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第4章 气候、降水与洪水(3)

1954年长江、淮河大水,5~7月降雨量600毫米以上雨区面积达148万平方千米,长江宜昌站最大洪峰流量6.68万立方米/秒,汉口站以上60天洪水总入流3830亿立方米;淮河最大30天洪量531亿立方米,中渡站最大洪峰流量1.07万立方米/秒。

第二,中历时区域性洪水。主要发生在中部和东部地区,这类暴雨洪水主要由一两次大暴雨形成, 历时一般3~7天,雨区范围一般在10万~20万平方千米,形成的洪水洪峰高、洪量较大。如1870年7月长江上中游暴雨洪水,嘉陵江中下游、长江干流重庆至宜昌河段出现数百年来的最高洪水位,宜昌洪峰流量达10.5万立方米/秒,是宜昌河段自1153年以来的最大洪水;1958年7月黄河中游连降暴雨,花园口洪峰流量达2.23万立方米/秒;1963年8月海河南系特大暴雨,7天降雨总量超过500毫米的面积4.38万平方千米,降水总量600亿立方米,8月份径流量达301亿立方米;1975年8月淮河流域西南部山区特大暴雨,暴雨中心强度特别大,笼罩面积虽只有4.3万平方千米,降水总量却达201亿立方米,形成特大洪水,板桥水库(集水面积768平方千米)按雨量推算的最大入库流量达1.3万立方米/秒,相当于600年一遇。

第三,短历时局地洪水。主要发生在中、西部山丘区,降雨历时一般只有几小时至十几小时,常伴有雷暴或冰雹,雨区范围一般较小。

如1976年7月5日发生在甘肃宕昌县化马的暴雨,3小时降雨343毫米,雨区范围仅50平方千米,区内一条集水面积仅14平方千米的小河产生了867立方米/秒的洪峰流量,接近同面积流域洪峰流量的世界纪录。

发生于山丘区的暴雨洪水常形成山洪,虽然山洪的范围通常较小, 但具有突发性、涨落快、涨幅大、流速急、冲刷力强的特点,破坏性极强,常造成严重的人员伤亡,危害极大。山洪还常携带大量泥沙和砾石形成泥石流,来势更为迅猛,破坏力更大。我国山丘区中约有2/3的区域均有发生山洪的记录。泥石流易发地区主要分布在青藏高原及西南山区,华北和东北的部分山区,台湾、海南等地亦有零星分布。

暴雨洪水的特点决定于暴雨,也受流域下垫面条件的影响。暴雨洪水一般有如下特点:

1.涨落较快暴雨洪水一般涨落较快,起伏较大,具有很大破坏力,尤其是特大暴雨形成的洪水常可造成严重的洪涝灾害,导致巨大的经济损失,人员伤亡以及对生态环境的破坏。

其中较为典型的如1963年8月海河流域发生的特大暴雨,暴雨中心河北省内邱县獐么站7天降雨量达2050毫米,为我国大陆7天雨量最大记录,海河南系大清河、子牙河、南运河发生海河流域有记录以来最大洪水,洪灾直接经济损失约60亿元。1975年8月淮河上游发生特大暴雨,暴雨中心河南省泌县林庄最大24小时雨量1060.3毫米,3天雨量1605.3毫米,强度之大,超过了我国大陆上历次实测暴雨记录,淮河支流洪汝河、沙颍河发生特大洪水,两座大型水库垮坝,下游7个县城遭到毁灭性灾害。1935年7月长江中游发生历时5天的特大暴雨,暴雨中心湖北省五峰3天雨量1076.7毫米,为长江流域目前历时降雨量最高记录。长江中游南北两侧同时发生特大洪水,致使堤防大量溃决。死亡人米达14.2万。

2.空间分布不均匀性我国各地最大洪峰流量的地域分布不均匀,差别悬殊。量级最低的西部青海、新疆部分地区每1000平方千米的最大流量不足100立方 米/秒。量级最高的东部山区及沿海丘陵每1000平方千米最大流量可以达到8000立方米/秒以上,东西之差可达80倍以上。此外可从东北小兴安岭,吉林哈达岭向西延伸至阴山,经贺兰山直至四川康定、云南腾冲可以绘出一条每1000平方千米最大流量为1000立方米/秒的等值线,这条线的位置与年最大24小时点雨量均值50毫米等值线位置接近,此线以东为我国主要暴雨洪水频发区,以西基本为暴雨洪水少发区。

3.季节变化明显

暴雨洪水具有明显的季节性。

一般是夏秋季洪水频频发生,洪水峰高量大。冬季大多数地区很少发生洪水。发生洪水的季节称为汛期。

我国汛期季节变化的一般趋势是随纬度增高而错后,汛期长度随纬度增高而缩短。全国汛期最长的为江南地区,历时长达5~6个月,华北地区汛期最短约1个月。南方的珠江流域与北方黄河上游、渭河、汉江上游、嘉陵江等河流都有明显双汛期,南方汛期分前汛期和后汛期,北方汛期分伏汛和秋汛。

江南丘陵地区、闽浙赣地区自3月下旬即开始进入汛期,是全国入汛最早的地区。4~6月华南出现前汛期,长江中下游出现梅雨,华南地区开始产生洪水,有时还可形成特大洪水。如1982年5月北江洪水,1994年6月西江北江洪水。

江南梅雨期暴雨持续时间长,雨区分布广,容易造成大范围的洪涝灾害,如果与后期暴雨衔接,前后期洪水遭遇,则会形成特大洪水,如1954年和1998年长江中下游特大洪水。7、8两月为汛期全盛期,在此期间各地区洪水频频出现,七大流域特大洪水也都出现在这一季节。

如1915年珠江特大洪水,1931年和1954年江淮特大洪水,1958年黄河特大洪水,1963年海河特大洪 水,1988年辽东特大洪水,1998年松花江特大洪水。汛期结束最晚的是汉江、嘉陵江流域,迟至10月上旬。如1975年10月嘉陵江洪水,1983年10月和2003年10月的汉江洪水。

以上只是洪水季节变化的一般规律,而一些特大洪水,往往是天气异常情况下发生的,不仅洪水量级很大,洪水季节也会出现反常情况。例如长江宜昌站,大于6万立方米/秒大洪水,90%以上发生在7月上旬至8月中旬,而120多年实测系列中,最大的一次洪水发生在1896年9月。再如汉江安康大洪水,主要发生在7月(伏汛)和9月(秋汛),但历史上最大的洪水1583年洪水却发生在6月12日,而6月通常是该地区旱季,径流量最小。

4.年际变化大我国洪水年际变化比暴雨更大,最大洪峰流量与多年平均值的比较,在一定程度上可以反映出流量变化幅度,全国大中河流代表性河段统计资料表明,长江以南地区两者比值为2~3,较为稳定。淮河、黄河中游比值为4~8,海河流域、辽河流域最不稳定,比值达5~10,某些支流甚至更大,如海河流域漳河观台站两者比值达18.5,中小河流这种倍比数值有的还更大。对比河流历年最大和最小年洪峰流量的比值,可进一步看出洪水年际剧烈变化,北方河流比值一般大于南方河流,海河流域洪水年际变化尤为突出,流域内几条较大河流控制性大水库测站,历年最大和最小年洪峰流量比值为42~856倍,一些中小河流年际变化更大,如洺河的临洺关站1963年的洪峰流量为1.23万立方米/秒,而前一年即1962年最大洪峰流量仅为5.1立方米/秒,两者比值达2412。洪水年际变化不稳定,常遇洪水与偶尔发生的稀遇洪水,量级悬殊,这给防洪减灾带。

5.具有准周期性

洪水的时间变化过程存在有周期性而又不重复的性质,一般称为准周期的性质,如每年的汛期和非汛期。每条河流都有汛期,但每年的入汛时间、汛期长短都是不同的,如江淮梅雨,季节性很强,一般年份为6月中下旬入梅,7月上中旬出梅,梅雨时间为20天左右。但各年梅雨期出现时间相差很大,梅雨开始时间早的为5月下旬(1896年),晚的要到7月上旬(1952年)。前后相差一个月左右,梅雨期平均为20多天,有些年份梅雨期只有3~4天(2006年),长的可达40多天(1954年)。

通过长期观测,河流洪水一个时期频频发生,另一个时期则很少发生,这种高频期与低频期呈阶段性的交替变化,如海河流域1880~1899年20年间发生了13次灾害性洪水,1900~1949年50年间发生了10次灾害性洪水。20世纪50~60年代又进入洪水频发期,自1963年大洪水之后,海河流域又很少出现灾害性洪水,进入低发期。其他河流情况也相类似,只是持续时间有长短区别。

我国洪水的主要特点我国洪水的主要特点我国向来就是一个多暴雨的国家,除了西北个别省份、自治区之外,几乎所有的地区都会有暴雨出现。

我国属于季风气候,从晚春到盛夏,北方的冷空气且战且退。冷暖空气频繁交汇,于是就形成了一场场的暴雨。总体而言,我国洪水有以下几个特点:

1.季节性明显,时空分布不均匀随着副热带高压北移、南撤的这一过程,夏季我国的雨带也是南北移动的,出现了明显的季节性特点。

一般情况下,4~6月上旬,雨带主要分布在华南地区。6月中旬~7月上旬,这是长江、淮河和太湖 流域的梅雨期。7月中旬至8月,雨带又开始从江淮北部移到华北和东北地区。9月,副热带高压开始南撤,随即雨带也开始相应地南撤。

在一些特殊的年份也可能会出现洪水,比如汉江等地的秋汛。

我国大部分地区的降雨季节性非常明显。此外,当台风登陆我国和深入内陆的时候,高强度的狂风暴雨也会形成暴雨洪水。图25据统计,4~10月期间,我国大部分地区的降雨量占全年平均降雨量的70%以上,6~8月这3个月的降雨量甚至占到了全年平均降雨量50%左右。所以说,我国暴雨洪水多发生在春夏秋季节。

2.洪水峰高量大,干支流易发生遭遇性洪水由于我国的地形特点是东南低、西北高,这样就更有利于东南暖湿气流与西北冷空气的交汇和增强。

地面的坡度越大,植被覆盖条件越差,造成的洪流就越快,洪水的量级也越大。

与世界其他国家相比,在相同的流域面积内的河流,我国暴雨洪水的洪峰流量量级几乎是接近最大记录。

我国的几条主要河流面积较大,干支流洪水经常会遭遇在一起,再加上区间来水较多,洪峰叠加,就更容易形成峰值较大、规模较大的暴雨洪水。

3.洪水年际变化大

我国的七大流域洪水年际变化是非常大的,而且不同的年份洪峰流量也相差甚远,尤其是北方,要比南方更加明显。

例如长江以南地区,大水年的洪峰流量一般为小水年的2~3倍,而海河流域的大水年和小水年的洪峰流量相比甚至可以相差几十倍到上百倍。

4.大洪水的阶段性和重复性

根据大量的洪水调查研究发现,我国的主要河流大洪水在时空上具有阶段性和重复性的特点。

从时间上讲,一个流域出现大洪水的时序分布虽然看起来是不均匀的,但是通过较长时间的观察就会发现,在许多河流上的一个时期大洪水发生的频率较高,而另一时期则较低,频发期和低发期往往会出现阶段性的交替变化。除此之外,大洪水往往还会几年连续出现,具有连续性。

从空间上讲,我国暴雨洪水的发生与当地的天气和地形条件有着密切的关系,凡是近期出现大洪水的流域和区域,历史上一般也都曾经发生过类似的大洪水,重复出现暴雨洪水的现象是普遍存在的。比如1998年的长江大洪水,而之前的1954年,长江也发生过一次大洪水灾害。

山洪泥石流型

山洪泥石流是指含有大量泥沙、黏土、砾石、岩石等固体物质与雨水、地表水、地下水混合后,在沟谷地带产生移动或流动,并向沟谷坡下缓慢滑动或位移的洪流。与其他洪灾相比,泥石流突然爆发时,来势异常凶猛,造成的水土流失历时较短,具有强大的破坏力,对山区工农业生产、水利、交通、通讯等设施的危害更为严重,对人口密集的城镇和工矿区造成的危害更大。

山洪泥石流的发生除与地形和地质条件有关外,暴雨是诱发的重要因素。凡是山高坡陡,沟壑纵横,植被较差、土层薄,没有高大森林,也没有灌木丛林的山地,当遇有暴雨或大暴雨时,最容易发生泥石流。

据福建南平地区调查,在容易发生泥石流的地形和地质条件下,24小时降雨量达140毫米以上时,就有可能诱发泥石流。降水越强,出现泥石流的机会越多,灾害也越严重。

当24小时降雨量达300毫米以上时,会诱发形成较重和严重的泥石流。

在相同暴雨条件下,坡面坡度越陡,表层物质越疏松,植被条件越差,则越容易形成山洪泥石流。

滑坡、崩塌体落入江河形成的 巨大涌浪,会击毁对岸建筑设施和农田、道路,推翻或击沉水中船只,造成人身伤亡和经济损失。落入河流中的土石有时形成激流险滩,威胁过往船只、影响或中断航运。落入水库中的崩塌、滑坡体可产生巨大涌浪,翻越大坝冲向下游形成水害。有时,巨大的滑坡、崩塌还可引起轻微的地震(实际上是浅层地表发生的轻微震动,与地震有区别)。

我国的山洪泥石流主要分布在川滇山地、陇南山地、黄土高原南部、华北、西北山地等地区,此外在东北、华东、中南山地以及台湾、海南山地也有零星分布。

我国山洪泥石流灾害发生频繁,造成损失巨大。如1981年7月辽东半岛一次山洪泥石流造成664人死亡,铁路被冲毁,列车被颠覆。

2002年6月陕西省佛坪、宁陕发生特大暴雨,形成山洪泥石流,致使173人死亡,226人失踪,1.66万间房屋毁坏,直接经济损失19.46亿元。

山洪泥石流特点为:

1.突发性强,预测预防难度大。

山丘区暴雨常具突发性,降雨强度大,且山丘区坡高谷深起伏大,导致河流汇流快、流速大。从降雨至山洪灾害形成历时短,一般只有几个小时,甚至更短,很少达到或超过24小时,加上山丘区监测站网覆盖率低,给预测预防带来很大困难。

2.成灾快,破坏性强。泥石流具有强大的冲毁破坏能力。一场大中型泥石流爆发时,其流过路径上的所有设施、农田都会被一扫而光。

如1981年7月成昆铁路利子依达沟爆发山洪泥石流,其流速高达13.2米/秒,其中包含了大量的巨砾,直径8米以上者达数十块之多,泥石流冲毁铁路桥墩、桥面,使列车颠覆,300余人遇难。

3.季节性强、频率高。山洪泥石流是在暴雨的作用下产生的,因此其发生与暴雨发生在时间上具有高度一致性。我国的暴雨和特大暴雨主要集中在5~9月,山洪泥石流也主要集中在5~9月,尤其是6~8月主汛期更是山洪泥石流的多发期。

冰凌洪水型

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