长江防洪,有多难?
刘潇然
刘潇然 Lv.2
2020年08月03日 10:19:47
来自于防汛抗旱
只看楼主

以下文章来源于星球研究所 ,作者星球研究所 本文由 新华网客户端 x  星球研究所 联合发布 长江 亚洲第一长河 我们的母亲河 汇聚1万余条支流 占据全国径流量的1/3 滋养近5亿人口 流域横跨全国19个省市自治区 (万里长江静静流淌过千年古城荆州, 摄影师 ▼

以下文章来源于星球研究所 ,作者星球研究所



本文由

新华网客户端 x  星球研究所

联合发布


长江

亚洲第一长河

我们的母亲河


汇聚1万余条支流

占据全国径流量的1/3

滋养近5亿人口

流域横跨全国19个省市自治区

(万里长江静静流淌过千年古城荆州, 摄影师

640.webp.jpg


但是长江频发的大洪水

又带来巨大灾难

1931 年死亡14.5万人

1954 年死亡3.3万人

1998 年死亡1526人

(以上数据仅包含直接死亡数)


而当2020年的滔滔洪水

再次来袭

我们

如何才能守卫?

  (位于湖北省鄂州市的 观音阁 下部被江水淹没 ,摄影师@冯光柳)

640.webp (1).jpg



  01  
堤防

长江源于青藏高原

容纳百川东流入海

按地形 大致可分为

七个区域

(长江水系地形图,请横屏观看,制图@ 陈志浩 /星球研究所)

640.png


最西端的 江源区

高寒少雨、 荒无人烟

河水肆意横流

  长江北源楚玛尔河 ,摄影师@刘夙培)


横断山区 秦巴- 武陵 山区

则山高谷深

洪水受地形束缚

难以漫流

危害相对较小

  (流经云南省丽江市古城区金安镇附近的金沙江 ,摄影师@ 李祺


这里的城镇乡村

也大多明显高于河面

并不用建起高大的堤防

需要防范的主要是山洪泥石流等

  金沙江边的攀枝花市沿河谷两岸分布 ,摄影师@君子裕)


低洼的 四川盆地

虽汇聚四方来水

由于地势抬升

河流下切较深

大洪水的威胁只限于河边少数地区

  (金沙江畔 山面水的宜宾,摄影师 @水手郑志华)


最东端的长 下游区

自江西省湖口县至入海口

没有大的支流汇入

且江阔水深、 东临东海

洪水容易下泄


因此这里的大洪水

往往来自中上游而非本地

而紧邻中游的安徽 河段最 易受影

 (安徽省芜湖市长江江面,请横屏观看,摄影师@张浩然)


汉-洞庭盆 鄱阳湖盆地 腹地

则是饱受洪水之苦的最主要地区

这里地势低洼

前者海拔普遍在20-40m

后者则 为10-30m

四周群山环绕

大小河流纷纷向中心汇聚

(长江中游两大盆地示意, 制图 @ 陈志浩&郑伯容 /星 球研究所)


河水与泥沙

冲积出 肥沃的土地

人烟稠密、经济繁荣

  (武汉市西郊汉江两岸的农田、村镇 图片来源@VCG)


但盆地内河流落差小

水流易于壅塞

每到汛期

上游下泄的洪水

本地降下的暴雨

下游顶托的水流

三者合力迅速推高

干流与支流的水位


再加上

膨胀的人口 围湖造田、开荒种地

许多能调蓄洪水的湖泊

显著萎缩甚至消失

洪水无处宣泄

  (江西省余干县 康山乡 的圩[wéi]田,位于鄱阳湖东南 ,图片来源@VCG)


于是

最早自东晋起

盆地中生活的人们

开始在长江两岸筑起堤防

作为抵御洪水的 基础防线


但堤防束缚水流的同时

也阻碍了泥沙溢出河道

大量泥沙在河道内淤积并抬高河床

大堤也不得不相应加高

形成恶性循环

(荆江大堤上的荆州 万寿宝塔 ,建于明代,由于大堤不断加高,塔基已低于堤面7m多,摄影师@邓双)


与此同时
受制于技术和经济条件

早期许多堤防并不牢靠

每到汛期屡屡溃口

汹涌的洪水 撕裂大堤

冲刷地表

常形成深达数 米的深潭和水道

洪水肆 意横 流、 泛滥成

所到之处房倒田毁、惨绝人寰

(长江中下游大洪水淹没范围示意[ 1870/1931/1954 ],请横屏观看,制图@陈志浩/星球研究所)


1931年长江中下游大洪水

造成14.5万人死亡

其中湖北6.6万、湖南4.7万

1954年长江中下游大 洪水

造成3.3万人死亡

其中湖北3.1万

而溃口留下的痕迹

甚至历经百年也难以磨灭

(荆江 文村甲 溃口扇影像图,1842年文村溃口形成该溃口扇,也称决口扇,溃口形成的深潭被开发为鱼塘,而水道则被种上了水稻等作物,制图@陈志浩/星球研究所)


新中国成立后

尤其是经历了1954年及1998年大洪水后

我们全面加固和扩建了原有堤防

形成了长约 64000km 的堤防体系

其中以湖北、湖南、江西及安徽最长

包括约3900km的 长江干堤

(安徽省安庆市长江两岸江滩被水淹没,江水直逼长江大堤 ,摄影师 @陈肖)


汉江、湘江、赣江等

支流堤防

(湖北省仙桃市汉江大堤,大堤两侧分布着防护林,摄影师@李念)


庭湖和鄱阳湖等

湖泊堤防

(江西省 鄱阳县的 珠湖联圩 ,左侧鄱阳湖水高涨,右侧珠湖由于圩堤保护水位较低、水体清澈 ,图片来源@ VCG


城市堤防

(2020年7月12日,南京 下关长江水位已显著超过城市地面,市民在防洪墙上的步道上散步,图片来源@VCG)


在低洼的两大盆地腹地

很多堤防高于城镇、乡村

成为海拔最高的地方


堤防守护着

广阔的平原与大小城镇

以著名的长江 河段为例

它在平原上肆意蜿蜒

荆江曲流,左侧为湖南省岳阳市和洞庭湖口 ,荆江指宜昌 枝城 至岳阳 城陵矶 之间的江段, 摄影师@ 蓑笠张


在荆州城区的水位常常超过40m

1998年大洪水时

甚至达到45.22m

而堤内的荆州城区高程大多不足35m

正所谓

“万里 长江,险 在荆江”

一道牢固的堤防

就成了当地的生命防线

(高出荆州城区十多米的 荆江大堤 ,摄影师@邓双)


大堤的高度

一般依据历史最高洪水位设计

称为 设计水位

也叫保证水位


堤顶则 根据大堤的重要性等

还要超过设计水位1.0~2.5m

以防水流溢出

(2020年7月23日,荆州 监利城区 的长江水位接近保证水位,江水淹没了江滩,接近大堤顶部 摄影师@向源翰)


大堤由近似梯形的人工填土筑成

地基常含有砂层、大堤也混有砂粒

因砂粒间孔隙大

易渗水破坏大堤安全

有的大堤还嵌入了竖直的 防渗墙

以防大堤溃决

荆江南岸大堤防渗墙 示意 ,本文水位一般指吴淞高程, 吴淞高程- 黄海高程≈1.7m 制图 @王申雯 /星球研究 所)


而对于横跨 两江四岸的武汉

城区紧邻江边

堤防建设空间有限

难以提升堤防高度

于是又在原有土堤的基础上

修筑了 防洪墙

(武汉汉口 龙王庙 前的防洪墙,江水淹没了江边的步道,与堤内地面仅隔着一堵墙,图片来源@ VCG


防洪墙主要由混凝土构成

树立在河岸上

相对于填土筑堤

节省了建设空间

墙顶可高出地面3~5m

(武汉武昌城区防洪墙示意 制图 @王申雯 /星球研究 所)


在修筑堤防的同时

我们也 开展了河道整治工程

例如下荆江 裁弯取直工

减少了河道曲流

使该河段水流速度加快

排洪能力更强

不过这也加大了下游防洪压力

(下荆江河道演变示意,其中 中洲子 上车湾 为人工裁弯,下荆江指藕池口以下的荆江 制图 @陈志浩 /星球研究 所)


凭借堤防加固和河道整治

自1954年后长江主要干支流

已经鲜 有溃口发生


但考虑到高大的堤防

建设成本高

占地多、 影响 生产生活

堤防的防洪能力并不能无限提升


如长江荆江河段

防洪标准仅为 10年一遇

武汉河段为20~30年一遇

一些支流堤防甚至更加脆弱

因此难以保证两岸安全

我们需要第二道 防线

(2020年7月16日,湖北省阳新县军垦农场 富水 溃口后,直升机通过吊装网兜、空投石块等封堵溃口; 所谓N年一遇,表示某 年发生特定大小洪水的概率为N分之一,并不是说N年只发生一次;图片来源 @ VCG



  02  
水库


当洪水来势凶猛

长江行洪能力捉襟见肘时

上游的水库可以拦蓄洪水

降低下游河道堤防的压力


最著名的莫过于

三峡水库

(三峡大 坝,拦蓄江水形成三峡水库, 图片来源@VCG)


由于长江 洪涝灾害严重

防洪是三峡水库的第一任务

发电倒是其次


其水电装机容量高达 2250万kW

远高于前世界第一大水电站

南美洲伊泰普水电站的1400万kW

但两者发电量相当

主要原因就在于

三峡水库承担着 艰巨的防洪任务

(云雾缭绕的三峡大坝 ,请横屏观看,摄影师 @李心宽)


每年冬半年

峡水库逐步蓄水至 正常蓄水位 175m

相应库容为 393亿m3

远高于鄱阳湖的容积

超过百米的高差和充足的水量

可以转化为巨大的电能


每年6月10日之前

三峡水库要将存水排出

把水位降低至汛期限制水位 145m

以留出充足的库

汛期大量江水白白流走

这就减少了发电量

(三峡 大坝开闸泄洪 ,图片来源@VCG)


三峡水库的 防洪库容

高达 221.5亿m3

占总库容的一半多


就在今年7月初

洞庭湖城陵矶站与鄱阳湖湖口站

水位均接近各自保证水位

情况十分危急

(2020年7月18日,江西省九江市鄱阳湖的 落星墩 ,低处被湖水淹没,图片来源@VCG)


三峡水库紧急削减下泄流量

一周内拦蓄洪水约30亿m3

缓解了两湖 的燃眉之急


不过仅靠三峡水库

还不足以满足防洪需求

因此数十年来我们建成了

5万 多座 水库

总库容达3600多亿m3

相当于9个三峡水库

组成了一个

超级水库群


其中41座 控制性水库

防洪库容达598亿m3

可以装下两个鄱阳湖

纳入 联合调度的控制性水库,这些水库防洪功能强、作用大 ,制图 @陈志浩&王申雯/星球研究所)


包括 雅砻江上的

二滩 锦屏一级 等水库

金沙江上的

溪洛 水库

(位于四川和云南之间的 溪洛渡水库 ,摄影师@柴峻峰)


向家坝 乌东德 等水库

(云南省水富市附近的 向家坝水库 摄影师@柴峻峰)


也包括汉江上的 丹江口 水库

清江上的 隔河岩 水布垭 水库

沅江上的 五强溪 水库

等等

(湖北省宜昌市的 隔河岩水库 ,请横屏观看,图片来源@VCG)


通过上述水库的联合调度

荆江河段防洪标准

从10年一遇提高到 100年一遇

远高于堤防本身的防御能力

其下游河段防洪能力也相应提高


这也是虽然近年洪水频发

但再没有出现类似1998年洪水时

那种被动局面的重要原因

(三峡水库防洪作用示意,遇1870年型洪水是否运用三峡水库淹没范围对比, 制图 @陈志浩/星球研究所)


再者

为了避免泥沙淤积减少水库库容

我们还实施了

水土保持重点防治工程

通过植树造林、 退耕还林 还草等

有效减轻了长江流域水土流失

(贵州毕 节纳雍县百兴镇 垭口村 的人工 林,图片来源@VCG)


当然

即使有数万座水库

但我们依然无法“驯服”桀骜的长江


首先

与近1万亿m3的长江径流量相比

防洪库容还很不足

而且水库不能无限增加

它需要占用大量土地

对于人多地少的中国来说

代价巨大

(水色翠绿的清江隔河岩水库,图片来源@VCG)


其次

这些水库大多位于长江干支流上游

但暴雨频繁、受灾最重的中下游

却因地势平坦

难以修建水库


即使大如三峡

对于距离遥远的武汉以下河段

防洪作用也十分有限

(湖北省恩施州清江 水布垭水库 ,摄 影师@李云飞)


因此

我们还需要

第三道防线



  03  
蓄滞洪区


当出现堤防和水库

都无法抵御的超额洪水时

蓄滞洪区

便登场了


它地势低洼

外围是高大的堤防

堤防上设置有闸门

平时将洪水隔离 在外

在分洪时闸门开启

把洪水“引狼入室”

(江西省上饶市余干县的鄱阳湖康山片区,大堤右下为 康山 蓄滞洪区,左上为鄱阳湖,图片来源@VCG)


在1870年

宜昌长江干流的洪峰 流量

曾高达 105000m3/s

远超荆江 河段的行洪能力

以这样的流量

只需130多秒即可填满杭州西湖

2天半即可填满三峡水库的防洪库容

(三峡大坝下游的 老黄陵庙 ,1870年大洪水淹没了庙内禹王殿立柱,图片来源@VCG)


虽然现在通过三峡水库等的调蓄

可以将流量削减至80000m3/s以内

但这仍然超过荆江的承受范围

这时候就需要蓄滞洪区了


1952年春

30万军民只花了75天

便完成了荆江分洪区的建设

分洪区面积达921km2

几乎相当于鄱阳湖的1/4

有效蓄洪容积可达54亿m3

为三峡水库的1/4

(荆江分洪区示意 ,制图 @陈志浩&王申雯/星球研究所)


而仅仅两年后的1954年

20世纪最大的大洪水席卷而来

这里先后三次分洪

成功降低了荆江河段水位

避免了更大危险

这次实践充分证明了

修建蓄滞洪区的正确性

(荆州城区对岸,荆江分洪区内的公安县 埠河镇 沿着大堤分布,摄影师@邓双)


目前

长江中游干流已建成了

42处主要蓄滞洪区

总面积约1.2万km2

相当于两个上海市

有效蓄洪容积为589.7亿m3

与长江控制性水库群的防洪库容相当

(长江中下游干流蓄滞洪区分布,请横屏观看 ,制图 @陈志浩/星球研究所)


这些蓄滞洪区分布于

长江干流两岸和鄱阳湖、洞庭湖周围

例如 荆江分洪区

作为唯一的

重点蓄滞洪区

对于荆江河段的安全至关重要

是蓄滞洪区的“领头羊”


武汉沉湖附近的

杜家台蓄滞洪区

是武汉 、汉川、仙桃等地的守护者

(湖北省仙桃市汉江 杜家台分洪闸 ,是 杜家台蓄滞洪 区的进水闸,自1956年建成以来已启用了20余次, 摄影师@尹 权)


此外

1998年以来

长江中下游

严重阻碍行洪的洲滩民垸(yuàn)

相继进行了平垸行洪、退田还湖

增加了蓄洪容积数十亿立方米

(2016年湖北对武汉梁子湖中的一处垸堤永久爆破,实现退垸还湖,图片来源@荆楚网)


然而

蓄滞洪区作用虽大

但其内往往有大量农田和城镇

分洪前必须将居民迁走

那些迁不走的农田、 房屋、工厂等

则将淹没于水下

因此不到万不得已

蓄滞洪区不会轻易启用



  04  
看不见的体系


1998年8月16日夜

荆江大堤边

面对远超设计防洪能力的洪水

我们撤离了荆江分洪区内的

30多万公安县人民

爆破防淤堤的炸药也已埋好

荆江分洪区 北闸 ,分洪时洪水将从这里涌入公 安县,远处为荆江,摄影师@邓双)


如果分洪则 数十万人流离失所

几十年积累的财富将化为泡影

如果不分洪

则从荆州到武汉江堤随时可能出现溃口

损失将更加惨重

(1998年大洪水期间,武汉人民在水中跋涉 图片 来源@VCG)


在那个不眠之夜

分洪区内的广播

不停播发着 即将分洪 的消息

巡视人员不断发出预警信号

解放军已经在北闸 防淤堤待命

分洪区的百姓远远望着即将被淹没的家乡


各方专家与国家防总紧急会商

认为

虽然洪峰水位超过历史纪录

严守大堤可以挺过去

不建议分洪


最终

“共和国没有开闸”

沿岸百万军民严防死守

长江干流没有再溃口

而30多万人的家园也保住了

(1998年9月15日清晨,首批6000多名人民子弟兵胜利完成抗洪救灾任务,撤离江西九江;25万九江市民挥洒着热泪,送亲人踏上归途,摄影师@周国强)


而成功决策的背后

是一个 看不见的体系

它构成了

堤防、水库、蓄滞洪区 三道防线 之外的

最后一道防线


在这个体系里

3万多个水文、气象站点

及卫星等组成的 监测网

实时监测并反馈水雨情信息

为防洪决策提供依据

(位于鄱阳湖口的 湖口水文站 ,图片来源@VCG)


从两院院士到专业技术人员组成的

专家团队

析洪水形势、预测未来趋势

提出防洪应对方案


从国家防汛抗旱总指挥部

到各地基层组织组成的

行政体系

调度防洪人员、物资

决策、实施防洪的方案与措施

(向江西省永修县修水三角联圩溃口运送土石的车辆 摄影师@胡寒)


从解放军到当地居民 组成的

一线人员

巡视、加固堤防

实施抢险救灾

(解放军战士在进行反滤体作业,预防大堤渗水危害 ,图片来源 @东部战区微信公众号)


这个看不见的体系

协调、运行着

数万公 里堤防

数万个水库

数十个蓄滞洪区

和数不清的闸、站、渠、泵等等

(江苏省南京市滁河上的 三汊湾水利枢纽 摄影师@周文军)


正是这四道防线

共同构成了守护长江安澜的保护网

保护着广达180万km2的土地

保护着 近5亿人口

保护着 全国40%的GDP

保护着 全国30%的粮食产量


正是有了这四道防线

我们才能

“不管风吹浪打,胜似闲庭信步”

2020年7月13日,武汉市区的江水快淹到黄花矶凉亭的亭顶,长江救援志愿队队员在水中巡查,摄影师.gif" />张乔


创作团队
撰文:王朝阳
图片:蒋哲睿、谢禹涵
设计:王申雯、郑伯容
地图:陈志浩
审校:撸书猫、云舞空城
封面图片来源:VCG

PS:就在本文写作期间, 中国工程院院士,著名水利水电工程专家,三峡水利枢纽工程设计总工程师 郑守仁 病逝;谨以此文向广大水利工作者和抗洪一线人员致敬

【参考文献】
[1]国家防汛抗旱总指挥部. 长江防御洪水方案(2015)[EB/OL]. 2015.
[2]水利部长江水利委员会. 长江防洪地图集 [M].  科学出版社, 2001
[3]水利部长江水利委员会. 长江流域蓄滞洪区图集 [M].  科学出版社, 2007.07.
[4]水利部长江水利委员会. 长江重要堤防隐蔽工程地图集 [M].  科学出版社, 2004.09. 
[5]汪应国, 李劲松. 惊 心动魄: 1998荆江分洪大转移[J]. 当代经济, 1998 .
[6]仲志余. 长江防洪[M]. 长江出版社, 2007.

[7]郭铁女, 余启辉. 长江防洪体系与总体布局规划研究[J]. 人民长江, 2013



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加倍努力
2020年08月04日 09:35:31
2楼

有信心,有决心,一定确保抗洪成功!加油!

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珞珈凯风
2020年08月06日 09:39:24
3楼

很好的文章,将长江防洪体系分析的较清楚

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老盖
2020年08月06日 17:28:27
4楼

平常功课做得嘛嘛的,抗灾反而成了功绩

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zoeyan
2020年08月08日 21:09:44
5楼

目前情况,只有加大分洪通道,加固重要河道的堤防,必要时利用平原地区的洼地、蓄滞洪区和水库进行一定程度的削峰

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lubing1
2020年08月24日 10:56:53
6楼

楼顶都淹没了啊,今年洪水太大了

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huang8901054
2020年09月15日 16:27:07
8楼

谢谢楼主的无私奉精彩分析,挺好的资料

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lanke0112
2020年10月25日 12:13:57
9楼

很不错的文章,感谢分享

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xiaoxitian123456
2020年10月29日 08:52:40
10楼

正是这四道防线

共同构成了守护长江安澜的保护网

保护着广达180万km2的土地

保护着 近5亿人口

保护着 全国40%的GDP

保护着 全国30%的粮食产量

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yanwaner01
2020年11月12日 11:06:02
12楼

作为水利人,与有荣焉!

感我中华,爱我中国!!!

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北街南巷
2020年11月26日 09:38:30
13楼

善待地球,善待长江,人定胜天。

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