以湖北宜昌与江西湖口为分界点,长江干流分为上游、中游和下游三段,长度分别为4504千米、955千米和938千米,各河段水文状况差别较大。长江源头至四川宜宾的上游河段,落差超过5000米(见图1-2-1),除江源段水流较缓外,其余段水流湍急,水能资源非常丰富。长江自宜宾开始,水流趋缓,冲过山高谷窄、水深流急的宜昌三峡后,流速顿减,泥沙沉积,河底抬高,河道曲折,加之汇集支流,水量大增,故洪灾多发。长江下游大支流不多,水量增加不明显,但水网密布,湖泊星罗棋布,是全国水网最密集的地区之一。镇江以下进入长江三角洲,江面逐渐展宽,至江阴以下形成喇叭状河口,江海相连,蔚为壮观。因海水顶托,江水流速减慢,泥沙沉积,多沙洲分布。
图1-2-1 长江干流剖面图
长江上游河段全长约4504千米,流域面积约100万平方千米,占全流域的55.6%,多年平均年径流量为4510亿立方米,约占全流域的47%。以楚玛尔河口、青海玉树巴塘河口、四川宜宾为分界点,长江上游分为江源、通天河下游、金沙江和川江四段,长度分别为624千米、约550千米、约2290千米、约1040千米。江源段水系呈扇状分布,除山区源头段外,水流较为平缓;通天河下游段属峡谷型山区河道,水流较急;金沙江段流经高山峡谷,坡陡流急,水量充沛,水能丰富,但泥沙较多,滑坡、崩塌、泥石流等灾害多发;川江段河谷开阔,可全年通航机动船舶。
长江源地区位于青海省西南部海拔四五千米的高原腹地,介于东经90度33分~95度20分、北纬32度26分~35度45分之间,北以昆仑山脉与柴达木盆地内陆水系为界,西与藏北内陆水系毗连,南以唐古拉山脉与怒江和澜沧江源头水系相邻,东至楚玛尔河口,面积约为102700平方千米。江源区深处内陆高原,南北高山耸峙,地形呈半封闭状态,受海洋性风系影响较弱,属大陆性气候,无明显四季之分,仅有干、湿季之别,5~9月为湿季,余为干季。
长江江源由三大源流组成,分别是正源沱沱河
、南源当曲
和北源楚玛尔河
,虽气候干寒,多风少雨,但因冰川覆盖,河湖、湿地发育,故其存水保水量多,被称为“中华水塔”(见图1-2-2)。因气候变暖,江源区出现气温升高和气候变干趋势,湖泊水面缩小,大面积沼泽枯竭,面临高寒荒漠化的危险。
图1-2-2 长江源头示意图
沱沱河源出唐古拉山脉中段各拉丹冬雪山群姜根迪如(藏语意为“人越不过去”)峰的西南侧冰川海拔5820米的雪线,雪山谷地段44千米为“纳钦曲”,以下为“沱沱河”,二者总长346千米,水系呈扇形分布。除山区源头段外,河床纵横面较为平缓,汊道纵横。沱沱河与当曲在囊极巴陇汇合,以下为“通天河”(见图1-2-3)。通天河东流278千米后与北源楚玛尔河汇合,此段为“通天河上段”,河床宽浅,河道多分汊游荡。以上统称“江源段”,全长624千米,水系呈扇状,支流、湿地众多,水资源丰富。
图1-2-3 长江江源地区及通天河流域水系略图
以下至青海玉树巴塘河口为“通天河下段”,长约550千米,属峡谷型山区河道,水流较急。元明清时期至20世纪70年代,通天河上段称“木鲁乌苏河”(蒙古语,意为“冰河”),下段称“折曲”。
长江干流自青海玉树巴塘河口至四川宜宾岷江口为“金沙江”,长约2290千米,流域面积为36.2万平方千米。金沙江古称“黑水”“绳水”“丽(犁、肇)水”“神川”。东汉称雅砻江河口以上部分为“淹水”,而以“若水(雅砻江)”为干流。三国时,遂久(今云南省宁蒗县)以下一段为“绳水”,再以下为“泸水”“泸江水”。西晋时,牛栏江口以下为“马湖江”。其中流经川藏间的河段,被当地藏人称作“布垒河”、“布叠河”或“布列楚河”,今攀枝花一段又被称作“磨些河”。宋代时,该河段因江沙呈黄色或因产金沙而得名“金沙江”,元代时,曾改称“丽江”。
以云南省丽江石鼓镇和四川省新市镇为界,金沙江分为上、中、下三段,长度分别约为965千米、1220千米和106千米(见图1-2-4)。中、上段落差巨大,河谷雄伟,水流湍急;下段两岸多在海拔500米以下,属低山丘陵区,水流趋缓,沉积作用明显,河床多砾石。
金沙江流经青藏高原东部和横断山脉(中国最长、最宽、最典型的南北向山系,“横断东西交通”),属典型峡谷河流,落差达3300米,水流湍急,流向多变,河道具有“高、深、陡、窄、弯”的特点,“河床纵比降大”
,江中多险滩。沿横断山脉,怒江、澜沧江与金沙江三条大江由西北向东南平行流淌1000多千米,其间最短处(金沙江与澜沧江)直线距离不到19千米,形成“三江并流”奇景,其云南部分已列入世界自然遗产名录(见图1-2-5)。
图1-2-4 金沙江水系略图
图1-2-5 三江并流示意图
金沙江在云南省石鼓镇突然折向东北,形成长江第一弯(长江多弯,此处为第一道峻弯),弯度达120度,呈“U”字形(见彩图4)。此处江面宽阔,水势和缓,适于摆渡,相传为诸葛亮“五月渡泸”平定南中和忽必烈“革囊渡江”攻灭大理之处。1936年4月,长征中的红二方面军也由此渡江北上。
石鼓以下的江面渐窄,往东北不远即进入举世罕见的虎跳峡。虎跳峡夹于玉龙雪山和哈巴雪山之间,分上、中、下三段,上峡口与下峡口相距仅16千米,但落差竟达220米,是中国落差最大的峡谷之一,呈“V”字形,以奇险雄壮著称。峡中水面最宽处为60米,最窄处仅为30米,并有巨石(13米高)兀立江中(见彩图5)。奔腾江水与巨石互搏,山轰谷鸣,气势非凡。传说曾有一猛虎,在玉龙雪山被猎人射伤后,凭此巨石跃江而逃,故其被称为“虎跳石”,“虎跳峡”也由此得名。金沙江流出虎跳峡,继续向东北流至三江口,又急转向南,形成金沙江干流最大的弯道。
金沙江上段流域狭窄,无较大支流汇入,加之降水量稀少(600毫米以下),降水径流量较小,全河段降水径流主要来自石鼓以下及其支流雅砻江。因流域面积广大,汛期较长(6~10个月),该河段汛期降水径流约占全年径流总量的74%~81%。其中,7~9月的降水更为集中(最大月:上段为7、8月,中下段为8、9月,这也是各河段洪峰出现较多的时段),降水径流量约占全年径流总量的53%~61%。
金沙江支流众多,流域面积在1万平方千米以上的支流就有9条(含二级支流)。其中,最大的支流雅砻江的流域面积达12.84万平方千米。金沙江另有松麦河、水落河、普渡河、牛栏江、横江等较大支流。
金沙江水量丰沛,水能资源非常丰富,理论蕴藏量占长江总量的45.25%,但也存在泥沙量大的问题,其泥沙是长江泥沙的主要来源之一,“多年平均悬移质输沙量为2.47亿吨,约占长江上游输沙量的47%”
,攀枝花以下干流段为重点产沙区。金沙江泥沙含量大主要受自然因素影响。本区多为山地地形,山高坡陡,更兼构造运动强烈,断裂发育,地震频发,岩层破碎,加之气候干湿分明,令岩层风化强烈,易于松散破碎,在暴雨的冲击之下,极易发生崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害。另外,随着流域人口的增长,过度垦殖与放牧及乱砍滥伐、工矿交通建设等也加重了水土流失程度。
金沙江的洪水和泥石流对下游影响较大。普渡河口上游2000米处的老君滩,约百年前尚为浅滩,但因洪水和泥石流堵江,已形成长4360米、落差41.33米的万里长江第一险滩
,人称“世界滩王”。滩中乱石密布,水流湍急,船舶无法通过,成为影响开辟攀枝花以下金沙江航道的最大障碍。
长江干流自四川宜宾至湖北宜昌段,因大部分流经原四川省境内(现有683千米江段属重庆市),故俗称“川江”,唐代以前或被称为“江”“大江”,唐代以后又被称为“蜀江”。
川江全长约1040千米,流域面积约为53.2万平方千米,横贯整个四川盆地,是沟通西南地区与长江中下游的黄金水道,汇入的几条主要支流均可通航。其中,重庆以上375千米为“上川江”,重庆以下665千米为“下川江”。在下川江中,奉节白帝城至宜昌南津关一段,为三峡河段,又称“峡江”。上川江两岸多低山丘陵,河谷形态以宽谷为主,河段宽窄相同。下川江则多峡谷、险滩,水流湍急,流向、流态复杂多变(见图1-2-6)。
图1-2-6 川江水系略图
川江水系处于四川盆地及四周倾向于盆地的高、中、低山地带,地形变化很大。整体而言,全水系地势由西北向东南倾斜,海拔由4000米逐渐降至四五百米(成都平原平均海拔)。受盆地地势影响,川江穿行于盆地南端,左、右岸有众多支流汇入。左岸有岷江、沱江、嘉陵江等支流,纵贯四川盆地、汇集众水,水势浩大,汹涌而来;右岸主要有南广河、赤水河、綦江、乌江等支流,但除乌江外,其余支流较短促。其中,嘉陵江是长江流域面积最大的支流(159357平方千米);岷江是长江流域中多年平均年径流量最大的支流(约890亿立方米),远超黄河(约580亿立方米)。
川江水量巨大,多年平均年径流量达2950亿立方米,约占长江上游总水量的2/3。除大渡河上游有雪源补给外,川江主要水量来自季风带来的丰沛雨水。川江水系平均年降水量约为1100毫米。其中,四川盆地西部及东北部因高山阻挡、气流聚集而成为长江流域著名的暴雨中心,分布着峨眉山、鹿头山和大巴山3个暴雨区。尤其是峨眉山地区年平均降水量达2000毫米以上,人称“西蜀天漏”。其中又以“天漏”西侧荥经县金山站的年平均降水量为最大(2592毫米)。年平均降水量的最高点则出现在大巴山东麓的巫溪县尖山站,1963年平均降水量竟高达2980.5毫米。受季风气候影响,川江水系的降水多集中于5-10月,其中6-9月尤甚,降水量约占全年的70%,易形成峰高量大、历时长久的洪水,成为长江中下游洪水的主要来源。川江巨大的水能蕴藏量和长江中下游的防洪需求,先后催生了三峡河段上的葛洲坝和三峡两大水利枢纽工程。三峡枢纽建成后,川江中段和下段水位抬高了80~100米。此外,川江是长江干流雾日最多的河段,重庆每年雾日平均达50天,素有“雾都”之称。
长江干流自湖北宜昌南津关以下至江西鄱阳湖湖口为中游,全长955千米,流域面积约为68万平方千米,占全流域的37.8%,河宽多为800~1200米,水流平缓,河道弯曲。中游干流按其河道形态可分为四段,即宜昌至枝城、枝城至城陵矶、城陵矶至武汉和武汉至湖口(见图1-2-7)。
图1-2-7 长江中游水系略图
中游段汇集大量支流,集中全流域大部分湖泊,水量大增,过鄱阳湖湖口,干流径流量已达全江九成以上;所经区域多为冲积平原,两岸地势低洼,湖泊密集,水网纵横,常有外洪内涝之忧。
湖北枝城至湖南城陵矶360千米的著名的“荆江”(因流经古荆州腹地而得名)河段,以藕池口为界,分为上、下荆江。其中,下荆江河道蜿蜒曲折,水流缓慢,常有大量泥沙淤积,汛期溃堤泛滥之灾多发,自古有“万里长江,险在荆江”之说,是长江防洪最重要的河段之一(见图1-2-8)。随着20世纪六七十年代以来的裁弯取直工程等一系列治理工程的实施,该曲流河段的河势基本稳定,经受住了1998年大洪水的考验。
汇入长江中游河段的主要支流有汉江和洞庭湖四水(湘、资、沅、澧)、鄱阳湖五水(赣、抚、信、饶、修)。其中,汉江全长1577千米,是长江最长的支流;洞庭湖和鄱阳湖则是我国最大的两座淡水湖。此外,江汉湖群及鄂东南诸湖也与之相连。
图1-2-8 近500年来,下荆江的演变示意图
受来自太平洋的暖湿季风气流影响,长江中游区域南部每年4月(甚至更早)就进入了汛期;6-7月,梅雨区广阔,降水集中;7-8月,受上游洪水影响,水位达到最高;10月以后,汛期才基本结束。
一般情况下,长江干流各段及支流洪水先后错开,中下游干流洪水历时较长且稳定。鄱阳湖水系及洞庭湖水系的湘江洪水多发生在4-6月,其余洞庭湖支流洪水多发生在5-7月,而更偏北、偏西的汉江和长江上游洪水则多发生在7-9月。但在大气环流反常的年份,鄱阳湖水系及洞庭湖水系雨季持续延后,长江上游及汉江洪水提前,多股洪水遭遇,易引发全流域型的大洪水,如1931年、1954年和1998年的洪水。
长江干流自鄱阳湖湖口至长江口50号灯浮为下游,全长938千米,流域面积约为12万平方千米,占全流域的6.7%,江阔水深,水流平缓。下游干流以徐六泾为界,可分为两段,两段长度分别为756千米和约182千米。上段干流河道宽窄相间、多洲滩、多汊道;徐六泾以下为河口段,江面宽达90千米,呈喇叭状分汊入海。流域内地势低洼,湖泊星罗棋布(如中国五大淡水湖之二的太湖和巢湖),并有许多中小河流,是全国水网最密集的地区之一(见图1-2-9)。
图1-2-9 长江下游水系
长江下游的主要支流有皖河、秋浦河、裕溪河、青弋江和黄浦江等。其中,黄浦江是长江的最后一条支流。该区域气候温暖湿润,年平均降水量为800~1300毫米,大部分地区年平均降水量超过1000毫米,呈现由东南向西北递减的趋势。因地势低平且干流水量巨大,虽有堤防保护,仍不免积水成灾。
该河段河道总体流势为自西向东,唯在湖口—南京—镇江段有一明显大转折,江水由西南—东北流向转为向东和东南入海。受地球自转的影响,水流长期南切,河道不断南移,这导致沿江两岸地貌类型差别较大。北岸多冲积平原(部分湖积),地势低平,支流、湖泊密布;南岸则多陡壁悬崖,河漫滩平原狭窄,山地丘陵众多,呈多级阶梯状地貌。
长江河口段有广义与狭义两种说法。就广义而言,自安徽大通以下700余千米皆为“河口区”;就狭义而言,则仅指徐六泾以下入海河段。徐六泾以下的崇明岛将长江分为南、北两支,南支吴淞口以下被长兴岛和横沙岛分为南、北两港,南港再被九段沙分为南、北两槽,由此形成长江口三级分汊入海的格局。该河段的一般海拔为2~7米,地势平坦,西高东低,汇入支流较多且短小,仅黄浦江河长超过100千米(见图1-2-10)。
图1-2-10 长江口水系略图
长江入海口为陆海双相潮汐河口,径流量大,潮流亦烈,在径流与潮流的相互作用之下,河道分汊,主流摆动,滩槽变化频繁,演变过程复杂。
长江河口原为漏斗状河口湾,商周时期湾顶尚在镇江、扬州一带。2000多年来,由于大量泥沙的堆积,河口不断向海推进,北岸大量沙岛陆续并岸,河口宽度逐渐由180千米束窄至90千米,河槽成形加深,主槽不断南偏,最终演变为如今这一多级分汊的三角洲河口(见图1-2-11)。
目前,河口南移的趋势仍在继续,河口处的崇明岛终将与历史上的“瓜洲”“泊洲”一样,被并入北岸大陆,而其南侧的长兴、横沙等年轻小岛则将成为新的“崇明岛”。
图1-2-11 长江口海岸线变迁示意图