xié)調(diào)聯(lián)動機制，統(tǒng)籌考慮雨水情和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測站點的建設(shè)、運行和維護。

b.加強防災(zāi)信息化建設(shè)。加快汛期自動監(jiān)測預(yù)警、洪水預(yù)報、山洪災(zāi)害防御信息化建設(shè)，努力實現(xiàn)“一網(wǎng)知全域、一鍵指揮聯(lián)動”。

c.系統(tǒng)規(guī)劃薄弱環(huán)節(jié)水利建設(shè)。在流域規(guī)劃基礎(chǔ)上，編制全省新建水庫規(guī)劃，提高區(qū)域防洪、水資源配置能力；謀劃推動重點澇區(qū)排澇能力建設(shè)、工程建設(shè)，實現(xiàn)流域排澇暢通。

5 結(jié)語

汛期災(zāi)情分析是水利信息化和現(xiàn)代化的要求，同時是水利部“強監(jiān)管、補短板”的重要手段。根據(jù)巢湖流域近30 年來的氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、重點時段多元遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對比分析了雨水情變化，通過對2020年巢湖流域防洪情況進行分析，突出了科學(xué)使用多渠道預(yù)報系統(tǒng)進行精準“數(shù)字化”防洪的重要性。今后需要更進一步完善汛期災(zāi)情監(jiān)測響應(yīng)機制、標準化洪災(zāi)淹沒面積提取方法流程，以提高洪災(zāi)災(zāi)情的監(jiān)測響應(yīng)速度，進而實現(xiàn)流域水資源日常監(jiān)管和突發(fā)災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測，將洪水災(zāi)害引發(fā)的人身財產(chǎn)損失降到最低。