孟加拉國恒河和布河洪水特性初探

蓋永崗，陳松偉，馬蒞茗

(黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，鄭州 450003)

1 概 況

1.1 地形地貌

孟加拉國位于南亞次大陸東北部的恒河(Gange河)、布拉馬普特拉河(Brahmaputra)(以下簡稱布河)和梅格納河(Meghna)形成的三角洲，地理位置東經(jīng)88°10′～ 92°41′、北緯 20°34′～ 26°38′，東、西、北三面與印度毗鄰，東南與緬甸接壤，南瀕臨孟加拉灣。國土面積14.7 萬km2，海岸線長550 km。孟加拉國境內(nèi)地勢平坦，河網(wǎng)密布。地形以平原低地為主，占全國面積85%；東南部吉大港和東北部為丘陵地帶。全國地勢總體由北向南逐級向低傾斜，地面高程6～15 m，濱海地區(qū)地面高程為0～6 m，孟加拉國地形高程分布見圖1[1,2]。

圖1 孟加拉國地形示意圖Fig.1 Topography of Bangladesh

1.2 河流水系

孟加拉國是世界上河流最稠密的國家之一，被稱為“水澤之鄉(xiāng)”和“河塘之國”[1]。全國有大小河流405條(其中57條為國際河流)，總河長約2.4 萬km，主要為恒河、布河、梅格納河等三大水系。重要河流主要有恒河下游、賈木納河(布拉馬普特拉河下游)、梅格納河、卡納夫里河、提斯塔河等。湖泊眾多，星羅棋布，全國大約有近60萬個(gè)湖泊，平均密度為4個(gè)湖泊/km2。

恒河和布河兩條世界級大河下游河段穿過孟加拉國，并在該國瓜倫達(dá)(Goalunda)相匯后稱帕德瑪河(Padma 河)。兩條河流干流洪水特點(diǎn)及其遭遇特征與孟加拉國洪水災(zāi)害程度具有極為密切的關(guān)系。

恒河流域面積108.7 萬km2, 其中在孟加拉國境內(nèi)面積僅4.6 萬km2，占全流域面積的4%，占孟加拉國面積的32%。恒河進(jìn)入孟加拉國境內(nèi)后，在左岸接納了支流Mohananda，分流出汊河Baral和 Ichamati；在右岸分出汊河Mathabhanga河、Hasina河、Kobadak河、Garia河和Chandana河。恒河汊河中Garia河相對較大，其他各汊河規(guī)模較小。恒河于哈丁鐵路橋處設(shè)有Hardinge Bridge水文站，該站為恒河干流的控制性水文站。布河與恒河匯流后的padma起始河段布設(shè)有Baruria水文站。

布河流域面積55.3 萬km2，其中在孟加拉國境內(nèi)3.9 萬km2，占全流域面積的7%，占孟加拉國面積的27%；布河進(jìn)入孟加拉國后，受地形條件影響，主要支流Dudhkumar河、Darla河、Tessta河、Atrai河均位于河道右岸，布河左岸主要為汊流Old-Brahmaputra河和Dhaleswali河。其中，布河主要支流中，Dudhkumar河、Darla河、Tessta河三大支流在孟加拉國境內(nèi)也均位于各自的下游河段，三條支流均于Bahadurabad站以上匯入布河干流，Old-Brahmaputra河為布河最主要的汊河，布河于Old-Brahmaputra河汊流口下游處設(shè)有Bahadurabad水文站，該站為布河干流的控制性水文站。

布河和恒河的把口站分別為Bahadurabad水文站和Hardinge Bridge水文站，布河和恒河匯合后的帕德瑪河控制性水文站為Baruria水文站，是本次洪水特性分析的主要依據(jù)水文站，洪水特性分析所依據(jù)的洪水資料系列長度，布河Bahadurabad水文站為1956-2016年(1971年資料缺失)，恒河Hardinge Bridge水文站為1934-2016年(1971年資料缺失)，帕德瑪河Baruria水文站為1966年-2016年(1971年和1979年資料缺失)。

孟加拉國主要水系及主要依據(jù)水文站分布示意圖見圖2。

圖2 孟加拉國主要水系及重要水文站分布示意圖Fig.2 Main river system and important hydrological station of Bangladesh

1.3 洪水災(zāi)害

孟加拉國地處恒河、布拉馬普特拉河和梅格納河形成的三角洲上，以國土面積14.8 萬km2(占三大河流流域面積7%的)接納三大河流流域面積約200 萬km2的來水[1]，其中，恒河、布河兩大河流的流域面積164 萬km2，而兩大河流在孟加拉國境外流域面積占比達(dá)95%。由于汛期上游來水量巨大，孟加拉國境內(nèi)85%的國土面積為平原低地，且土質(zhì)疏松，抗沖刷能力弱，加上亞洲夏季風(fēng)的強(qiáng)對流降雨，使得該國成為世界上洪災(zāi)肆虐最頻繁的地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，孟加拉國每年有將近1 萬hm2的土地毀于河水侵蝕，有約100萬人受到河水侵蝕的影響。而布河和恒河流域的洪水淹沒區(qū)則為全國社會經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的區(qū)域，布河與恒河沿岸洪水災(zāi)害的發(fā)生對孟加拉國的影響是最為嚴(yán)重的。例如1974年、1987年、1988年、1998年、2007年等多個(gè)年份，孟加拉國布河或恒河沿岸均發(fā)生了不同程度的洪水災(zāi)害。

2 孟加拉國布河和恒河洪水成因、類型及來源分析

2.1 孟加拉國布河和恒河洪水季節(jié)及成因

受喜馬拉雅山脈融雪徑流的影響，每年從3月份開始，布河水位開始上漲，從而形成布河第一次小洪水，該時(shí)期洪水為融雪型洪水；5月份以后，進(jìn)入季風(fēng)雨季節(jié)，布河和恒河洪水則主要由暴雨形成，季風(fēng)雨帶可在布河和恒河流域廣大的范圍內(nèi)移動，使得布河和恒河流域均成為世界強(qiáng)降雨區(qū)域[3-4]；可見，布河和恒河洪水主要由汛期暴雨形成。季風(fēng)雨帶在布河、恒河流域內(nèi)位置的變化影響了暴雨洪水在兩河的時(shí)空分布，通常情況下，季風(fēng)雨洪水最先發(fā)生在布河，布河第一次洪峰一般發(fā)生在5月或6月，而恒河的洪峰相對較晚，一般為6月。布河的洪水期相對較長，高水位可持續(xù)至10月下旬，恒河的洪水可持續(xù)至10月中下旬，洪水期長度相對布河較短。

2.2 孟加拉國布河和恒河洪水類型

孟加拉國境內(nèi)布河和恒河河段均處于兩條大河的下游末端，汛期受季風(fēng)雨的影響，孟加拉國境內(nèi)布河和恒河流域洪水可分為兩類：

(1)干流季風(fēng)雨洪水：該類型洪水實(shí)為過境洪水，主要來自布河和恒河孟加拉國以上的廣闊流域，由季風(fēng)季節(jié)降雨產(chǎn)洪匯集而成，洪水漲水相對緩慢，漲水期可達(dá)數(shù)周。如果季風(fēng)雨同時(shí)發(fā)生在布河和恒河兩條大河流域，兩條大河的洪水洪峰遭遇時(shí)，將會導(dǎo)致孟加拉國境內(nèi)大面積區(qū)域被漫溢洪水淹沒，產(chǎn)生嚴(yán)重的洪災(zāi)，該類洪水對孟加拉的影響最為嚴(yán)重。典型的如1955年、1988年和1998年洪水。

(2)本地暴雨澇水：該類型洪水實(shí)為孟加拉國境內(nèi)的本地澇水，是由于布河、恒河外河水位高于沿河平原區(qū)地面高程，當(dāng)?shù)乇┯戤a(chǎn)流超出了當(dāng)?shù)睾泳W(wǎng)的排水能力，集水區(qū)域的雨洪難以順利排出，從而導(dǎo)致了當(dāng)?shù)貪乘e滯，洪澇災(zāi)害的發(fā)生。

2.3 孟加拉國布河和恒河洪水來源

孟加拉國布河的Bahadurabad水文站和恒河的Hardingbridge水文站分別是布河和恒河最下游的水文測站，匯集了布河和恒河的絕大部分流域面積的徑流洪水。通過對布河、恒河大、中、小洪水年份的最大30日洪量的統(tǒng)計(jì)分析，布河的最大30日總洪量約有92%左右來自Bahadurabad站，而孟加拉國境內(nèi)Bahadurabad站以下的布河沿岸支流匯入的洪量則占比較??；恒河的最大30日總洪量則幾乎全部來自Hardingbridge站，恒河Hardingbridge站以下河段匯入恒河干流的洪水量則相對更加微小。

由上述分析可見，孟加拉國布河和恒河的洪水主要來源均是由境外廣大流域的暴雨洪水匯集至干流后流入孟加拉國境內(nèi)而成，而孟加拉國境內(nèi)布河和恒河流域本地暴雨產(chǎn)洪相對兩條大河干流的洪水量則占比很少。因此，孟加拉國布河和恒河沿岸區(qū)域面臨著巨大境外入?yún)R洪水的威脅，布河和恒河干流洪水的綜合影響是對孟加拉國洪水的致災(zāi)性起關(guān)鍵作用的因素，而孟加拉國境內(nèi)的支流洪水作用則相對較小。

3 孟加拉國布河和恒河洪水過程特征分析

3.1 孟加拉國布河和恒河洪水峰量特點(diǎn)

布河和恒河的干流洪水通常具有峰高量大、持續(xù)時(shí)間長和致災(zāi)性強(qiáng)的特征[3]。

根據(jù)布河Bahadurabad站1956-2016年最大洪峰流量系列統(tǒng)計(jì)分析，Bahadurabad站多年平均最大洪峰流量值為68 300 m3/s，1998年9月8日實(shí)測最大洪峰流量為105 249 m3/s；對恒河Hardinge Bridge站1934-2016年最大洪峰流量系列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Hardinge Bridge站多年平均最大洪峰流量值為50 400 m3/s，1998年9月9日實(shí)測最大洪峰流量為79 059 m3/s；中國長江1998年也發(fā)生了全流域性大洪水[5]，大通站于8月2日發(fā)生的實(shí)測最大洪峰流量為82 300 m3/s，見圖3，可見，布河與恒河洪水洪峰流量與我國長江的洪水洪峰流量量級相當(dāng)，洪峰流量巨大。

根據(jù)對布河Bahadurabad站和恒河Hardinge Bridge站實(shí)測洪水資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，布河Bahadurabad站多年平均徑流量6 451 億m3，最大30日洪量可達(dá)年徑流總量的25%～30%；恒河Hardinge Bridge站多年平均徑流量3 522 億m3，最大30天洪量則可達(dá)年徑流總量的30%～45%，可見，布河和恒河大洪水洪量巨大。

而從1954、1955、1970、1974、1984、1987、1988、1998、2004、2007等年份的大洪水看，布河、恒河干流在大洪水年份的洪水位高于警戒水位的時(shí)間在30 d以上，洪水期間，大流量洪水持續(xù)時(shí)間長，導(dǎo)致洪水淹沒區(qū)域也非常大，淹沒面積從36 800 km2到100 000 km2不等，占到了孟加拉國土面積的25%～68%，對沿岸區(qū)域帶來了嚴(yán)重的災(zāi)難。因此，布河、恒河大洪水具有持續(xù)時(shí)間長，致災(zāi)性強(qiáng)的特點(diǎn)。

圖3 布河、恒河與長江1998年實(shí)測最大洪峰流量對比Fig.3 Maximum flood peak of Brahmaputra, Ganges and Yangtze river in 1998

3.2 孟加拉國布河和恒河洪水峰型

經(jīng)對大洪水年份汛期實(shí)測洪水資料分析，布河干流控制斷面Bahadurabad站的洪水過程型式一般呈現(xiàn)為多峰型，而恒河干流控制斷面Hardingbridge站的洪水過程型式則可呈現(xiàn)為單峰型或多峰型。由于布河Bahadurabad站和恒河Hardingbridge站均位于河流的下游末段，且其上流域集水面積廣大，季風(fēng)雨帶在流域上游廣闊范圍內(nèi)不同的時(shí)空分布形勢會產(chǎn)生流域暴雨洪水不同的匯流組合形式，進(jìn)而導(dǎo)致下游的Bahadurabad站和Hardingbridge站洪水峰型也呈現(xiàn)出多種不同的型式。

根據(jù)布河實(shí)測洪水資料，布河Bahadurabad站在大洪水年份，洪水峰型一般都呈現(xiàn)為連續(xù)多峰型，汛期一般都可發(fā)生2次以上的洪水過程，大流量洪水可持續(xù)占據(jù)汛期大部分時(shí)間，期間可跌宕起伏發(fā)生數(shù)次規(guī)模不等的洪峰。如1998年特大洪水年份，在7月4日至9月12日連續(xù)兩個(gè)多月的時(shí)間里，洪水流量都維持在60 000 m3/s以上，期間先后發(fā)生了4次規(guī)模不等的洪峰。

恒河汛期洪水峰型則更為豐富。根據(jù)恒河實(shí)測洪水資料， Hardingbridge站年最大洪峰流量在70 000 m3/s以上的特大洪水年份，洪水峰型一般呈單峰型或雙峰型，如Hardingbridge站1998年和1988年分別發(fā)生了實(shí)測最大洪峰流量79 059和71 800 m3/s，該兩年汛期洪水均呈單峰型；而1961年和1987年Hardingbridge站分別發(fā)生了實(shí)測最大洪峰流量73 200和75 800 m3/s的特大洪水，該兩年汛期洪水均呈雙峰型。對于其他大洪水年份，洪水峰型則可呈現(xiàn)出各種型式，如1982年，Hardingbridge站實(shí)測最大洪峰流量為61 600 m3/s，該年汛期洪水呈典型的單峰型；而1969、1976、1978、1980、1983、1987、1996、2016年等多個(gè)大洪水年份，汛期洪水均呈雙峰型；另有1984、1986、1999、2000、2001、2003、2007、2008年等多個(gè)大洪水年份，汛期洪水則呈現(xiàn)為多于2次洪峰的多峰型。

布河Bahadurabad站和恒河Hardingbridge站汛期典型洪水過程線見圖4。

圖4 布河Bahadurabad站和恒河Hardingbridge站汛期典型洪水過程線Fig.4 Typical hydrograph of Bahadurabad station at Brahmaputra and Hardingbridge station at Ganges

3.3 孟加拉國布河和恒河年最大洪水發(fā)生時(shí)間及遭遇特征

對布河Bahadurabad站、恒河Hardingbridge站和帕德瑪河Baruria站實(shí)測年最大洪峰發(fā)生時(shí)間情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見表1，從表中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可見，布河Bahadurabad站年最大洪峰主要發(fā)生于7、8、9月份，尤以7月份發(fā)生最多，占統(tǒng)計(jì)年份的50%，8月份次之，占統(tǒng)計(jì)年份的35%；恒河Hardingbridge站年最大洪峰主要發(fā)生于8、9月份，尤以9月份發(fā)生最多，占統(tǒng)計(jì)年份的53.7%，8月份次之，占統(tǒng)計(jì)年份的43.9%；帕德瑪河Baruria站洪水由布河和恒河洪水匯合組成，年最大洪峰發(fā)生于7、8、9月份，其中8月份發(fā)生最多，占統(tǒng)計(jì)年份的47.0%，9月份次之，占統(tǒng)計(jì)年份的31.4%，7月份相對較少，占統(tǒng)計(jì)年份的21.6%。通過表1中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也可看出，布河的最大洪峰出現(xiàn)時(shí)間一般早于恒河，布河與恒河洪水最有可能在8月份遭遇，其次，9月份也有一定的遭遇可能性。根據(jù)對布河和恒河歷年洪水?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，布河的最大洪峰出現(xiàn)時(shí)間早于恒河的年份約占統(tǒng)計(jì)年份的九成，僅有一成左右的年份內(nèi)恒河洪峰早于布河；有部分年份洪水中，布河和恒河的洪峰在10 d內(nèi)進(jìn)行了遭遇，如1984、1987、1998年大洪水年份及其他一些中小洪水年份，共計(jì)16 a，占統(tǒng)計(jì)年數(shù)的26.7%。

表1 布河、恒河、帕德瑪河年最大洪峰發(fā)生時(shí)間統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Month of annual maximum flood peak of Brahmaputra, Ganges and Padma river

布河與恒河大洪水的遭遇特性對孟加拉國洪水災(zāi)害程度影響重大。例如1998年，布河流域和恒河流域均發(fā)生了有資料記載以來的最大洪水，布河Bahadurabad站9月8日出現(xiàn)了最大洪峰流量105 249 m3/s，Hardingbridge站9月9日出現(xiàn)了最大洪峰流量79 059 m3/s，兩站最大洪峰幾乎同時(shí)發(fā)生，布河與恒河匯流之后的Baruria站則于9月9日出現(xiàn)了最大洪峰流量141 935 m3/s，成為有實(shí)測記錄以來布河與恒河洪水最嚴(yán)重的一次遭遇，也導(dǎo)致了孟加拉國境內(nèi)發(fā)生了最慘重的一次洪水災(zāi)害。

4 孟加拉國布河和恒河與中國長江和黃河水文特征比較

布河和恒河是孟加拉國最大的兩條河流，長江和黃河是中國最大的兩條河流，根據(jù)對孟加拉國布河和恒河水文特征的研究，以及長江流域綜合規(guī)劃和防洪規(guī)劃[6、7]、黃河流域綜合規(guī)劃和防洪規(guī)劃等有關(guān)成果[8、9]，主要以布河Bahadurabad水文站、恒河Hardinge Bridge水文站、長江大通水文站、黃河花園口水文站等為依據(jù)站進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從流域面積、河流長度、徑流、洪水、泥沙特征值等方面將孟加拉國布河和恒河與中國的長江和黃河兩大河流進(jìn)行了比較，詳見表2，通過表中數(shù)據(jù)可見，在流域面積和河長方面，孟加拉國布河和恒河與我國的長江和黃河量級相當(dāng)，均屬世界級大江大河；從徑流、洪水、泥沙方面看，孟加拉國布河和恒河與我國長江的量級相當(dāng)，我國黃河的徑流量級相對小很多、洪水量級也相對較小、而泥沙量級則相對大很多。

表2 布河、恒河、長江、黃河水文特征比較Tab.2 Comparison of hydrological characteristics of Brahmaputra, Ganges, Yangtze and Yellow river

5 結(jié) 語

孟加拉國位于南亞次大陸東北部的恒河、布拉馬普特拉河和梅格納河形成的三角洲，由于其獨(dú)特的地理位置和地形地貌特點(diǎn)，使得孟加拉國三面(東、西、北)入流，一面(南)臨海，成為布河、恒河、梅格娜河三大河流洪水入海前天然滯蓄的“水盆”，尤其是布河與恒河流域，以本國境內(nèi)僅占全流域5%左右的面積匯聚了境外流域95%面積的大量洪水，從流域的自然演變角度來看，孟加拉國本就是布河與恒河流域尾閭的天然滯洪區(qū)域。每年6-9月，受印度洋季風(fēng)氣候影響，季風(fēng)雨帶在布河和恒河流域廣大的范圍內(nèi)移動，大量的洪水匯流至孟加拉國布河和恒河干流，構(gòu)成了布河和恒河干流洪水的主要來源，形成的布河和恒河洪水通常具有峰高量大、歷時(shí)長、致災(zāi)性強(qiáng)的特征。暴雨在布河和恒河流域不同的時(shí)空分布形勢導(dǎo)致了布河和恒河不同的洪水峰型和洪峰發(fā)生時(shí)間的差異；布河Bahadurabad站汛期洪水過程多呈現(xiàn)為多峰型，而恒河Hardingbridge站汛期洪水過程可呈單峰型、雙峰型或多峰型；布河Bahadurabad站年最大洪峰以7月份發(fā)生最多，恒河Hardingbridge站年最大洪峰以9月份發(fā)生最多，均可達(dá)到統(tǒng)計(jì)年數(shù)的一半以上；布河的最大洪峰出現(xiàn)時(shí)間一般早于恒河，布河與恒河洪水最有可能在8月份遭遇，9月份也有一定的遭遇可能性，兩河洪水的遭遇特性對孟加拉國洪水災(zāi)害程度影響重大。最后，將孟加拉國布河和恒河與中國長江和黃河水文特征進(jìn)行了比較。