星球研究所，一群国家地理控，专注于探索极致世界 阅读原文 长江，亚洲第一长河，既是我们的母亲河，也是一条以洪水闻名的大河。 本文由新华网客户端 x 星球研究所联合发布 它汇聚 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。 ▼ 02.万里长江静静流淌过千年古城荆州，摄影师@邓双 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，我们如何才能守卫家园？ ▼ 03.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 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。 ▼请横屏观看 04.长江水系地形图，制图@陈志浩 / 星球研究所 最西端的江源区高寒少雨、荒无人烟，河水肆意横流。 ▼ 05.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。 ▼ 06.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。 ▼ 07.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，但由于地势抬升，河流下切较深，大洪水的威胁只限于河边少数地区。 ▼ 08.金沙江畔背山面水的宜宾，摄影师@水手郑志华 最东端的长江下游区，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响。 ▼请横屏观看 09.安徽省芜湖市长江江面，摄影师@张浩然 江汉 - 洞庭盆地与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。 ▼ 10.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。 ▼ 11.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。 ▼ 12.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。 ▼ 13.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、泛滥成灾，所到之处房倒田毁、惨绝人寰。 ▼请横屏观看 14.长江中下游大洪水淹没范围示意[1870/1931/1954]，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。 ▼ 15.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， ▼ 16.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， ▼ 17.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 洞庭湖和鄱阳湖等湖泊堤防， ▼ 18.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 及城市堤防等。 ▼ 19.2020 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，以著名的长江荆江河段为例，它在平原上肆意蜿蜒， ▼ 20.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。 ▼ 21.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。 ▼ 22.2020 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。 ▼ 23.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。 ▼ 24.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。 ▼ 25.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程，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。 ▼ 26.下荆江河道演变示意，其中中洲子和上车湾为人工裁弯，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。 ▼ 27.2020 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。 ▼ 28.三峡大坝，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。 ▼请横屏观看 29.云雾缭绕的三峡大坝，摄影师@李心宽 每年冬半年，三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。 但每年 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，以留出充足的库容防洪，大量江水白白流走，这就减少了发电量。 ▼ 30.三峡大坝开闸泄洪，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。 ▼ 31.2020 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。 ▼ 32.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和锦屏一级等水库，金沙江上的溪洛渡水库， ▼ 33.位于四川和云南之间的溪洛渡水库，摄影师@柴峻峰 及向家坝和乌东德等水库， ▼ 34.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，清江上的隔河岩和水布垭水库，沅江上的五强溪水库等等。 ▼请横屏观看 35.湖北省宜昌市的隔河岩水库，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。 ▼ 36.三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。 ▼ 37.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。 ▼ 38.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。 ▼ 39.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”。 ▼ 40.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。 ▼ 41.三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。 ▼ 42.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。 ▼ 43.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。 ▼ 44.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。 ▼ 45.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。 ▼ 46.2016 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。 ▼ 47.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，则从荆州到武汉的江堤随时可能出现溃口，损失将更加惨重。 ▼ 48.1998 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，但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。 ▼ 49.1998 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。 ▼ 50.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分析洪水形势、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。 ▼ 51.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。 ▼ 52.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。 ▼ 53.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” ▼ 54.2020 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@张乔 全文完，感谢阅读。 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. 阅读原文
