基于多源數(shù)據(jù)的2020 年巢湖流域防洪情況分析

王昆侖 吳彥衡 黃祚繼，3

（1.安徽省大禹水利科技有限公司，安徽 合肥 230088；2.四創(chuàng)電子股份有限公司，安徽 合肥 230088；3.安徽省（水利部淮河水利委員會(huì)）水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 230088）

巢湖流域主體處于安徽省中部，位于長(zhǎng)江中下游 左岸。流域水系主要支流發(fā)源于大別山區(qū)，自西向東流注，經(jīng)巢湖，由裕溪河（及裕溪河支流牛屯河）進(jìn)入長(zhǎng)江［1］。自2020 年7 月7 日起，巢湖的長(zhǎng)江銅陵、蕪湖、馬鞍山段沿江多處區(qū)域被水淹沒(méi)，局部地區(qū)水位超保證水位；青弋江多處水位超警戒水位；合肥南部巢湖區(qū)域水位基本正常，兆河、新河超警戒水位，黃陂湖水面面積明顯擴(kuò)大，水位超警戒水位。此次災(zāi)情特點(diǎn)：?入梅時(shí)間早，梅雨期為省內(nèi)歷史第一長(zhǎng)：2020 年全省6 月2 日入梅，較常年提早14 天；8 月1 日出梅，梅雨期60 天；?累計(jì)雨量大，降水總量為歷史第一多：全省梅雨期平均降水量為856mm，是常年同期（401mm）的2.1 倍，為歷史同期最多；?雨帶南北擺動(dòng)，強(qiáng)降雨范圍為歷史第一廣：梅雨期雨帶在全省境內(nèi)南北擺動(dòng)，出現(xiàn)10 次強(qiáng)降水過(guò)程。

本文結(jié)合“2020 年安徽省洪澇災(zāi)害調(diào)查評(píng)估”項(xiàng)目任務(wù)的需要而開(kāi)展，能夠?yàn)楹闈碁?zāi)害評(píng)估、災(zāi)后重建提供及時(shí)、準(zhǔn)確的科學(xué)指導(dǎo)。

1 近30 年巢湖流域雨、水情對(duì)比研究

1.1 雨情對(duì)比

2020 年巢湖流域梅雨期（6 月10 日—7 月31 日）平均降水量為949mm，是常年同期（326mm）的近3倍，為1961年以來(lái)同期最多，見(jiàn)圖1。其中廬江（1318mm）、無(wú)為（998mm）、舒城（913mm）、合肥（895mm）、肥東（869mm）、肥西（804mm）6個(gè)站降水量為1961年以來(lái)同期最多，巢湖（881mm）、含 山（769mm）為歷史第二位。巢湖流域于1991 年、2016 年和2020 年出現(xiàn)了較嚴(yán)重的暴雨洪澇災(zāi)害。統(tǒng)計(jì)典型年巢湖流域8 個(gè)國(guó)家氣象站（市縣）汛期（5—9 月）降水可知：從累計(jì)雨量來(lái)看，1991 年最多，達(dá)1334mm，其次是2020 年，為1245mm；最大日降水量2016 年最大（7 月1 日巢湖，291mm）；累計(jì)暴雨及大暴雨量1991 年最多?？傮w分析，2020 年汛期巢湖流域降水極端性不及1991 年，為近30 年來(lái)第二，見(jiàn)圖2。

圖1 2020 年6 月10 日—7 月31 日巢湖流域主要分區(qū)累計(jì)面雨量（單位：mm）

圖2 1961—2020 年6 月10 日—7 月31 日巢湖流域降水量歷年變化情況

1.2 水情對(duì)比

2020 年巢湖流域湖區(qū)忠廟站水位13.43m，超過(guò)1991 年最高洪水位12.80m，為建站以來(lái)最大值，見(jiàn)表1。湖區(qū)外，西河、兆河、永安河、裕溪河、牛屯河、杭埠河、豐樂(lè)河、派河、白石天河、柘皋河、南淝河等支流發(fā)生超警戒水位、超保證水位洪水。除西河缺口站、無(wú)為站僅次于1954 年歷史最高水位外，其余各支流均位于有資料以來(lái)第一位。流域內(nèi)各閘站均全力向長(zhǎng)江搶排洪水，為分蓄洪水，啟用了東大圩行蓄洪區(qū)，蓄洪2.61億m3。流域內(nèi)大房郢水庫(kù)為建庫(kù)以來(lái)最高水位，龍河口水庫(kù)、董鋪水庫(kù)接近建庫(kù)以來(lái)最高水位。根據(jù)《自然災(zāi)害情況統(tǒng)計(jì)調(diào)查制度》規(guī)定，綜合雨情、汛期、災(zāi)情等因素研判，巢湖流域此次受災(zāi)最為嚴(yán)重。1991 年洪水巢湖最高水位12.80m；2016 年洪水巢湖最高水位12.77m；2020 年洪水巢湖最高水位13.43m。2020 年巢湖洪水就長(zhǎng)時(shí)段面雨量而言，總體排第三位；就湖區(qū)水位而言，湖區(qū)代表站忠廟站最高水位13.43m，遠(yuǎn)高于1991 年最高水位，見(jiàn)圖3。2020 年洪水同時(shí)遭遇長(zhǎng)江干流洪水，干流蕪湖段水位僅次于1954 年最高水位，造成流域排洪能力減弱。

圖3 巢湖（忠廟站）典型年汛期水文對(duì)比

表1 2020 年巢湖洪水特征統(tǒng)計(jì)情況

2 多元遙感跟蹤監(jiān)測(cè)分析

雷達(dá)衛(wèi)星（哨兵系列）具有全天候監(jiān)測(cè)能力，并具有較大像幅，一次成像可以覆蓋幾十到幾百公里范圍，分辨率為3～15m［2］。同時(shí)雷達(dá)數(shù)據(jù)具有受天氣影響小、成像范圍大的特點(diǎn)［3］，可在突發(fā)災(zāi)害且受天氣影響無(wú)法進(jìn)行多光譜監(jiān)測(cè)時(shí)進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)測(cè)［4-6］。2020 年6月21 日—8 月17 日，采用高分衛(wèi)星、雷達(dá)衛(wèi)星等多顆衛(wèi)星，對(duì)巢湖流域重點(diǎn)時(shí)段實(shí)施跟蹤精細(xì)化監(jiān)測(cè)，見(jiàn)圖4。必要時(shí)采用野外無(wú)人機(jī)勘察作業(yè)進(jìn)行補(bǔ)充，獲取汛期災(zāi)情監(jiān)測(cè)一手資料。

圖4 巢湖流域部分重點(diǎn)時(shí)段監(jiān)測(cè)圖

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明巢湖流域7 月30 日水域面積最大，達(dá)到1367km2，8 月5 日減少約131km2，減小范圍主要出現(xiàn)在廬江縣北部和東部局部區(qū)域以及無(wú)為市西部。巢湖流域受淹面積591km2，廬江縣、巢湖市、肥東縣、肥西縣水體面積分別增加197.7km2、61.5km2、47.9km2、28.3km2，分別占國(guó)土面積的8.6%、3.8%、2.2%、1.3%。其中十八聯(lián)圩、東大圩等地相繼蓄洪，受淹農(nóng)田面積分別為25.07km2、43.33km2。裕溪河、柘皋河、白石天河、兆河、蔣口河、豐樂(lè)河以及西河等流域出現(xiàn)大量新增水體。其中，白石天河流域、兆河流域、西河流域水體面積分別增加87.3km2、81.4km2、75.2km2。

3 工程調(diào)度情況

3.1 基本情況

巢湖流域總面積13486km2（防洪規(guī)劃），巢湖閘上集水面積9153km2，巢湖閘下集水面積4333km2［7］。水庫(kù)236 座，其中大型水庫(kù)3 座，分別為龍河口、董鋪、大房郢水庫(kù)；中型水庫(kù)有8 座，分別為下湯、張?jiān)骸⒛ザ?、大官塘、蔡塘、張橋、眾興、和平水庫(kù)。流域內(nèi)現(xiàn)有巢湖閘、裕溪閘、新橋閘、銅城閘4 座大型水閘，是巢湖流域排洪入江通道裕溪河、牛屯河上進(jìn)出口控制性工程；中型水閘27 座。其中東大圩蓄洪閘為西河流域白湖農(nóng)場(chǎng)東大圩蓄洪區(qū)分洪控制閘。

3.2 調(diào)度情況

根據(jù)調(diào)度權(quán)限和防御洪水方案，適時(shí)調(diào)度防洪工程，運(yùn)用行蓄洪區(qū)、分洪河道分洪削峰，調(diào)度水庫(kù)攔洪錯(cuò)峰，確保防洪安全［8-9］。采用“上攔、下排、邊分、固堤”方式對(duì)巢湖進(jìn)行防汛。?“上攔”，7 月22 日起龍河口水庫(kù)停止泄洪，7 月26 日董鋪水庫(kù)、大房郢水庫(kù)停止泄洪；?“下排”，持續(xù)關(guān)注長(zhǎng)江水位變化，調(diào)度巢湖閘、兆河閘、鳳凰頸站等，開(kāi)啟銅城閘，爭(zhēng)取牛屯河泄洪；?“邊分”，累計(jì)主動(dòng)啟用或漫破圩口186 個(gè)，其中萬(wàn)畝以下圩口177 個(gè)，萬(wàn)畝以上圩口9 個(gè)，蓄洪18.4億m3，相當(dāng)于1 個(gè)常年巢湖水量、近6 個(gè)濛洼蓄水量、近127 個(gè)西湖水量；?“固堤”，截至8 月5 日20 時(shí)，累計(jì)發(fā)生險(xiǎn)情317 處（堤防314 處、水庫(kù)3 處），其中310處得到有效處置，加固巢湖堤防135km，其中加筑子堤45.2km。

4 不足與建議

4.1 不足

a.跨流域、多部門(mén)融合發(fā)展亟待加強(qiáng)。中小河流洪水、山洪、地質(zhì)災(zāi)害與決策指揮需求差距較大，且多部門(mén)聯(lián)動(dòng)支撐力不足，難以實(shí)現(xiàn)深度融合。

b.監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度有待提高。2020 年安徽長(zhǎng)江、淮河、巢湖流域隱患齊現(xiàn)、三線作戰(zhàn)，使得監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)重要性更加凸顯，流域氣象、水利、地質(zhì)監(jiān)測(cè)很難滿(mǎn)足全省精細(xì)化服務(wù)需求。

c.水利工程調(diào)度數(shù)據(jù)耦合仍需加強(qiáng)。當(dāng)前洪水預(yù)報(bào)和水庫(kù)、水閘等控制性水利工程調(diào)度尚未深度耦合，不利于把握流域性洪水規(guī)律和發(fā)揮防洪效益。

4.2 建議

a.提升汛期災(zāi)害監(jiān)測(cè)能力。強(qiáng)化應(yīng)急、氣象、水利、自然資源等部門(mén)的溝通配合，建立健全高效的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，統(tǒng)籌考慮雨水情和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)。

b.加強(qiáng)防災(zāi)信息化建設(shè)。加快汛期自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警、洪水預(yù)報(bào)、山洪災(zāi)害防御信息化建設(shè)，努力實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)知全域、一鍵指揮聯(lián)動(dòng)”。

c.系統(tǒng)規(guī)劃薄弱環(huán)節(jié)水利建設(shè)。在流域規(guī)劃基礎(chǔ)上，編制全省新建水庫(kù)規(guī)劃，提高區(qū)域防洪、水資源配置能力；謀劃推動(dòng)重點(diǎn)澇區(qū)排澇能力建設(shè)、工程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)流域排澇暢通。

5 結(jié)語(yǔ)

汛期災(zāi)情分析是水利信息化和現(xiàn)代化的要求，同時(shí)是水利部“強(qiáng)監(jiān)管、補(bǔ)短板”的重要手段。根據(jù)巢湖流域近30 年來(lái)的氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、重點(diǎn)時(shí)段多元遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對(duì)比分析了雨水情變化，通過(guò)對(duì)2020年巢湖流域防洪情況進(jìn)行分析，突出了科學(xué)使用多渠道預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)“數(shù)字化”防洪的重要性。今后需要更進(jìn)一步完善汛期災(zāi)情監(jiān)測(cè)響應(yīng)機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)化洪災(zāi)淹沒(méi)面積提取方法流程，以提高洪災(zāi)災(zāi)情的監(jiān)測(cè)響應(yīng)速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)流域水資源日常監(jiān)管和突發(fā)災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)，將洪水災(zāi)害引發(fā)的人身財(cái)產(chǎn)損失降到最低。