2020年長江中下游干流高洪水位特點及成因分析

（長江水利委員會水文局，湖北武漢 430010）

2020年長江流域發生僅次于1954年和1998年的流域性大洪水，2020年7～8月長江干流發生了5次編號洪水［1-4］。2020年7月，長江干流沙市至大通江段水位全線超警；鄱陽湖發生流域性大洪水，修水、贛江、信江、饒河樂安河及昌江均發生超警洪水，湖區多站水位超歷史；長江下游支流滁河、青弋江、水陽江、巢湖發生超保證或超歷史洪水；長江下游干流馬鞍山至鎮江江段最高潮位超歷史。2020年8月，長江上游干流及多條支流發生較大洪水過程，岷江發生超歷史洪水；長江中下游干流、洞庭湖水系、鄱陽湖水系、滁河及巢湖等地區水位仍存在超警、超保證情況。長江中下游干流7月出現最高洪水位，具有水位高、歷時長、超警多、范圍廣、影響大等特征。監利以下江段表現最為突出，如監利站最高水位37.30 m，超保證水位0.07 m，歷史排位第3位；螺山站最高水位33.63 m，歷史排位第5位；漢口站最高水位28.77 m，歷史排位第4位；大通最高水位16.27 m，歷史排位第3位，為1998年以來最高水位。從影響時間及范圍看，長江中下游干流監利以下江段水位超警時間均在31 d以上，超警范圍及持續時間均超1998年同期水平。

本文以長江中下游干流沙市、螺山、漢口、九江、大通等控制站實測資料為基礎，在剖析高洪水位特點的基礎上，通過影響因素判別，分別從流域降水特征、前期來水情況、洪水地區組成、干支流洪水遭遇及下游頂托等方面，探討長江中下游干流高洪水位成因，以期更好地為長江中下游防洪減災工作提供技術支撐。

1 長江中下游高洪水位特點

2020年7～8月長江中下游干流高洪水位整體表現出漲勢迅猛、最高洪水位高、持續時間長、影響范圍廣等特點。表1為長江中下游主要控制站實測高洪水位。由表1可知，2020年長江中下游干流監利至大通江段主要控制站的最高水位列有實測記錄以來第2～5位，呈現出典型的高洪水位特征。7月中旬漢口至大通江段出現最高水位，7月下旬最高水位則向上游轉移出現在沙市至螺山江段。

表1 2020年長江中下游主要控制站實測高洪水位

受流域強降雨影響，2020年6月中下游干流水位開始快速上漲（見圖1），特別是6月下旬至7月上中旬，水位漲勢迅猛，沙市、監利、螺山、漢口、九江、大通等控制站最大日漲幅達0.45～1.42 m。在上游來水筑底、區間洪水沿程疊加基礎上，長江中下游干流水位全線超警，影響范圍極廣。特別是監利至大通江段，超警歷時長達31～59 d，超警范圍及持續時間均超1998年同期水平。監利站水位自2020年7月6日超警以來，一直維持高水位，總超警時間約34 d。城陵磯（七里山）站水位7月5日至9月1日共59 d超警，其中超保證5 d。漢口站水位6月19日起漲，7月7日突破警戒水位，7月12日達最高水位28.77 m，期間最大日漲幅0.56 m，此后維持高水位震蕩，于8月7日降至警戒水位，超警時間約31d。大通站水位6月20日起漲，7月6日超警，7月13日達最高水位16.24 m，最大日漲幅0.63 m，隨后水位下降，于8月10日退至警戒水位，超警時間約35 d。

2020年8月中下旬，長江上游發生較大洪水過程，三峽水庫出現2003年建庫以來最大入庫洪峰流量，致使中下游沙市至漢口江段水位相繼出現不同程度漲水過程，監利站最高水位超警最多，為1.12 m，蓮花塘站最高水位超警0.97 m。九江以下江段水位波動緩退，9月1日長江中下游干流水位全部退至警戒水位以下。

2 高洪水位成因分析

（1）梅雨期長、降水強度大、范圍廣。2020年6～8月長江中下游地區發生持續性極端梅雨降水，具有天氣過程多、間歇時間短、雨區重疊度高、累積雨量大等特點［5-6］，驅動流域性大洪水形成。2020年長江中下游梅雨期長達62 d，為1961年以來最長，其梅雨量約759 mm，較常年偏多20%，僅次于1954年［6-7］。超長的梅雨期給長江流域帶來豐沛的降水過程，6～8月長江流域主要發生12次強降水，降水過程頻繁，持續時間長，尤以7月降水強度最大。6～8月長江流域降水量約627 mm，較同期多年平均偏多30%左右，如表2所示。

長江流域2020年6月降水整體偏多，較多年平均偏多25.7%，雨區主要位于長江上游干流南部、長江中下游干流附近和鄱陽湖水系北部。流域降水量尤以中游干流、下游干流最為突出，分別偏多81.3%、56.0%，長江上游降水亦偏多15.0%，致使中下游干流水位持續快速上漲，江湖河槽較高水位筑底，調蓄能力降低。

圖1 2020年6～8月沙市、螺山、漢口及大通站洪水過程線

2020年7月多雨區主要集中在嘉陵江中下游、三峽區間及其南部、長江中下游干流附近和鄱陽湖水系北部，有5次強降雨中心均位于長江中下游干流附近，重疊度高。累計雨量大于300 mm的面積達52.8萬km2，大于500 mm的面積達14.2萬km2，幾乎每場降水過程都有大范圍暴雨發生，分布范圍廣。長江流域7月總降水量259.4 mm，較多年平均偏多55.4%，其中長江上游總降水偏多30.6%，在強降水影響下，先后形成3場編號洪水向下游傳播。同時，長江中下游降水強度更大，7月總降水量達317.9 mm，距平84.4%，尤以長中干區、鄱陽湖和長下干區降水偏豐明顯，較多年平均分別偏多129.6%，105.9%和153.5%。受持續性強降水影響，發生流域性大洪水且干支流洪水遭遇及下游來水頂托嚴重，助推了長江中下游最高水位的形成。

長江中下游地區相繼于2020年8月出梅，多雨區主要集中在長江上游岷沱江、嘉陵江流域，導致長江上游來水偏多26.2%。中下游流域降水整體偏少，河道水位主要受長江上游暴雨洪水過境影響，致使宜昌至九江江段水位有所復漲。

表2 長江流域各分區2020年6～8月降水統計

（2）前期河道偏高水位筑底，疊加中下游干流區間突出洪水。長江流域2020年6月降水量217mm，流域降水整體偏多，尤以中游干流區、下游干流區最為顯著。6月中下旬監利至大通江段水位開始持續上漲，相繼超過同期歷史均值，見圖2。中下游江段水位普遍偏高，致使河道調蓄能力減弱，為后期高洪水位的出現奠定了基礎。

2020年7月以來遭遇更大范圍的持續性強降雨，尤以長江中下游來水甚大，鄱陽湖、巢湖、滁河相繼發生超歷史洪水，洞庭湖發生超保證水位洪水。據漢口、大通站實測最大30 d（7月7日至8月6日）洪量統計（見圖3），漢口站最大30 d洪量以長江上游及洞庭湖水系來水為主，分別占50.2%和34.2%，其他區間水系占比約15.6%，長江上游來水量貢獻與中下游區間水量貢獻基本相當；而大通站除長江上游及洞庭湖水系來水占比較大外，鄱陽湖水系及漢口至九江區間亦占較大比重，分別為13.6%和7.2%，從而導致宜昌至大通區間洪量占比達53.2%，已超長江上游來水。因此，在流域6月來水偏豐形成高位筑底之勢的基礎上，7月上旬再迎來干流區間大洪水不斷匯入，進一步驅動河道高洪水位的形成。

圖2 6月螺山站和漢口站日均水位變化過程比較

（3）上游多場次洪水與中下游區間洪水遭遇疊加。圖4給出了2020年6～8月長江流域各片區洪水過程。由圖4可知，2020年7～8月長江上游來水整體偏豐，先后形成5場（1～5號）洪峰流量超50 000 m3/s的編號洪水過程。由于雨區重疊度高，各場次洪峰間隔時間較短，其中7月上、中、下旬各發生1次編號洪水，8月中旬發生2次編號洪水。各編號洪水經上游水庫群聯合調蓄，三峽水庫出庫流量控制在30 000～50 000 m3/s之間，削峰作用顯著。但由于各場次洪水間隔時間短，且期間長江中下游發生持續性極端強降雨，強雨帶長時間維持在長江中下游干流及鄱陽湖等區域，致使中下游宜昌至大通區間在7月中下旬形成峰高量大的洪水過程，恰好疊加遭遇長江上游編號洪水過程，合力助推長江中下游干流漢口以下江段出現最高水位。

圖3 漢口、大通站實測最大30 d洪量地區組成（單位：%）

2020年7月上中旬，長江上游形成1號洪水，經水庫調蓄后向中下游演進。期間遭遇洞庭湖、鄱陽湖及干流區間附近來水，其中鄱陽湖發生流域性超歷史大洪水，致使中下游水位漲勢迅猛，并全線超警，漢口至大通江段水位漲至最高，湖口水位甚至接近保證水位，形成江湖滿槽之勢。7月中下旬，長江上游又相繼形成2號和3號洪水，并不斷向中下游演進。此時遭遇鄱陽湖、洞庭湖和鄂東北及滁河、水陽江、青弋江、巢湖等地來水共同影響，在前期高洪水位尚未退去情況下，中游漢口以上江段水位開始返漲，沙市至螺山江段相繼出現最高水位，漢口至大通江段水位長時間維持高水位波動。

鄱陽湖水系于2020年6月下旬至7月上中旬期間共發生兩次致洪性大暴雨，強降雨中心集中于鄱陽湖區、饒河昌江等區域，鄱陽湖總入流最大7 d洪量221.5億m3，在1954～2020年系列中排位第5位，較歷史第1位的1998年少58.5億m3，但前期漢口站水位卻比1998年水位高3.21 m。由此說明，長江中游干流高水位與鄱陽湖入湖洪水遭遇嚴重，致使鄱陽湖出口湖口站最高洪水位達22.49 m（7月12日），接近保證水位22.5 m，歷史排位第2位，僅次于1998年洪水，詳見表3。

圖4 2020年6～8月長江流域各片區洪水過程

表3 鄱陽湖歷年大水年份最大7 d入湖洪水過程比較

洞庭湖水系于2020年6月下旬至7月上中旬期間亦發生致洪性大暴雨，洞庭湖總入流最大7 d洪量144.2億m3，在1951～2020年系列中排位第32位，較歷史第2位的2017年少110.6億m3，但前期監利站水位卻比2017年高3.25 m。由此表明，長江中游干流高水位與洞庭湖入湖洪水遭遇，致使洞庭湖出口城陵磯（七里山）站同期最高水位達34.56 m，超保證水位34.55 m，較2017年水位高0.16 m，見表4。

表4 洞庭湖歷年大水年份最大7d入湖洪水過程比較

2020年7月下旬長江干流高洪水位尚未消退，此時洞庭湖水系再次發生致洪性暴雨洪水過程，入湖洪峰流量約25 000 m3/s，恰好疊加遭遇長江3號洪水過程及長江干流高水位，在漢口水位頂托影響下，致使長江中下游干流水位返漲，螺山以上江段水位再次超保，出現最高水位。

2020年8月長江上游來水異常偏豐，三峽水庫出現2次大洪水入庫洪峰流量，分別為62 000 m3/s（8月15日）和75 000 m3/s（8月20日），經水庫群聯合攔蓄后繼續向下游演進，期間疊加遭遇洞庭湖水系及區間來水，中下游荊江、城陵磯至漢口江段相繼出現不同程度漲水過程，沙市、螺山站再次出現超警水位。由于此次漲水主要受上游洪水過程影響，遭遇的洞庭湖來水相對較小，且整個長江中下游干流處于退水態勢，故水位上漲幅度有限，但卻延緩了前期高洪水位的退水時間，特別以洞庭湖城陵磯江段最為明顯，其超警歷時長達59 d。

（4）下游頂托嚴重，洪水宣泄不暢。長江中下游干流水位不僅受上游來水量驅動，還受支流匯入及湖泊出流頂托等因素影響［8-10］。由于2020年長江中下游梅雨期較往年偏長，受局部降水影響，長江上游洪水與洞庭湖、鄱陽湖及區間來水均在7月遭遇，且中下游洪峰略早于上游，易導致中下游河段前期水位偏高，河湖頂托作用加強。

圖5 長江中下游主要控制站水位流量連時序變化曲線

漢口、九江站實測最大30 d洪量的時間均為2020年7月7日至8月6日。現以該時段為例，繪制了螺山、漢口、九江、大通等站水位流量連時序變化曲線，見圖5。由圖可知，各站基本呈繩套曲線變化，且在未遭遇中下游區間洪水前（7月7～11日時段），水位流量曲線呈良好的單一關系。2020年7月13日至8月1日，恰逢遭遇長江中下游區間洪水，特別是洞庭湖、鄱陽湖、滁河、青弋江、水陽江、巢湖等支流大洪水，同時下游馬鞍山至鎮江江段最高潮位超歷史最高水位，又加重了下游的頂托影響。在下游洪水及高潮位頂托作用下，螺山至大通江段水位流量關系明顯左偏，繩套帶寬變大，河道泄流能力降低，致使長江中下游長時間出現高洪水位。

受上游來水及下游頂托影響，長江中下游干流水位呈上壓下頂之勢，進而影響河道泄流能力［11-15］。表5為漢口站歷史最高水位出現時長江中下游河段水面比降統計表。由表5可知，2020年漢口站最高水位雖排位第4位，但相應沙市至九江河段水面比降卻明顯偏低，尤以沙市至螺山江段最為突出。說明2020年下游水位頂托影響嚴重，沙市至九江河段整體水位偏高，河道泄流能力減弱，洪水宣泄不暢，進而驅動長江中下游干流長時間維持高水位。特別是在7月下旬漢口站高洪水位尚未消退背景下疊加上游及洞庭湖洪水，此時漢口水位過高對螺山以上江段形成強有力的頂托效應，共同助推沙市-螺山江段出現最高水位，并使城陵磯（七里山）江段長期維持超警水位。

表5 沙市至大通河段歷年河道水面比降比較

3 結論

本文基于實測資料，在剖析2020年長江中下游干流高洪水位特點的基礎上，通過成因判別及解析，得出如下結論：

（1）2020年長江中下游干流高洪水位具有漲勢迅猛、最高洪水位高、持續時間長、影響范圍廣等特點。漢口至大通江段最高水位出現在7月中旬，沙市至螺山江段出現在7月下旬。監利、九江、湖口和大通站最高水位排在歷史前3位。監利至大通江段水位超警時間均超過30 d，城陵磯（七里山）站水位超警時間達59 d。

（2）2020長江中下游梅雨期長達62 d，6～8月長江流域降水量較同期多年平均偏多30%左右。梅雨期長、降水強度大、范圍廣是造成中下游高洪水位的主要原因。6月來水偏多25.7%，形成中下游干流河道偏高水位筑底之勢，7月河道調蓄能力降低，而中下游區間突出大洪水不斷匯入，進一步驅動高洪水位形成。上中下游多場次洪水遭遇疊加，下游支流洪水及高潮位頂托嚴重，河道泄流能力減弱，洪水宣泄不暢，致使長江中下游干流形成長歷時高洪水位。