2020年长江暴雨洪水特点与启示

2020年,长江发生了新中国成立以来仅次于1954,1998年的流域性大洪水。长江干流发生5次编号洪水。其中,长江上游发生特大洪水,寸滩站洪峰水位居实测记录第2位,三峡水库出现建库以来最大入库流量;鄱阳湖发生流域性超历史大洪水;长江中下游干流监利至大通江段洪峰水位列有实测记录以来的第2~5位,马鞍山至镇江江段潮位超历史。详细分析了2020年暴雨洪水特征,深入剖析了洪水成因,初步探讨了长江中下游防洪形势新变化及新需求,以期为今后长江洪水防御工作提供参考和借鉴。

2020年长江洪水监测预报预警

2020年长江发生了流域性大洪水,得益于水文监测、预报预警技术体系的创新发展,长江水利委员会(简称“长江委”)水文局扎实开展汛前技术准备,科学实施水文测报预警,有效支撑了长江流域防汛工作。重点介绍了长江水文测验管理服务体系、技术支撑体系及质量控制体系等长江水文监测创新技术,还介绍了不同时间尺度的水文气象无缝耦合渐进式预报分析技术及预报调度一体化技术。并结合2020年流域性大洪水实践,分析总结了水文测验、水文预报、预警发布在长江流域防汛工作中所取得的成效及不足,展望了未来的发展方向和研究重点,以期进一步提升长江水文监测预报预警能力。

水工程联合调度在2020年长江洪水防御中的作用

2020年汛期长江发生流域性大洪水,干流先后出现5次编号洪水过程,长江上游寸滩站还原计算后的洪峰和洪量达到100 a一遇,超过1981年7月的洪水。长江水利委员会强化监测预报预警,统筹干支流、上下游、左右岸等防洪需求,充分发挥水库群拦洪削峰作用,科学有序实施了水库群、洲滩民垸、排涝泵站等水工程联合调度。通过对长江流域水工程调度体系、水库群防洪调度目标进行系统介绍,结合2020年水工程调度实践,分析了调度成效,并思考了调度实践中的现实问题。2020年汛期,通过实施水工程联合调度,降低长江干流川渝河段洪峰水位2.9~3.3 m,降低中下游干流宜昌至大通河段最高水位0.3~3.6 m,避免了宜昌至石首河段水位超保证水位,缩短中下游干流各站超警时间8~22 d。上述水工程联合调度措施的应用发挥了巨大的防洪减灾效益。经过2020长江流域性大洪水考验,深刻认识到在实时调度中使用水文气象预报可以更好地发挥水工程的防洪减灾等综合效益。提出今后要引进人工智能、机器学习、大数据等新技术,采用机理模型与数据驱动模型相结合,突破传统预报调度技术瓶颈,建设以全流域模拟为基础的长江流域控制性水利工程综合调度支持系统,提升预报调度能力和水平,为建设安澜长江提供支撑和保障。

2020年长江上游控制性水文站洪水重现期分析

2020年8月,在副热带高压西进、冷高压中心向四川盆地和西南山地边缘移动和西南涡的共同作用下,长江上游嘉陵江、岷江等流域发生极端性强降水,干支流洪水恶劣遭遇,三峡水库发生建库以来最大的入库洪水。通过分析2020年长江上游干支流控制性水文站和相关工程的调度运行资料,还原了控制性水文站天然来水过程。研究了上游控制性水库的调蓄作用、干支流洪水遭遇特征以及控制性水文站洪峰流量和不同时段洪量,并结合历史洪水资料,确定了洪水重现期。研究表明:2020年的长江上游水库群联合调度较好地实现了防洪目标,对下游产生了较大的削峰减量效果,显著减轻了上游干支流及中下游的防洪压力。

基于遥感与GIS的三峡库区淹没影响分析技术及应用——以2020年长江5号洪水为例

以2020年长江5号洪水为例,结合遥感与地理信息系统(GIS)技术,基于天空地协同的超标准洪水监测体系,研究并提出了超标准洪水淹没影响指标提取和淹没影响分析技术,并针对长江5号洪水过程,开展了三峡库区和上游重庆地区天空地协同监测及淹没影响分析技术的应用。结果表明:该技术能充分利用遥感和GIS技术实现对淹没影响区域的多维度决策支持,并在2020长江5号洪水影响分析实践中得到了检验,可为洪灾淹没影响快速分析提供技术支撑和应用示范。

洪水风险图在应对2020年长江第5号洪水工作中的应用

为探索防汛救灾的有效方法,从防灾减灾救灾全链条出发,将洪水风险图与河道管理、应急管理、水文预报和防汛救灾相结合,阐述了洪水风险图的应用方法,以重庆市应对2020年长江历史罕见特大洪水为例,阐述了洪水风险图在防汛救灾工作中的应用价值,对引导编制洪水风险图,指导洪水风险图应用,科学防汛抗洪救灾,提升防灾减灾救灾效益具有参考价值。

2020年长江流域防汛抗洪的启示与科技支撑建议

受气候系统异常的影响,2020年长江流域汛期降雨过程频繁、强度大、持续时间长,发生区域性大洪水。系统分析了2020年汛期长江流域暴雨洪水特点以及科技支撑在防汛抢险中的作用,甄别了长江防洪体系中蓄滞洪区建设、支流及湖泊防洪能力、防洪非工程措施等方面的薄弱环节及科技支撑需求。在此基础上,以适应长江经济带高质量发展和长江大保护要求为目标,提出了长江防汛抗洪基础研究和技术研发的对策及科技支撑建议,以期为提升长江流域防汛抗洪能力提供路径和导向。

2020年安徽省长江流域防汛抗洪回顾与启示

2020年入梅后,长江及巢湖流域发生罕见大洪水。从水雨情等方面分析了汛情特点,立足水利部门监测预警、工程调度和抢险技术支撑三大职能系统,总结了安徽省的经验做法,认为应强化监测预警、精准调控施策、做好抢险支撑。得出了防汛抗洪的几点启示:坚持以人为本、生命至上,确保人民群众生命安全是防御灾害的最高目标;坚持聚焦防范超标洪水、水库失事、山洪灾害,是有效减轻灾害的关键举措;坚持补短板、强弱项、加强水利工程建设是防御灾害的物质基础;坚持信息化引领,严密监测预报预警是防御灾害的可靠支撑。

2020年长江中下游干流河道冲淤变化特点及分析

2020年汛期长江流域出现了历时长、范围广的强降雨过程,发生了新中国成立以来仅次于1954,1998年的罕见大洪水。基于现有资料,对2020年大洪水条件下长江中下游干流河道的冲淤变化特点进行了分析。结果表明:上游来沙和三峡水库出库泥沙明显增多是造成宜昌至湖口河段河床冲刷量偏小的原因之一,同时中下游干流洪水顶托严重,减小了宜昌至湖口河道的输沙能力;汛期长江中下游干流涨水较快,易造成河道泥沙落淤,汛后退水慢,河道泥沙得不到有效冲刷。湖口至江阴江段水面比降大,加之河道含沙量低,造成冲刷量偏大。研究成果为进一步深入研究长江中下游河道冲淤变化规律和未来冲淤趋势预测提供了基础和参考依据。

长江流域水工程联合调度方案的实践与思考——2020年防洪调度

自2012年起,长江流域逐年编制水工程联合调度方案,结合多年的研究和调度实践经验不断扩展纳入调度的水工程范围,并对调度方式进行滚动优化,目前已成为长江流域实时防洪调度管理的重要非工程措施。2020年,长江流域发生了有记录以来仅次于1954年、1998年的流域性大洪水。在流域水工程联合调度方案的指导下,根据洪水特性和防洪形势,采取了以三峡水库为核心,联合上中游水库群、洲滩民垸、排涝泵站等多种水工程的联合调度方式,成功应对了2020年5次干流编号洪水。但是,随着长江流域控制性水利工程的不断建成投运,沿江排涝规模不断发展、洲滩民垸和蓄滞洪区社会经济发展变化、水工程调度运用对洪水演进特性及河道槽蓄的改变,以历史典型设计洪水为研究形成的调度方案无法完全涵盖实时调度面对的水雨情工情组合以及洪水特性,因此,2020年实时调度对方案进行了科学合理的拓展运用。根据2020年洪水期间长江流域水工程联合调度方案的运用情况,梳理了不同洪水情况下水工程联合调度运用方式和调度效果,对比分析了编制的水工程联合调度方案与实际调度之间的差别,探讨了以三峡水库为核心的水工程联合防洪调度方式的优化空间,提出了进一步完善长江流域水工程联合调度方案的思路和建议。

2020年长江中下游堤防险情特点分析与思考

2020年长江发生了流域性大洪水,长江中下游堤防工程累计发生各类险情4335处,险情数量为近10 a之最。与1998年相比,2020年洪水量级虽偏小,但水位涨势更猛、江湖顶托更为严重。相比而言,险情数量较1998年却大幅减少,长江干堤无一溃决,这与长江流域防洪工程体系多年建设取得的巨大成就密不可分。与此同时,针对2020年堤防险情暴露出来的问题,开展了专项分析和研究,特提出以下建议:继续加强长江中下游堤防工程建设,尽快开展水毁工程修复,加强对堤防的管理与保护力度,完善巡堤查险机制,提升堤防险情应急处置水平。

2020年主汛期长江流域暴雨特征及成因分析

为更好地认识2020年主汛期长江流域的暴雨特性,利用长江流域701个测站多年6~8月逐日降水资料、常规探空资料、美国NCEP/NCAR逐日再分析资料,对2020年主汛期(6~8月)长江流域降水异常特征及其成因进行了诊断分析。主要结论如下:①主汛期期间,长江流域有2个明显的降水时段和3个降水中心,分别为6月中旬至7月中旬、8月中旬和长江中下游干流、鄱阳湖水系、嘉岷流域。②主汛期期间,长江流域具有入梅早、出梅晚、梅雨量大,暴雨强度大、范围广、极端性强,暴雨阶段性分布明显、各阶段强雨区重叠度高等特征。③6~7月,欧亚中高纬度为稳定的两脊一槽双阻型态,西太平洋副热带高压脊线位置长时间持续异常,多次北跳未成,导致切变线和梅雨锋长时间维持在长江干流沿线附近;来自南海及太平洋上的东南气流异常强盛,加上极地冷涡活跃、高空冷槽活动频繁,导致了长江中下游暴雨频繁。④8月,欧亚中高纬度转换为两槽一脊的环流形势,四川盆地附近处于副热带高压边缘,来自孟加拉湾和南海的暖湿气流偏强,受多个西南涡及多轮冷空气的影响,加上地形和台风的助力作用,导致8月中旬嘉岷流域的极端性强降水持续时间长、位置稳定。

2020年汛期荆江三口分洪能力及洞庭湖出流变化

2020年汛期长江流域持续出现了5次洪水,荆江三口分洪能力及洞庭湖出流变化直接关系到长江中游防洪安全。基于此,根据最新实测资料分析了2020年汛期荆江三口分洪能力及洞庭湖出流变化规律,并取得了以下主要认识:①与2003~2018年期间相比,2020年7,8月份荆江三口分流量大幅增加,且在枝城站同等大流量下荆江三口分流量有一定程度增大,其中松滋口分流量明显增大,藕池口略有增大,太平口则有所减小。②荆江三口分流比与枝城站流量呈正相关关系,2020年汛期枝城流量增至38000 m 3/s以上,三口分流比基本在20%以上,其中7月25日三口分流比最大,其数值为26.1%,分流量高达11300 m 3/s。③与2003年相比,2020年汛期在螺山站同等大流量下水位出现不同程度抬高的迹象,可能与该站下游区间入汇流量明显偏大等因素有关;6月13日之前,城陵矶站与螺山站流量比值变化主要受到洞庭湖四水来流的影响;6月14日至9月25日,其比值变化主要受长江干流流量变化的影响,监利站流量快速增加或减小,其比值呈现相反变化规律;监利站流量缓慢变化,其比值变化规律不明显。

基于遥感影像的鄱阳湖2020年汛期灾情分析

2020年汛期鄱阳湖遭遇了超历史大洪水,湖区多站出现超历史洪水位,湖口站最高水位达22.49 m,昌江中洲圩、问桂道圩及修河三角联圩等多个圩堤出现决口险情,鄱阳湖运用185座单退圩堤分蓄洪水。选取1998~2020年汛期7~9月湖口站的日均水位序列进行水位特性分析,结果表明湖口站2020年汛期7~9月平均水位为20 a来最高。对收集到的2020年6月20日至8月31日Sentinel-1遥感影像进行预处理后,采用改进的SDWI水体指数法提取研究区水体面积,研究分析了水体面积与湖口站日均水位之间的相关关系及水体面积时空变化情况,并重点分析了圩堤决口后、单退圩堤分蓄洪运用后的水体淹没情况。最后初步分析了鄱阳湖2020年汛期湖口站未超保证水位、避免湖口附近蓄滞洪区运用的原因。研究成果可为未来鄱阳湖防洪提供借鉴。

2020年湖北省防汛形势及应对措施

2020年汛期,湖北省在受到新冠肺炎疫情严重冲击后,又遭遇了历史罕见的洪水威胁,防汛形势十分严峻。全省水利部门克服各种不利因素,在省委省政府坚强领导和水利部、长江水利委员会大力支持下,主动担当作为,严密监测预警,科学精准调度,最大程度减少了洪灾损失。从提早充分准备、精心监测预报、及时会商研判、精准科学调度、规范巡查防守、严格检查督导、强化山洪防御、严格值班值守等方面介绍了湖北省2020年防汛救灾形势及水利部门抗洪减灾主要经验做法,分析了防汛工作中存在的问题和不足,提出了下一步思路,对做好今后水旱灾害防御工作具有一定的借鉴和参考价值。

2020年巢湖流域防洪存在的问题及其对策探讨

受气候变化、极端天气和人类活动影响,巢湖流域水雨工情已然发生了变化。2020年汛期受持续强降雨和长江高水位顶托共同影响,巢湖流域发生超历史洪水,流域内裕溪河、牛屯河、永安河等主要支流全线超警戒水位,部分支流甚至超保证水位,且高水位持续时间在长江流域各河流湖泊中最长。针对巢湖流域长期高水位运行中暴露出的洪水调蓄空间不足、排泄不畅、区域防洪排涝能力偏低等问题,剖析了导致这些问题的原因,并提出了优化巢湖流域防洪体系的建议。要重点补齐防洪工程短板、提高洪水预报及调度能力、提高洪水管理水平。研究成果可为巢湖流域防洪能力提升和防洪规划修编提供思路和方法。

三峡水库泥沙实时预报关键技术研究及应用——以2020年汛期为例

近年来,三峡水库多次开展汛期沙峰排沙调度,排沙效果显著,而泥沙预报是沙峰排沙调度的关键环节。基于泥沙实时报汛技术,提出了一种结合降雨产沙理论、水沙相关关系、一维水沙数学模型计算等多种手段的三峡库区泥沙预报体系,对三峡库区内沙峰输移过程进行预报。2020年汛期,三峡水库出现较大入库水沙过程,利用提出的预报体系对沙峰过程开展了泥沙实时预报。泥沙预报结果表明:预报沙峰峰值与报汛值基本吻合,泥沙预报成果整体上精度较高,为2020年汛期三峡水库沙峰排沙调度提供了重要技术支撑。

2020年湖南省水旱灾害防御工作回顾与思考

2020年,湖南省先后发生14次暴雨洪水过程,受省内降雨及长江干流来水共同影响,湘资沅澧四水及湖区共92站次超警戒水位、16站次超保证水位、2站超历史水位,洞庭湖城陵矶站出现了21世纪以来第二高洪和最长超警戒时间水位。在水利部、长江水利委员会(以下简称“长江委”)科学指导调度下,全省各级水利部门加强协调配合,科学综合施策,精准有序应对,夺取了全省防洪工作新胜利。通过梳理湖南各级水利部门在监测预报预警、水工程调度、水利技术支撑等方面防汛抗洪工作措施,总结防洪工作胜利经验,可为做好今后水旱灾害防御工作提供科学借鉴和参考。

2020年三峡水库沙峰排沙调度分析

为了减少三峡水库库区泥沙淤积,提高水库排沙效率,2020年8月中旬长江4、5号洪水期间,在泥沙实时监测和精确预报的基础上,三峡水库进行了沙峰排沙调度。调度期间,三峡水库坝前最高调洪水位虽然高达167.65 m,但此次沙峰过程排沙比仍达到了27%,比试验性蓄水以来平均排沙比高9%,沙峰排沙调度取得良好效果。对2020年长江4、5号洪水期间上游暴雨产沙特性、三峡水库入库泥沙组成和增多原因、沙峰排沙调度等进行了分析总结,为今后长江上游来水来沙研究以及三峡水库更好地进行科学调度提供了技术支持。

长江水文资料在线整编系统应用研究

为解决当前水文测验到整编网络化水平不高、水文信息时效性不够的问题,开发了长江水文资料在线整编系统。该系统提供数据服务接口,将测验、整编、报汛信息连为一体,达到实时整编、服务报汛的目的。在2020年洪水测报中的应用表明:该系统具有良好的系统架构、成熟完善的算法,符合规范要求,配备的绘图功能操作简洁、功能强大,改变了水文资料整编工作方式和方法,能够实现智能推荐测次布置和测验-整编-报汛的一体化衔接。长江水文资料在线整编的开发运用,实现了按月整编,信息发布的时效性增强,对测验指导和水情报汛起到了支撑作用。