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1、湘北洞庭湖地区n洪涝灾害问题n湿地开发与保护洞庭湖区简介n洞庭湖区位于长江中游荆江以南,是以洞庭湖 为中心的广大河湖冲积平原区.面积为18 780 km2,其中湖南省占15 200 km2,占总面积的 80.9%,湖北省占3 580 km2.洞庭湖承纳湘江、 资水、沅水、澧水4水,吞吐长江,集水面积达 130104km2(图1),是具世界意义的湖泊。一、洞庭湖洪涝灾害的一般规律n1.洪涝灾害频率明显加快n2.高危水位持续攀升，高水位频率明显增加， 持续时间不断延长n3.灾情增大，损失越来越严重1.洪涝灾害频率明显加快历史上我国洪涝灾害十分频繁，自公元前206年至公元 1949年这2155年间发
2、生过较大洪涝灾害1092次，平均 每两年一次。历史上发生过的几次大洪水：1870年（清同治九年）长江流域大洪水是以上游干流来水为主 的特大洪水1931年全国性的大水灾是由气候反常，长时间的降雨造成的1954年长江发生了全流域性的大洪水，长江中下游洪水与川水 遭遇1998年是继1954年以来的又一次全流域性大洪水洪涝灾害频率明显加快n把洪涝灾害分为特大洪涝与一般洪涝两级,分 别统计了各阶段洪涝发生的频率,发现湖区洪 涝日趋频繁,特别是特大洪涝有加速发展之势, 各时期频率比前一个时期依次增长4.3%、 6.1%和20.0%。雨 情 1998年长江流域的雨情 1998年，长江以南地区暴雨日数多，强度
3、大，降雨持续 时间长、范围广。汛期，长江流域降雨大致分为4个阶段，6 月12-26日，降雨集中在鄱阳湖区和洞庭湖区，一般降雨300- 800毫米；6月27-7月15日，降雨集中在四川、重庆、鄂西北 等地，降雨100-300毫米；7月20-32日，降雨集中在长江中下 游沿江地区，一般降雨200-500毫米；8月1-27日，降雨集中 在长江上游、三峡区间，一般降雨200-500毫米。1998年6-8 月长江流域平均降雨量为670毫米，比多年同期平均值多183 毫米，偏多37.5%。水 情1998年长江流域的水情1998年长江流域相继遭受特大洪水，长江干流先 后出现8次洪峰，中游河段及洞庭湖、鄱阳湖
4、水位多次 超历史最高水位。在19条主要支流中，有一些水文站 最大流量和最高水位均超过实测历史记录。长江中下 游超警戒水位时间大多在57-96天之间。3.灾情增大，损失越来越严重1998年长江流域灾情 1998年洪水灾情的特点是人员伤亡少，经济损失大，堤 垸受灾严重。仅湖南、湖北和江西三省的直接经济损失就 达1090亿元，其中湖南329亿元，湖北384亿元，江西377 亿元。鄱阳湖区受灾面积达44.08万公顷，受灾人口103.9 万人。湖北省长江干流844.2千米的河段内，溃口和蓄洪堤 垸的土地面积达932平方千米，受灾人口44.6万人，受灾耕 地面积5.93万公顷。人类对大自然的每一次胜利 ,
5、自然界都报复了我们。恩格斯 1998年夏长江汛期流量总体上小于1954年, 但1998年长 江中下游洪水位大大超过了1954年的水位。 看下图洞庭湖的变化，分析其成因及其影响。灾害的发生与人类的关系多年来，由于盲目开垦砍伐，使植被大面积丧失，造 成水土流失、江河泥沙淤积，河床抬高。50年代初，长江 流域的水土流失面积已达29万平方公里，到了90年代，已 升至56万平方公里，四十年来水土流失面积增加了近一倍 ，年土壤侵蚀量24亿吨。其中上游地区水土流失面积35万 平方公里，年土壤侵蚀量16亿吨。水土流失在中下游造成 更多的“悬河”、“悬湖”。目前长江的荆江河段河床已高出两 岸8米，黄河下游河床已
6、高出河岸412米，这两处河段， 事实上已成为“悬河”，一旦河堤决口，后果将不堪设想。洪涝灾害的发生与人类不合理的生产活动 破坏了自然环境有重要的关系。与此同时，由于人为的围湖造田，加之上 游挟带的泥沙淤积，致使湖面急剧萎缩，调蓄 能力大幅下降。如洞庭湖50年代处面积为4300 平方公里，现在仅为2600平方公里，湖面缩小 了25；调蓄水量也由原来的293亿立方米， 下降到现在的178亿立方米，减小了110多亿立 方米。又如鄱阳湖1954年面积为5000多平方公 里，现仅为3900平方公里，湖面缩小了15以 上。据不完全统计，50年代后，长江中下游湖 泊面积消失了45%，损失蓄水容积560多亿立
7、方 米。二、洞庭湖洪涝灾害的基本原因n1.地貌背景：特有的地形结构西北向东南倾斜的蝶形盆地本区暴雨径流汇集、湖南四水洪峰集中汇合、 长江三口汇流。2.洞庭湖区特大洪涝对厄尔尼诺的响 应机制n厄尔尼诺(El Nino)是指赤道东、中部太平洋海水温度异常升高的一种自然现象.它的发生会在 全球引起一系列大气环流和天气的异常.湖区 特大洪涝灾害也与之关系密切。湖区特大洪涝灾害80%发生在厄尔尼 诺次年n1960年以来的厄尔尼诺年为:1963、1965、 1969、1979、19821983、1986、1987、 19911992、1993、19941995、 19961998年.n同期,湖区发生特大洪
8、涝灾害的年份有1964、 1966、1969、1970、1973、1977、1980、 1983、1988、1991、1993、1995、1996、 1998、1999年.n二者对应分析可知,湖区特大洪涝灾害80%发 生在厄尔尼诺次年。特大洪涝灾害与厄尔尼诺的响应机制 （厄尔尼诺次年副高强度增强，位置 偏西北）n特大洪涝灾害与厄尔尼诺的可能响应机制是: 西太平洋副热带高压(简称“副高”)的强弱和进 退是湖南季风降水的关键因素.在厄尔尼诺次 年湖区出现洪涝,与500 hPa上副高在强度和位 置方面发生较明显的变化有关。在厄尔尼诺次年49月副高强度都比厄 尔尼诺年有所增强（面积指数和强度 ）n(1
9、)在厄尔尼诺次年49月副高强度都比厄尔尼 诺年有所增强.赤道东太平洋海温与副高有密 切联系,副高变化落后海温变化数月之久.由于 赤道海温(SST)最大正距平出现时间一般为冬 季,故副高变化应以次年汛期较为显著。n统计500 hPa环流特征量资料发现,在厄尔尼诺 次年49月各月的副高面积指数平均值均大于 厄尔尼诺年(图2).前者副高面积指数的总平均 值为19.3,而后者仅17.0,n副高强度指数的情况与此类似。图2 厄尔尼诺年与次年49月副高平 均面积指数比较厄尔尼诺次年厄尔尼诺年厄尔尼诺次年47月间副高脊线平均位 置比厄尔尼诺年偏西北n(2)在厄尔尼诺次年47月间各月副高的平均西 伸脊点位置(
10、E)均比厄尔尼诺年偏西,而且这4 个月中平均每月偏西约7个经度.n此外,在厄尔尼诺次年45月副高脊线平均位置 比厄尔尼诺年偏北,前者的平均值为17N,后者 则为15N.厄尔尼诺次年副高的特征导致汛期降 水量的增加n厄尔尼诺次年副高的上述特征,有利于汛期降水量的增 加,因为它不仅为降水提供了充沛的水汽来源,而且使 雨带的移速减慢,降水强度加大,为产生特大暴雨和连 续暴雨提供了必要的条件。n例如1954年(厄尔尼诺次年)45月的副高强度比常年 同期偏强,脊线停留在1822N,并持续稳定达3个半 月,同时副高平均西伸脊点位置在6月份明显偏西,为 100E,而历年同期平均位置在118.7E,即偏西了1
11、8.7 个经度.该年副高第一次季节性北跳推迟,汛期降水量 增加,酿成特大洪灾。雨季结束日期上也存在差异，厄尔尼 诺次年易为大水年n此外,由于厄尔尼诺次年与厄尔尼诺年在副高的强度和位置上存在 差异,因而使二者在雨季结束日期上也存在差异。n以岳阳站为例,统计厄尔尼诺及其次年的雨季结束日期,结果发现前 者的日期大致为7月9日,而后者则为8月5日,前后相差近1个月,故前 者易为非大水年,而后者易为大水年。n19971998年厄尔尼诺事件是130年来最强的一次,无论从厄尔尼 诺持续时间,还是Nino区海温正距平超过3的月数及海温正距平的 极值,均以19971998最强.此次厄尔尼诺事件始于1997年春夏
12、之交 ,一直延续至1998年初夏.作为本世纪最强厄尔尼诺事件,是造成 1998年湖区特大洪涝灾害的重要原因之一,使城陵矶水位创下 35.94 m的历史最高纪录(表1)。3 洞庭湖区特大洪涝年大气环流特征n查阅19511990年中湖区的9年特大洪涝年汛 期500 hPa图和汛期各月环流特征资料,初步得 出湖区特大洪涝年的环流形势有以下共同特征 :（1）西太平洋副高（时间和强度）n在特大洪涝年汛期,位于110120E的西太平洋副高脊线 位置都稳定处于1924N之间,且越过24N的时间大致与 城陵矶年最高水位出现时间相吻合.n这就表明,此时长江流域一带(本文中主要指湖区、四水流 域和上游东部地区)正
13、处于副高的西北边缘,盛行西南气流, 因此对上游地区可提供充足的水汽和强烈辐合的上升气流 ,有利于强降水的产生.各类洪涝时间长短不同反映在副高 脊线稳定维持1924N时间的长短也各有差异.一般稳定 维持20天至一个月,而长者达一个月以上。n副高脊线在1924N范围内,副高愈强,对长江中上游地区 形成降水愈有利.1998年副高是近40多年来最强的年份之 一,初夏副高位置比正常偏南,主要雨带位置也偏南.7月初 以来,副高位置偏北,受副高控制,南方出现了10多天的高温 天气.随后,由于副高南退和冷空气的共同影响,长江中下游 地区又出现较强降雨过程。(2)西风带形势稳定n湖南汛期的强降水过程大多数与西风
14、带有关,即西风带 低槽输送冷空气造成大雨和暴雨.在建国后特大洪涝年 汛期500 hPa高度图上,西风带环流具有以下共同特点:n在50N至70N的地区存在稳定的阻塞高压或高压脊, 南支西风位置比历年偏南,大致在30N至35N附近.因 而东亚西风带内不断有短波槽向东传播,造成一股股冷 空气不断南下进入长江流域,与北上的西南暖湿气流交 绥,形成一稳定的锋面,产生持续的、较大范围的强降 水过程。(3)印度低压偏强并持续稳定n各特大洪涝年汛期500 hPa高度图上环流形势 的另一特点是:n印度低压偏强并持续稳定.由于这个低压的存 在,使其东侧的西南气流与副高西侧的西南气 流汇合,将孟加拉湾的充沛水汽源源
15、不断地向 长江流域输送,为持续性降水和暴雨的产生提 供了充足的水汽条件。n综上所述,湖区特大洪涝年汛期环流形势总的 特征是形成了既有利于冷空气南下又有利于暖 湿气流北上,并使冷暖气流交绥于长江中上游 地区的气压场配置以及上述形势稳定的存在。4 洞庭湖区洪涝区域联系机制 （1） 概念模型n洞庭湖区洪涝灾害是在人为驱动力和自然驱动力共同 作用下不断演变而成。n.人为驱动力在于人口增长压力和短期经济利益驱动下 的筑堤、围垸、垦殖;n自然驱动力在于三口、四水来水来沙导致的淤塞河湖 、洲滩浮涨,从而造成洪水威胁和灾害。n二者相互作用而彼此加强,一方面使人口和财产向高洪 涝风险区推进,另一方面,使蓄水空间
16、(面积和容积)缩小 ,洪水位抬升,湖(堤)高垸低,洪涝威胁加剧,从而使洪涝 危害加剧,灾害损失严重(图3)n据19561995年资料统计,洞庭湖多年平均入 湖沙量1.621108t,来自四口(三口)的沙量占 81.3%;多年平均出湖沙量0.433108t,即年平 均淤积量1.188108t(或0.849108m3),占入湖 沙量的73.3 %.沙淤成洲,为人类围垦提供了条 件,而过度围垦则必然导致湖面加速萎缩,湖容 减小,调蓄能力下降,汛期水位抬高,洪涝日趋频 繁,灾害加重。n据统计,洞庭湖天然湖泊面积, 1825年为6 000km2，1949年4 350 km2,1995年为2 625 km2.湖容量 由1949年的293108m3缩减至1995年的167108m3, 缩小了43%.这样必使洞庭湖的吞吐能力降低,调蓄作 用减弱.19561966年与19811995
