《洞庭湖区的洪涝灾害问题.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《洞庭湖区的洪涝灾害问题.ppt（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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年间年间发生过较
2、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年是继年是继1954年以来的又一次全流域性大洪水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
3、%、6.1%和20.0%。雨雨 情情 19981998年长江流域的雨情年长江流域的雨情 1998年，长江以南地区暴雨日数多，强度大，降雨持续年，长江以南地区暴雨日数多，强度大，降雨持续时间长、范围广。汛期，长江流域降雨大致分为时间长、范围广。汛期，长江流域降雨大致分为4个阶段，个阶段，6月月12-26日，降雨集中在鄱阳湖区和洞庭湖区，一般降雨日，降雨集中在鄱阳湖区和洞庭湖区，一般降雨300-800毫米；毫米；6月月27-7月月15日，降雨集中在四川、重庆、鄂西北日，降雨集中在四川、重庆、鄂西北等地，降雨等地，降雨100-300毫米；毫米；7月月20-32日，降雨集中在长江中下日，降雨集中在长江
4、中下游沿江地区，一般降雨游沿江地区，一般降雨200-500毫米；毫米；8月月1-27日，降雨集中日，降雨集中在长江上游、三峡区间，一般降雨在长江上游、三峡区间，一般降雨200-500毫米。毫米。1998年年6-8月长江流域平均降雨量为月长江流域平均降雨量为670毫米，比多年同期平均值多毫米，比多年同期平均值多183毫米，偏多毫米，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57-9
5、6天之间。3.灾情增大，损失越来越严重1998年长江流域灾情年长江流域灾情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垸受灾严重。仅湖南、湖北和江西三省的直接经济损失就达达1090亿元，其中湖南亿元，其中湖南329亿元，湖北亿元，湖北384亿元，江西亿元，江西377亿元。鄱阳湖区受灾面积达亿元。鄱阳湖区受灾面积达44.08万公顷，受灾人口万公顷，受灾人口103.9万人。湖北省长江干流万人。湖北省长江干流844.2千米的河段内，溃口和蓄洪堤千米的河段内，溃口和蓄洪堤垸的土地面积达垸的土地面积达9
6、32平方千米，受灾人口平方千米，受灾人口44.6万人，受灾耕万人，受灾耕地面积地面积5.93万公顷。万公顷。 人类对大自然的每一次胜利,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年夏长江汛期流量总体上小于1954年年, 但但1998年长年长江中下游洪水位大大超过了江中下游洪水位大大超过了1954年的水位。年的水位。 看下图洞庭湖的变化，分析其成因及其影响。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
7、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
8、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
9、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
10、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)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4
11、9月副高平均面积指数比较厄尔尼诺次年厄尔尼诺次年厄尔尼诺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(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
12、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18.7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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、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(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6 000 km2，1949年4
18、 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年两时段对比,总入湖水量由2872108m3下降到2347108m3,总出湖水3157108m3下降到2634108m3 .1991年与1954年对比,西洞庭湖石龟山至蒿子港洪道平均淤高3 m,行洪能力减少33.3%;入南洞庭湖的南嘴洪道,平均淤高2.51 m,行洪能力减少25.8%;东洞庭湖入长江的出流断面减少2700 m2（2）定量模式n洞庭湖承纳四水、吞吐长江,湖区自身面积广
19、阔,这就决定了湖区洪涝的发生具有广泛的地区关联性.湖区的洪水除来自本区的降水外,还有来自湘、资、沅、澧四水流域和湖区以上的长江流域(简称上游地区)的降水,上游地区范围广大,区内降水系统和降水状况差异大,特别是106E为界的东西两部分差异更明显,于是以此为界分为上游东部区和上游西部区。n这样与湖区洪涝关联的地区有湖区、四水流域、上游东部区、上游西部区4个区域.在这4个区域内,选取17代表站:湖区3个站:(常德、岳阳、益阳);四水流域4个站:(长沙、安化、沅陵、慈利);上游东部区5个站:(重庆、彭水、恩施、奉节、宜昌);上游西部区5个站:(雅安、乐山、成都、宜宾、南充).n经综合分析,确定上述4个
20、区域中,若有2个以上区域各有2个以上测站在相隔3天内同时有大雨或暴雨出现,则定为一次大范围的强降水过程.运用多元回归分析定量给出湖区洪涝发生的地区关联性机制n城陵矶水位是衡量湖区洪涝灾害的合理指标,运用多元回归分析定量地给出了湖区洪涝发生的地区关联性机制:ny=19.429+0.320 11x1+0.003 29x2+0.003 88x3+0.008 28x4+0.004 25x5n上式中y为历年(19521985)城陵矶年最高水位(m),x1为汛期内长江中上游大范围内强降水过程前一天城陵矶水位(m),x2、x3、x4、x5 分别为湖区、四水流域、上游东部区、上游西部区等4个区域在该次强降水过
21、程的第一天起至以后20天各代表站降水量总和的平均值(mm).n对上式进行F检验,F=7.73F(27,5)0.01=3.78,因此回归方程有意义,并经实践检验,预测精度高.因此可用于湖区洪涝预测。结论n洞庭湖区洪涝灾害的形成是自然驱动力与人为驱动力综合作用的结果。n洪涝灾害的发生与厄尔尼诺事件有很好的对应关系,其内在机制是厄尔尼诺事件所导致的全球气候异常.而大气环流的异常是洪涝发生的根本原因,主要表现在特大洪涝年汛期,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西风带形势稳定。n印度低压偏强并持续稳定。n洞庭湖区洪
22、涝与湖区、四水流域、长江上游东部区和西部区等广泛地域的降水密切相关,汛期在这四个区域第一次大范围的强降水过程以后20天各代表站降水量总和的平均值对洞庭湖的洪涝预测具有决定性意。三、防洪减灾对策n1.退耕还林，保持水土，缓解泥沙淤积n2.平垸行洪（双退垸），退田还湖，提高蓄洪能力n3.加固干堤，疏浚河湖，提高行洪能力退田还湖n水利部门关于洞庭湖区的防洪规划,沿湖选择了6个蓄滞洪垸,即创业垸(目平湖垸)、共双茶垸、钱粮湖垸、民主垸、城西垸和大通湖东垸,并对上述蓄滞洪垸,模型设计了8种方案,依据1998年洪水进行洞庭湖的退田还湖洪水效应评估。即:(1)创业垸全退;(2)共双茶垸全退;(3)钱粮湖垸和
23、大通湖东垸全退;(4)民主垸全退;(5)城西垸全退;(6)共双茶垸、钱粮湖垸和大通湖东垸全退;(7)创业垸、共双茶垸、钱粮湖垸和大通湖东垸全退;(8)上述6个堤垸全退(如图)洞庭湖退田还湖堤垸位置示意图洞庭湖区的共双茶、钱粮湖垸、大通湖东垸全部退田还湖,防洪减灾效果佳n根据1998年洪水后制定的洞庭湖区退田还湖防洪方案,城陵矶附近是长江中游地区防洪的焦点,洞庭湖区共双茶、钱粮湖垸、大通湖东垸3个蓄滞洪区,是三峡工程建成后实行退田还湖的重点垸。n模拟结果显示,洞庭湖区的共双茶、钱粮湖垸、大通湖东垸全部退田还湖,恢复湖泊湿地的自然面貌,最高可降低洞庭湖及城陵矶至螺山段江湖洪水位0.500.60m,监利城陵矶段长江洪水位0.300.55m,对监利上游的长江洪水位影响较小,最大不超过0.10m。即使模型选择的洞庭湖区6个蓄滞洪垸全部退田还湖,最高可降低洞庭湖及城陵矶至螺山段江湖洪水位0.850.90m,监利城陵矶段长江洪水位0.500.90m。n可见,退田还湖对缓解洞庭湖区愈演愈烈的江湖洪水威胁,是非常重要的,其效果也是非常明显的。
