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3.2 洪涝灾害

淮河流域洪涝灾害发生频繁、影响广泛,既有史书记载的1593年大洪涝,也有1954年的现代最大洪涝,流域的洪涝灾害给人民生命财产造成了巨大的损失。

3.2.1 历史洪涝灾害

据统计:公元前 246年至 1949 年前,淮河流域共发生 979 次洪涝灾害,平均2.24年发生1次,即年均洪涝灾害频率为0.446次;而在1401—1948年近550年的时间里,洪涝灾害竟高达486次之多,年均洪涝灾害频率为0.887次,发生频率是之前1646年时间里(公元前246年至1400年)的洪涝灾害频率(平均每年0.30次洪涝灾害)的近3倍,特别是1501—1800年的300年中几乎年年都有洪涝灾害出现。

在黄河夺淮时期,1194—1855年淮河流域共发生较大的洪涝灾害268次(其中,黄河决溢带来的洪涝灾害149次,淮河流域本身洪水造成的洪涝灾害119次),平均2.5年发生1次较大的洪涝灾害,除去黄河决溢灾害,淮河流域本身洪水造成的洪涝灾害平均5.6年发生1次(图3.2-1)。

由黄河夺淮引起的洪涝灾害是南宋以来淮河流域最为严重的水文气象灾害,特别是在明永乐元年(1403年)以后,明代最高统治者一味采取消极的抑黄入淮济运之策,使淮河流域的黄河夺淮之灾日趋严重。明代王士性《广志绎》卷二《两都》载:“隆(庆)、万(历)来,黄高势陡,遂闯入淮身入内,淮缩避黄,返侵泗(州)、(洪泽)湖,水遂及祖陵明楼之下,而王公堤一线障河不使南,淮民百万,岌岌鱼鳖。”明末,开封守城官兵为击退包围开封的农民起义军,竟决黄河南堤。《怀远县志》卷一《舆地志·山川》载:“以灌开封,水势汹涌,由卞历亳、蒙,从涡口入淮,而涡之两岸及民田冲突倾圮者无算。”明末黄河夺淮之灾有增无减。据武同举《淮系年表》的不完全统计,清初顺治元年至康熙十六年(1644—1677年)淮河流域的黄河夺淮的次数多达90起。在黄河夺淮的同时,流域内由强降水而引发的内涝是清初淮河流域仅次于黄河夺淮之灾的又一严重的自然灾害。每年7—8月黄河或江淮气旋、低涡切变线、冷暖气流持续交锋,往往会导致连降暴雨或大暴雨,使流域内发生内涝。

图3.2-1 淮河流域历史时期(至1949年前)每百年旱涝灾害次数

根据资料记载,在1400—1855年的456年间,淮河流域大范围的洪涝灾年有45年。其中,豫、鲁、皖、苏 4 省同时遭灾的有 13 年,3 省同时受灾的有 32 年。1400—1855年淮河流域4省洪涝灾害统计情况见表3.2-1。

表3.2-1 1400—1855年淮河流域4省洪涝灾害统计情况

注 资料来源于王祖烈《淮河流域治理综述》,水利电力部治淮委员会《淮河志》编纂办公室1987年印。

清末至1949年前,淮河流域洪涝灾害更为频繁。1921年、1931年和1938年分别出现了特大洪涝灾害。据统计,这三年特大洪涝灾害累计受淹耕地1.5亿亩,灾民达3160多万人,各种财产损失达13.95亿银元。

3.2.2 现代洪涝灾害

1949年中华人民共和国成立后,国家投入巨资,开启了全面系统治理淮河的进程,取得了伟大成就。由于人们认识水平以及经济发展条件等因素制约,加上复杂的气候因素,淮河流域仍发生了多次较为严重的洪涝灾害,截至2011年,共出现了16次流域性或区域性大洪水。20世纪90年代以来,全球气候变化导致我国夏季降水格局发生变化,多雨带向北推进,淮河流域旱涝交替更为频繁。

1949—1991年,全流域洪涝灾害的成灾面积为111317万亩,其中,成灾面积在3000万亩以上的特大和大洪涝灾害发生13次。累计造成直接经济损失达511亿元,受灾人口达2.6亿人次,死亡人数达3.8万人,倒塌房屋1940万间。流域内河南、安徽、江苏和山东 4省累计洪涝灾害成灾面积分别占全流域成灾面积的 30.40%、30.55%、22.14%和16.61%,其中,安徽省淮河流域洪涝灾害的成灾面积最大,灾害最为严重(表3.2-2)。淮河流域洪涝灾害成灾面积最大(达10124万亩)的年份是1963年,第二是1991年(6934万亩),第三是1956年(6232万亩),第四是1954年(6124万亩)。

表3.2-2 1949—1991年淮河流域洪涝灾害成灾面积统计表

单位:万亩

续表

2003年是淮河洪涝灾害特别严重的年份,据民政部门统计,全流域农作物受灾面积为5770万亩,成灾面积为3886万亩,绝收1692万亩,受灾人口为3728万人,因灾死亡29人,倒塌房屋74万间,直接经济损失为285亿元。

典型年份的洪涝详情见附录B。

3.2.3 洪涝灾害特点

(1)淮河洪水虽有呈递减趋势,但仍频繁发生,洪水发生频率依然较高。

根据历史文献记载统计,1—18世纪发生洪水而导致受灾的次数呈递增趋势,19世纪至今呈递减趋势;18世纪为最高峰,达到100年发生洪水94次。受黄河夺淮的影响,由于黄河洪水和淮河洪水的共同作用,12世纪、13世纪平均每2~3年发生1次洪涝灾害;14—18世纪更是平均1年就会发生1次洪涝灾害;19世纪以来黄河改道后,由于仅受流域内洪水影响,致灾的次数有所下降,1949年以后加快了对淮河的治理,因洪水而致灾的次数则加速减少。从淮河受灾的次数来看,19世纪、20世纪淮河发生洪涝灾害的次数依然处于一个很高的水平(图3.2-2)。21世纪以来已发生了2次流域性大洪水和1次区域性大洪水,洪涝灾害发生的频率依然很高。

图3.2-2 淮河流域洪涝灾害次数统计图

(2)洪水发生范围广,涉及整个流域。

淮河洪水主要来自淮河干流上游、淮南山区及伏牛山区。淮河干流上游山丘区干支流河道比降大,洪水汇集快,洪峰尖瘦。洪水进入淮河中游后,干流河道比降变缓,沿河又有众多的湖泊、洼地,经调蓄后洪水过程明显变缓。中游左岸诸支流中,只有少数支流上游为山丘区,多数为平原河道,河床泄量小,洪水下泄缓慢。中游右岸诸支流均为山丘区河流,河道短、比降大,洪峰尖瘦。淮河下游洪泽湖中渡站以下,由于洪泽湖下泄量大,入江水道出现持续高水位状态。淮河大面积的洪水往往是由梅雨期长、大范围连续暴雨所造成,其特点是干支流洪水遭遇,淮河上游及中游右岸各支流连续出现多次洪峰,左岸支流洪水又持续汇入干流,从而干流出现历时长达1个月以上的洪水过程,淮河干流沿线长期处于高水位状态,淮北平原出现大片洪涝。上中游洪水对下游平原地区有严重威胁,部分水系出现洪水的机会很多。

20世纪以来大洪水的分析结果表明,洪水发生的范围遍布整个淮河流域,如1921年、1931年、1950年、1954年、1991年、2003年和2007年的全流域性洪水。而其他年份,局部地区强降雨导致发生区域性洪水,如1956年淮河上游浉河、洪汝河及沙颍河地区发生的洪水;1957 年沂沭泗河水系和沙颍河地区发生的大洪水;1968年淮河上游出现的特大洪水;1969年淮河淮南山区潢河、史灌河、淠河出现的大洪水;1974年沂沭泗河水系发生的大洪水;1975年淮河中上游沙颍河、洪汝河发生的特大洪水;1982年淮河上游干支流和沙颍河发生的洪水;1983年淮河上中游出现的洪水以及苏北地区发生的严重洪涝;2005年淮河上游发生的较大洪水,这些都是局部地区强降水而导致支流首先发生大洪水,支流洪水汇入干流河道进而导致干流河道发生洪水。通过统计发现,淮河上中游局部支流如洪汝河、史灌河、沙颍河等发生洪水的频率较高,而下游地区基本上以内涝为主。

(3)洪水贯穿于整个汛期,出现多次连续性洪水过程,形成多次洪峰,洪水总历时长。

淮河流域洪水大致可分3类:第一类是由连续一个月左右的大面积暴雨形成的流域性洪水,量大而集中,对中下游威胁最大,如淮河1931年、1954年洪水和沂沭泗河1957年洪水。1954年,淮河干流正阳关站30天洪量达330亿m 3 ,为多年平均值的3.9倍,鲁台子站最大实测洪峰流量为12700m 3 /s。1957年,沂河临沂站最大实测洪峰流量为 15400m 3 /s,南四湖还原后 15 天和 30 天洪量达到 106 亿m3 和 114亿m 3 ,为多年平均值的3倍。第二类是由连续两个月以上的长历时降水形成的洪水,整个汛期洪水总量很大但不集中,对淮河干流的影响不如前者严重,如 1921 年、1991年洪水。1921年,洪泽湖中渡站30天洪量为336亿m 3 ,仅为1954年30天洪量的65.5%,但120天洪量为826亿m 3 ,是1954年120天洪量的125%。第三类是由1~2次大暴雨形成的局部地区洪水,洪水在暴雨中心地区很突出,但全流域洪水总量不算很大,如1968年淮河上游洪水,1975年洪汝河、沙颍河洪水,以及1974年沂沭河洪水。1968年,淮河干流王家坝站实测洪峰流量为17600m 3 /s。1974年,沂河临沂站实测洪峰流量为 10600m 3 /s,沭河大官庄站实测洪峰流量为 5400m 3 /s(还原值高达11100m 3 /s)。

受过渡带气候和特殊自然地理的影响,淮河洪水绝大多数发生于汛期(6—9月),在6月、7月首先受江淮梅雨季节影响出现连续不断的暴雨,梅雨结束后,受副高进退的影响,淮河流域也经常发生较大范围的暴雨,至8月又因台风影响而再次产生洪水,因此,淮河洪水基本贯穿于整个汛期,集中在主汛期,如1921年6月开始降水,洪泽湖蒋坝站至9月才出现最高水位16.00m。1931年淮河流域6月、7月连续发生3次大暴雨过程,淮河干流水位从6月中旬起涨,正阳关站和蚌埠(吴家渡)站出现2次洪峰;洪泽湖蒋坝站于8月8日出现最高水位16.25m。1950年6月25日—7月17日发生3场暴雨过程,蒋坝站水位6月27日从9.2m起涨,8月10日出现最高水位13.38m,洪水总历时约为2个月。1954年淮河干流各水文站从7月初起涨后,至9月底水位落至汛前水位,洪水历时约3个月之久。1956年6月上旬出现大面积暴雨,造成淮河干流最大洪峰;6月下旬至7月初、8月上旬和下旬出现多次暴雨,造成了淮河的4次洪峰;9月初受台风影响,苏北局部地区出现洪水。1975年8月4—8日,受台风影响,洪汝河、沙颍河发生3次暴雨过程,致使发生特大洪水,加之8月14日前后淮南山区史灌河、淠河流域发生降雨,导致淮河干流蚌埠(吴家渡)站在8月25日出现最高水位。

(4)干支流洪水并发,洪水遭遇明显。

由于淮河中上游河段不长,汇流面积不大,淮河洪水的一个显著特点是淮河干支流往往洪水并发。淮河上游和中游右岸支流多为山丘区,中游左岸诸支流中多数为平原型河道,当发生暴雨时,淮河上游及支流洪水汹涌而下,洪峰很快到达王家坝站,由于中游河道弯曲、平缓,泄洪速度慢,且与下游河道形成倒比降,若再加上中游山丘区支流快速汇入,河道水位迅速抬高,左岸支流河道洪水不断持续汇入,淮河干流沿线长期处于高水位状态,淮北平原将出现大片洪涝。通过统计发现,只有1969年和1975年仅支流发生了洪水,其他年份的大洪水均为干支流洪水遭遇,山区与平原支流洪水同时发生。

(5)河道下泄不畅,干流河道洪水水位高、高水位持续时间长。

从淮河干流上中游纵剖面上分析,上游坡降较陡,约为1∶70000;受黄泛影响,中游坡降突然变缓,洪河口到中渡河长490km,水面落差仅13m左右,平均洪水坡降0.026‰。洪泽湖湖底高程为10.00~11.00m,形成倒比降,严重制约了洪水的下泄,河道排洪能力极低,河道平槽流量为1000~3000m 3 /s,在现有的防洪标准条件下,正阳关站以上流量超过3000m 3 /s,正阳关站到蚌埠(吴家渡)站流量超过5000m 3 /s,就不得不动用行洪区、蓄洪区。由于河道泄洪能力低,上游来水量大,造成中游滞留的大量洪水长时间聚集在中游,这是导致淮河中游洪水灾害的主要原因。

受特殊地理地形影响,特别是淮河中游河道与下游河道形成倒比降,一旦发生洪水,洪水大量聚集在淮河中游,使得中游河道维持长时间的高水位,对两岸堤防产生重大威胁,也造成淮北平原降水无法及时排泄而形成内涝(俗称“关门淹”)。1921年淮河干流中游各水文站从7月中旬至9月下旬持续处于高水位状态。1954年王家坝站7月6日水位超过28.30m,11日稍有回落后再次起涨,23日出现最高水位29.59m;蚌埠(吴家渡)站7月17日水位涨到20.65m,8月5日出现洪峰,水位为22.18m,8月24日水位退至20.63m。2007年王家坝站至润河集站河段水位超过保证水位0.29~0.82m,息县站至汪集站河段水位超过保证水位0.07~0.37m,淮河干流中游河段、洪泽湖以及入江水道部分河段超警戒水位持续时间在20~30天。王家坝站超保证水位45小时,超警戒水位26天。润河集站超保证水位74小时,超警戒水位达29天。

(6)淮河流域洪涝灾情地域性差异明显。

受区域自然条件、经济发展和社会历史原因以及承灾体的脆弱性等多方面的影响,淮河流域的洪涝灾情还呈现显著的地域性差异,主要表现如下:

1)历年洪涝灾情最严重的是广大农村地区,一旦遇到大的洪水年,淮河中下游的大部分农村都会受到不同程度的洪涝灾害的影响,农村的经济损失约占直接经济损失总值的70%。农村的损失主要表现为:房屋倒塌,农作物被洪水冲毁或被淹没,农村的水利设施受到损毁,乡镇企业因洪水受损,农村道路和电力管线被损毁;同时,洪涝灾害直接或间接造成农村人畜的伤亡。可见,农村所具有的一些不利因素,决定了洪涝灾害造成的直接经济损失是以农村的损失为主。

2)各支流的灾情也有一定的差异,其中,沂沭泗河水系的损失更为严重。1949—1991年的43年中全流域水灾成灾面积为74.05万km 2 ,其中,沂沭泗河水系成灾面积就达到了21.6万km 2 ,这主要是地形和气候因素造成的。

3)在淮河干流中以安徽省的损失最为严重,淮河干流的洪灾和绝大部分涝灾主要发生在上中游。

根据表3.2-2中的数据,对1949—1991年淮河流域、淮河流域安徽段洪涝灾害成灾面积及相应出现的频率进行了分析,分析结果见表3.2-3。

表3.2-3 1949—1991年淮河流域、淮河流域安徽段洪涝灾害成灾面积及相应出现的频率分析

3.2.4 典型洪涝分析

1991年淮河大水后,国务院作出了进一步治理淮河的战略决策,加大了对淮河干流的治理力度。从20世纪90年代末期开始,先后完成了童元、黄郢、建湾和润赵段4个行洪区的废弃;陈族湾、大港口圩区退堤联圩靠岗,濛洼蓄洪区尾部退建工程;南润段、邱家湖和城西湖退堤工程;寿西淮堤退建工程、峡山口拓宽工程、小蚌埠切滩工程、临北缕堤梅家园段退建工程等。到2007年,怀洪新河续建工程、入江水道巩固工程、分淮入沂续建工程、洪泽湖大堤加固工程、包浍河初步治理工程、淮河入海水道近期工程、临淮岗洪水控制工程等7项工程已通过了竣工验收,大型病险水库除险加固工程、汾泉河初步治理工程、洪汝河近期治理工程、奎濉河近期治理工程、涡河近期治理工程、湖洼及支流治理工程等6项工程已完成或基本完成,淮河干流上中游河道整治及堤防加固工程、防洪水库工程等6项工程正在抓紧实施。这些工程措施有效地改变了淮河干流中游局部河段的束水状况,提高了淮河中游防御大洪水的能力。通过兴建临淮岗洪水控制工程、淮河干流上中游河道整治及堤防加固工程、部分行蓄洪区的退建工程和淮北大堤及淮南、蚌埠城市圈堤加固工程,扩大了泄洪能力,提高了防洪标准,在淮河干流行蓄洪区充分运用和临淮岗洪水控制工程启用的条件下,淮北大堤保护区和沿淮重要工矿城市的防洪标准由不足50年一遇提高到100年一遇。1991年以来发生了1991年、2003年和2007年流域性大洪水,本节对1991年、2003年和2007年流域性大洪水的天气气候、雨情、水情、河道行洪能力以及洪水传播时间进行详细分析,并与1593年、1950年、1921年、1931年、1954年等年份的大洪水进行比较。

3.2.4.1 1991年、2003年和2007年洪涝分析

1.天气气候分析

从1991年、2003年和2007年的梅雨期天气分析,这3个年份的梅雨期暴雨都从淮河开始,1991年的梅雨时间最长。从暴雨的中心轴线分布看,1991年的暴雨中心位置偏南,在江淮和太湖流域;2003年和2007年的暴雨中心位置偏北,在沿淮淮北地区。梅雨期间副高位置有利于淮河降水,且稳定维持时间较长。西南低空急流持续、稳定地将暖湿水汽输送到淮河流域,为持续性暴雨提供了必要条件。江淮切变线在江淮地区南北摆动,决定了强降水的位置和持续时间。北方冷空气以小槽的形式不断东移南下,冷暖空气交汇在淮河流域。中高纬度欧亚地区的阻塞高压(以下简称“阻高”)稳定,高纬度的阻高与低纬度的副高两个大型大气活动中心的稳定控制了江淮梅雨的稳定。但在梅雨期,欧亚中高纬度的阻塞系统稳定性不同,位置不同,冷空气南下的路径不同,副高脊线位置也有差异,因而暴雨区的位置也不同。梅雨期赤道辐合系统不活跃,热带西太平洋地区台风极少。因此,这3个年份气候背景、大气环流形势的差异和天气影响系统的强弱不一,暴雨发生的时间、范围、强度也不同。

(1)梅雨时段。随着大气环流的调整和东亚季风的推移,每年的夏初(6月中旬后期至7月上旬)在淮河流域的江淮沿淮地区往往出现一段时间的连续阴雨天气,称之为江淮梅雨。梅雨形成的强弱,与副高、青藏高压、西南季风以及西风带长波等大尺度天气系统的活动相关程度较高。每年这些大尺度天气系统的强度大小、进退迟早和移动速度快慢等都不一样,使得历年梅雨到来的迟早、长短和雨量的多寡差异很大,直接导致淮河干旱或洪涝的形成。

1991年的淮河梅雨由3场降水组成,初梅雨是自5月18日开始,较常年提前近1个月,属于早梅雨,而6月2日为二段梅雨入梅日,7月14日出梅。梅雨期长达55天,比多年平均长30天,是淮河入梅早、梅雨期长的一年,主要降水区位于江淮之间。

2003年的淮河梅雨期从6月20日开始,7月22日结束,开始时间接近常年,结束时间比常年偏晚约10天。2003年梅雨期虽然比1991年短,但降雨强度强于1991年,雨带中心位于沿淮一带。

2007年的淮河梅雨时段为6月19日—7月25日,梅雨期降水集中程度和降水强度均远大于2003年,并且集中在淮河干流。

(2)气候背景与大气环流形势。1991年、2003年和2007年的前期或同期均出现ENSO事件。1991年5月—1992年6月赤道东太平洋出现了一次中等强度的厄尔尼诺事件,2002年5月—2003年2月和2006年8月—2007年2月分别出现了一次弱的厄尔尼诺事件,2007年8月赤道东太平洋出现了中等强度的拉尼娜事件。

梅雨期间欧亚中高纬环流形势稳定是3个大水年的共同特征。1991年以“两脊一槽”为主,阻高活动异常频繁,基本属于双阻型。2003年淮河梅雨期间,前期为比较典型的双阻型,后期为典型的单阻型。2007年梅雨期间则以乌拉尔山阻高为主。

1991年、2003年和2007年中高纬环流形势在贝加尔湖南侧均为低值区,冷空气活动活跃,冷空气不断南下与副高北侧的暖湿气流在江淮地区交汇,致使降水持续。梅雨期赤道辐合系统均不活跃,热带西太平洋地区热带风暴均比常年明显偏少。

(3)副高。暴雨过程中,副高的南北移动、东进西退的位置和强度的变化直接决定了雨带的位置,是暴雨的重要天气影响系统。3个大水年份副高均有明显西伸的特点,而且总体上均是5月、6月偏强,脊线位置略偏北,而7月、8月偏弱,脊线位置偏南。

1991年副高持续偏强,初夏位置偏北,盛夏位置偏南,第一次北跳比常年提早约3候,第二次北跳过比常年推迟5~10天,脊线平均位于北纬19°~24°,西伸脊点的位置比常年偏西。

2003年5—7月的副高脊线月平均位置较常年略偏南,但梅雨期间位置比常年略偏北。6月20日淮河流域进入雨季,之后副高脊线位置稳定徘徊在北纬20°~25°;7月的第5候有一次北跳,7月21日淮河流域梅雨期结束。

2007年6月中旬中期以前,副高脊线位置明显偏南,基本在北纬15°以南,与常年同期相比,偏南3~4个纬距。6月中旬中期,副高开始增强西伸北抬。梅雨期间,副高脊线相对稳定在北纬21°~25°,前期略偏强,7月中旬偏弱,使得副高季节性北跳异常偏迟,是淮河梅雨期偏长降水异常偏多的重要原因。

(4)天气影响系统。

1)江淮切变线。切变线指对流层中低层700hPa和850hPa上的风场出现的气旋式切变的不连续线,可分为冷式、暖式和准静止式3种。由于切变线附近有强烈的辐合区,常诱生低涡,而西南低涡(产生于我国西南地区的低涡)又常常沿着切变线东移,形成低涡切变线(以下简称“涡切变”)。它是淮河流域汛期产生暴雨的重要天气系统。

1991年江淮梅雨期,切变线稳定维持在北纬31°~36°,55天梅雨期共有42天存在双层切变线。2003年24天梅雨期中江淮切变线主体都在北纬32°~35°,其中双层切变线日数为16天,在出现单层切变线或无切变线期间,淮河流域降雨相对较弱。2007年淮河梅雨期间的6次降水过程均有切变线伴随。

2)低空急流。低空急流是一种动量、热量和水汽的高度集中带,它是为暴雨提供水汽和动量的最重要的机制,也是淮河流域暴雨过程的主要影响系统之一。

1991年江淮梅雨期中,850hPa图上出现不小于 16m/s的西南风急流 17 次。2003年暴雨期间,西南低空急流位置和常年同期相差不大,大于16m/s的急流出现10次。根据逐日850hPa图统计分析,2007年江淮梅雨期间的6次降水过程共出现4次低空急流过程。

3)西南低涡。西南低涡是引起强降水的重要影响系统,它一般与切变线相伴出现,互相制约。每个低涡的东移过程伴随有强降雨的出现,暴雨大多发生在低涡切变线上。

1991年江淮梅雨期,四川附近形成西南低涡29个,有8个东移影响淮河流域。2003年江淮梅雨期,西南低涡产生的数量较少,但仍然有9个低涡东移影响淮河流域。2007年梅雨期间的6次降水过程中,共有6个西南低涡东移影响淮河流域。

2.雨情分析

(1)雨情概况。1991年汛期降水主要集中在沿淮以南、里下河地区,总降水量超过800mm。其中,大别山区和里下河局部地区降水量超过1000mm,南四湖以东地区降水量超过500mm。汛期最大雨量点为淠河上游花屋站(雨量1887.8mm)和里下河沈论站(雨量1608.9mm)。

2003年汛期降水以大别山区、淮干中下游北部诸支流的中下游及新沂河一带为最大,其总降水量超过1000mm,局地超过1300mm。汛期最大雨量点为泉河胡集站(雨量1413.2mm)、中运河刘老涧闸站(雨量1338.1mm)和史河马宗岭站(雨量1313.0mm)。

2007年汛期淮河水系大部分地区降水量在600mm以上,降水量超过700mm的区域覆盖了洪泽湖以上的淮河干流沿淮、淮北支流中下游、淮南山区、洪汝河、史灌河、淮河干流中游及洪泽湖北部支流中下游、里下河中西部地区,降水量为900mm的区域主要位于洪泽湖区周边及北部支流中下游、淮河上游以南局部地区。最大雨量点为怀洪新河峰山站(雨量 1129.0mm)、淮河上游小潢河涩港店站(雨量1099.0mm)和谷河宋集站(雨量982.0mm)。

(2)暴雨时空分布。1991年淮河水系暴雨主要出现在5月、6月和7月,各月的面平均雨量分别为162mm、232mm和264mm,分别较常年偏多91%、84%和29%。2003年淮河水系暴雨主要集中于6月、7月、8月,各月的面平均雨量分别为242mm、307mm和224mm,分别较常年偏多92%、50%和54%。2007年淮河暴雨集中在6月下旬和7月,先后出现了4次暴雨过程,7月的面平均雨量为384mm,比常年偏多86%。

1991年最大30天(6月12日—7月11日)降水主要集中在沿淮以南、里下河地区,其中大别山区局部地区降水量超过1000mm。降水最大站点为史河马宗岭站(雨量1338.2mm)。2003年淮河水系最大30天(6月22日—7月21日)主要降水位于大别山区、淮河干流中下游北部诸支流的中下游及新沂河一带。降水的中心点雨量为淠河前畈站(雨量 937.3mm)、颍河关集站(雨量 879.4mm)和里下河宝应站(雨量756.7mm)。2007年淮河水系最大30天(6月26日—7月25日)主要降水位于洪泽湖区周边及北部支流中下游、淮河上游南部局部地区;降雨的中心点雨量为淮河上游小潢河涩港店站(雨量919.0mm)和怀洪新河双沟站(雨量745.0mm)。

(3)暴雨量级。2007年淮河水系最大30天面平均雨量为425mm,比1991年最大30天面平均雨量389mm偏多近1成,但比2003最大30天面平均雨量475mm偏少约1成。

(4)暴雨覆盖面积。2007年淮河水系最大30天雨量在200mm、300mm、400mm、500mm、600mm以上的雨区面积分别为18.4万km 2 、15.1万km 2 、12.4万km 2 、5.6万km 2 和1.4万km 2 ;500mm以上的雨区在沿淮淮北、淮河上游淮南山区及洪泽湖周边,其中沿淮淮北的雨区面积为4.1万km 2 ,占500mm以上雨区面积的73%;100mm、200mm、300mm和400mm以上的雨区面积比1991年最大30天雨量相应雨区面积分别大41%、54%、35%和27%;500mm以上各量级雨区面积均比1991年的小,200mm以上雨区面积比2003年的略大,300mm及以上各量级雨区面积均比2003年的小。

3.水情分析

(1)水情概况。1991年,淮河水系发生自1954年后的又一次流域性大洪水,淮河干流连续出现多次洪水过程,个别支流出现历史最大洪水,淮河干流全线超过警戒水位,淮滨站至正阳关站河段超过保证水位,里下河地区水位超过历史最高水位。沂沭泗河水系的沂河、泗河出现自1957年以来的最大洪水。

2003年,淮河发生了与1991年相当的流域性大洪水,淮河干流水位全线超过警戒水位,王家坝站至鲁台子站河段水位超过保证水位,部分河段水位超过历史最高水位。与此同时,沂沭泗河水系也发生洪水,导致淮河流域出现继1991年以来的第二次淮沂洪水遭遇。

2007年洪水过程中,淮河干流全线以及洪河等支流、苏北里下河地区部分河流出现超警戒水位洪水,淮河干流王家坝站至润河集站河段以及部分支流超保证水位。

(2)洪水特征值。1991 年王家坝站和润河集站的最高水位分别为 29.56m和27.61m,分别居历史第3位和第5位,正阳关站和蚌埠(吴家渡)站的最高水位分别为26.52m和21.98m,均居历史第3位。王家坝站、润河集站、正阳关站和蚌埠(吴家渡)站的最大流量分别为7610m 3 /s、6760m 3 /s、7480m 3 /s和7840m 3 /s,分别居历史第8位、第5位、第7位和第4位。

2003年王家坝站、润河集站、正阳关站和蚌埠(吴家渡)站的最高水位分别为29.42m、27.66m、26.80m和22.05m,分别居历史第6位、第3位、第1位和第2位。王家坝站、润河集站、正阳关站和蚌埠(吴家渡)站的最大流量分别为7610m 3 /s、7170m 3 /s、7890m 3 /s和8620m 3 /s,分别居历史第8位、第7位、第5位和第3位。

2007年王家坝站、润河集站、正阳关站和蚌埠(吴家渡)站的最高水位分别为29.59m、27.82m、26.40m和21.38m,分别居历史第2位、第1位、第6位和第4位。王家坝站、润河集站、正阳关站和蚌埠(吴家渡)站的最大流量分别为8020m 3 /s、7520m 3 /s、7970m 3 /s和7520m 3 /s,分别居历史第5位、第4位、第4位和第5位。

(3)洪量。2007年淮河干流王家坝站、润河集站、正阳关站、蚌埠(吴家渡)站、洪泽湖中渡站最大30天理想洪量分别为 103.5亿m 3 、133.4亿m 3 、206.6亿m 3 、279.6亿m3 和399.2亿m3 (表3.2-4),重现期分别为17年、13年、13年、17年和22年;2003年最大 30 天理想洪量分别为 87.2 亿m 3 、134.1 亿m 3 、221.0 亿m 3 、305.3亿m3 和420.0亿m 3 ,重现期分别为11年、13年、15年、21年和26年;1991年最大30天理想洪量分别为80.3亿m 3 、131.0亿m 3 、202.0亿m 3 、253.5亿m3 和349.2亿m 3 ,重现期分别为9年、13年、12年、13年和15年。

表3.2-4 淮河干流2007年、2003年、1991年洪水主要控制站最大30天洪量比较表

淮河干流最大30天理想洪量,王家坝站以2007年的为最大,润河集站3年基本相同,正阳关站、蚌埠(吴家渡)站和洪泽中渡站均以2003年的为最大。

4.河道行洪能力分析

淮河干流王家坝站以下河道比降较小,洪水附加比降的影响相对较大。控制站的水位流量关系受洪水涨落和回水顶托的影响非常明显,洪水涨落时相同流量的水位差别变化幅度较大。王家坝站相同流量的水位差别,最大可达1m以上,而润河集站可达近2m。为了分析淮河干流在1991年后的行洪能力,对控制站洪水涨落时的水位流量关系进行概化平均,采用拐点或中轴线作为消除洪水波影响、处于稳定流情况下的水位流量关系。

(1)王家坝站。王家坝站总流量是由淮河王家坝站(淮河干流)、官沙湖分洪道钐岗站、濛洼蓄洪区王家坝进水闸和洪河分洪道地理城站4个断面流量组成。图3.2-3为淮河干流王家坝站实测断面图,由图3.2-3可知,2007年和2003年王家坝站实测断面基本一致,与1991年相比,主槽断面略有变化。

图3.2-3 淮河干流王家坝站实测断面图

受童元、黄郢、建湾行洪区废弃和濛洼蓄洪区尾部退建等工程影响,王家坝站下游河段变宽,水面比降变陡,河道行洪能力加大。从王家坝站洪峰流量与相应的水位关系曲线看:2007年与1991年相比,关系曲线明显右移,水位在27.50m (警戒水位)以下时,相同水位条件下,流量增加300~450m 3 /s;水位在27.50m以上时,相同水位条件下,流量增加500~1200m 3 /s;流量在1500~6000m 3 /s时,相同流量条件下水位降低0.2~0.6m (图3.2-4和表3.2-5)。

图3.2-4 王家坝站水位流量关系

(2)润河集站。王家坝站至润河集站区间的行蓄洪区有濛洼蓄洪区、城西湖蓄洪区、南润段行洪区。在润河集站下游有邱家湖、姜家湖、唐垛湖行洪区和城东湖蓄洪区。润河集河段顺直,河床较稳定,淮河干流润河集站实测断面图如图3.2-5所示。

表3.2-5 王家坝站2003年、2007年与1991年的水位和流量变化对比分析表

图3.2-5 淮河干流润河集站实测断面图

由于润河集站上下游的工程变化较大,受洪水特性及工程不同运用影响,近几年洪峰流量与相应水位的关系比较零乱,因此,本章仅从2007年与1991年涨水、落水的平均值(代表中轴线)对比来大致分析河道行洪能力的变化。从对比分析中可看出:2007年的水位流量关系明显向右偏移,相同水位条件下的流量大大增加。水位在24.30m (润河集站警戒水位)以下时流量增加200~900m 3 /s;水位在24.30m以上时,流量增加700~1100m 3 /s。对1999年以来洪水的分析结果显示,润河集(鹦歌窝)站与润河集(陈郢)站大洪水期实测水位比较,两断面水位差为0.10m左右,在润河集(陈郢)站相同流量情况下,水位降低0.1~0.5m (图3.2-6和表3.2-6)。

图3.2-6 润河集站水位流量关系

(3)鲁台子站。鲁台子站位于润河集站以下71km处。1991年淮河大水后,寿西湖淮堤于1998年实施退建,2001年汛前竣工,2003年鲁台子站断面比1991年拓宽近500m,断面面积增加了2560m 2 。淮河干流鲁台子站断面图如图3.2-7所示。

表3.2-6 润河集站2003年、2007年与1991年的水位和流量变化对比分析表

图3.2-7 淮河干流鲁台子站实测断面图

鲁台子站控制的流域面积大,干支流来水组合不一。润河集站至鲁台子站河段有邱家湖、姜家湖、唐垛湖行洪区,城东湖蓄洪区和寿西湖行洪区及下游有董峰湖行洪区,大水时运用情况复杂,导致大洪水时鲁台子站的水位流量关系呈复杂多变的绳套曲线。

从1991年和2007年鲁台子站水位流量关系对比可看出:2007年的水位流量关系线的中轴线较1991年明显偏右,水位在23.80m (警戒水位)以下时,相同水位时其流量比1991年增加了400~800m 3 /s;水位在23.80m以上时,流量比1991年增加了200~500m 3 /s;同一流量条件下,水位比1991年降低了0.2~0.7m (图3.2-8和表3.2-7)。

图3.2-8 鲁台子站水位流量关系

(4)蚌埠(吴家渡)站。鲁台子站至蚌埠(吴家渡)站区间左岸有茨淮新河、涡河等支流汇入,在蚌埠(吴家渡)站的上游涡河口有用于分泄淮河洪水入洪泽湖的怀洪新河,董峰湖、上下六坊堤、石姚段、汤渔湖、洛河洼、荆山湖行洪区处于鲁台子站至蚌埠(吴家渡)站之间。淮河干流蚌埠(吴家渡)站实测断面图如图3.2-9所示。

表3.2-7 鲁台子站2003年、2007年与1991年的水位和流量变化对比分析表

图3.2-9 淮河干流蚌埠(吴家渡)站实测断面图

从2007年与1991年蚌埠(吴家渡)站水位流量关系曲线对比可看出:2007年洪水水位流量关系中轴线较1991年略偏右。蚌埠(吴家渡)站在警戒水位(20.3m)以下时,相同水位条件下的流量增加400~800m 3 /s;水位在警戒水位以上时,相同水位条件下的流量增加400m 3 /s左右;相同流量条件下的水位,2007年比1991年降低0.30~0.90m (图3.2-10和表3.2-8)。

图3.2-10 蚌埠(吴家渡)站水位流量关系

通过对淮河干流主要控制站2007年、2003年与1991年实测洪水的对比分析可知,淮河干流1991年大水后进行了大规模的治理,由于控制站附近断面扩大和河道下泄畅通,各个河段的行洪能力有明显提高。从总体上看,王家坝站至蚌埠(吴家渡)站河段在中高水期间,相同水位条件下的流量较工程治理前一般增加 300~800m 3 /s,相同流量条件下的水位降低0.2~0.5m。

表3.2-8 蚌埠(吴家渡)站2003年、2007年与1991年的水位和流量变化对比分析表

5.淮河干流洪水传播时间分析

河道行洪能力的加大,必然也会影响到洪水的传播时间。1991年淮河大水后,国家加大了对淮河干流的治理,拓宽了行洪通道,加快了洪水波的传播速度,因而缩短了洪水传播时间。由于洪水波的运动受洪水特性、河道边界条件等诸多因素的影响,在分析时对1996年、1998年、2000年、2002年及2003年淮河干流洪水传播时间采用平均统计方法。从分析结果来看,王家坝站至润河集站的洪水传播时间为20~30小时;润河集站至鲁台子站的洪水传播时间为20~30小时;鲁台子站至淮南站的洪水传播时间为12~24小时;淮南站至蚌埠(吴家渡)站的洪水传播时间为12~24小时。其各河段平均洪水传播时间分别比河道治理前缩短11小时、11小时、16小时、8小时。淮河治理前后河段的洪水传播时间见表3.2-9。

表3.2-9 淮河治理前后河段的洪水传播时间

单位:小时

3.2.4.2 1991年、2003年和2007年与其他年份洪涝对比分析

1.暴雨特征

(1)暴雨成因。1991年、2003年和2007年暴雨类型属于全流域性暴雨,持续时间长,雨区范围广,总雨量大,与历史上 1593 年、1950 年、1921 年、1931 年、1954年暴雨洪水相似,暴雨成因均由江淮梅雨所致。

(2)降水历时与集中时段。就降水历时来看,1593 年从 4 月开始连续降水,1931年、1954年和1991年从5月开始,1921年、2003年和2007年均从6月开始,各典型年降水均贯穿整个汛期,其中2003年直至10月连续降水才结束。

就暴雨集中时段来看,2007年与1931年、1954年、1991年、2003年均集中于7月,而1593年、1921年集中于7月和8月。

(3)雨区范围及暴雨强度。1593年,大雨区范围约为27万km 2 ,暴雨区范围为11.8万km 2 ,暴雨中心为洪汝河、沙颍河和淮南山区;暴雨强度大,为1470年以来最为严重的一次。1921年,7月雨区集中于整个淮河流域,8月雨区集中于淮河中下游,淮河各地降水量均超过多年月平均降水量100~300mm。1931年,流域内月降水量超过300mm的面积约为13万km 2 ,超过500mm的面积约为5.1万km 2 ,超过700mm的面积约为1.3万km 2 ;暴雨中心主要分布在淮河干流上游、淮南山区及苏北地区,如息县日降水量为228.6mm,信阳日降水量185mm、泰县日降水量205.4mm。1954年,连云港、徐州和许昌一线以南7月降水量均超过300mm,700mm以上雨区超过4万km 2 ;暴雨中心位于淠河上游、沙颍河中下游、淮河以北地区、王家坝站至正阳关站一带,最大日降水量为422.6mm (7月11日史河吴店站),3天降水量最大为448.6mm (史河吴店站)。1991年,暴雨主要分布在淮南山区、沿淮淮南、里下河地区,次雨量最大达到1200.3mm (唐子镇站),日降水量最大为315.9mm (7月16日颍河鸡冢站),3天降水量为579.1mm (淠河天河站)。2003年,淮河水系30天降水量都超过400mm,其中大别山区、史灌河、洪汝河、沙颍河和涡河中下游、洪泽湖周边及里下河大部分地区的降水量为600mm以上,大别山区和颍河中游局部地区降水量超过800mm,暴雨中心,暴雨中心最大1天降水量为236.4mm (7月3日茨河关集站);最大3天降水量为415.6mm (淠河前畈站),安徽金寨前畈站最大30天降水量达946mm。2007年,降雨主要集中在淮河水系,淮河水系绝大部分地区降水量超过300mm,淮南山区、洪汝河、淮河中游沿淮、洪泽湖周边及北部支流的中下游地区降水量超过500mm;沿淮上、中、下游均出现了降水量为600mm以上的暴雨中心,石山口水库上游涩港店站降水量达到919mm。

2.洪水特征

(1)洪水持续时间。1593年,洪汝河从4月开始发生洪水,7月下旬淮南山区开始发生洪水,8月上旬沙颍河发生洪水,洪水迟至9月仍未完全退去;1921年6月开始涨水,至11月底才退去;1931年、1954年、2003年和2007年洪水历时分别为约140天、100天、130天和100天。

(2)干支流组合。1921年在整个淮河水系均发生大洪水;1931年大洪水主要发生在淮河上游干流、淮南山区各支流、洪泽湖南部以及里下河地区;1968年在淮河上游发生特大洪水,支流浉河、竹竿河、潢河出现大洪水;1975年在沙颍河发生洪水;1991年大洪水主要在淮南潢河、史灌河、淠河、池河及淮北洪汝河;2003年淮河干流和淮南竹竿河、潢河、史灌河、淠河以及淮北洪汝河、沙颍河、涡河和洪泽湖周边地区等大小支流均发生洪水,上游洪水与支流洪水、区间来水遭遇,洪水组成恶劣;2007年发生的干支流洪水与2003年的相似。

(3)洪量。受资料所限,仅对1921年、1931年、1954年、1991年、2003年和2007年淮河主要控制站以上地区及各站区间理想洪量进行比较。由图3.2-11可以看出,1954年的理想洪量最大;2007年的理想洪量比1991年的理想洪量大,在蚌埠以上地区与1921年的理想洪量接近。

图3.2-11 淮河主要控制站以上地区及各站区间各年份理想洪量 46vyZ4hqO4Keh1ODIX/0OVOhuRV3SUZY4j4J9c2n1JqT4YKpSVYGJOVscshwszQ4

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