图示宜昌市区洪水涌流的地形河道因素

岳中琦

今天上午，新华网报道了“6月27日，湖北宜昌遭遇連續強降雨。當日早上8點到11點，三個小時內降水量達139.7毫米，為20年一遇。面對突如其來的暴雨，宜昌市多部門聯合行動、共同抗擊暴雨。”http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/www.hb.xinhuanet.com/2020-06/28/c_1126165740.htm

我第一次去宜昌是在1986年5月24日，在葛洲坝水电工程学院（现在的三峡大学）参加了第三届全国地球构造动力学学术会议（参见博文“參加學術會議要提問發言---恩師王仁先生的教導”http://blog.sciencenet.cn/blog-240687-823854.html）。之后，我又多次去宜昌进行考察和学术交流（参见博文“突围范式Paradigm，走岩土力学与工程创新之路” http://blog.sciencenet.cn/blog-240687-851224.html；“宜昌、三峡和武汉的学术访问与交流记” http://blog.sciencenet.cn/blog-240687-1049447.html）。

因此，我知道宜昌是丘陵山地，难以发生洪水。这个洪水报道，令我感到奇怪。因此，我立即查看了网上的宜昌市区地形和河道（图1）。发现了宜昌市区洪水积水的可能原因是，缺乏自然或人工集水和排水系统将雨水快速排入长江。

图1揭示了宜昌市区的地形和河道。宜昌市区东边是山区，西边是长江。市区是高低起伏的平地和山丘。东北顶端有梅子垭水库。水库下方（A点）连接一条长约12公里的河道（当地河名叫“运河”）。河道由北向西南、再向南流动，再进入长江（B点）。河道贯穿宜昌市区。这条河道可能是宜昌主市区的唯一可通往长江的河道。河道的汇水面积大约40平方公里。

图2是这条河道进入长江的出口（B点）的卫星图像。可见，河道由混凝土建设的很整齐，宽度大约14米。同时在河道出口上游230米处建有一条低矮挡水坝。

这条水坝宽度约12米，具体可见图3的所示情况。

第三，沿这条长12公里的弯曲运河，似乎没有见到任何分支河流将附近雨水排入运河。

第四，这条河道多处被公路拦截，改为涵洞水道。这如图4和图5所示。涵洞河道长度可达320米长。宽度大约14米。

3小时降雨139.7毫米。汇水面积40平方公里的情况下，总水量可达5到6百万立方米。再假设河道深度为10米，那么河道的过水横截面有140平方米。要使的这些洪水在3小时流出到长江，需要河道的水流速度达每秒3到4米。

由于这条河道下游区的坡降相对很小（小于1%或0.4度），河道的实际流速是达不到这个流速的。如果再考虑图2和图3所示的那条底挡水坝以及图4和图5所示的长条公路等涵洞，那么，河道的排水能力必然大大降低。

再如图6所示，这条12公里长河道中下游两岸建设了大量建筑物和道路。同时，沿江大道可能缺乏其它河道或人工排水系统将雨水直接收集、再快速排入长江，导致了降雨量大后的短时间低洼地带的积水。

因此，大面积雨水汇集成洪水、涌流到低洼处的街道和公路是必然的结果。这就导致了新华网报道的、图7所示的部分市区洪水涌流。

这些各地低洼处积水再通过各条低洼处的公路，翻流过沿江大道，排进入更低处的长江河道。这如同香港时常发生过的道路变成临时河流、将雨水山洪排入大海（参见博文“改善了香港滑坡防治规范与实践的两项科研成果” http://blog.sciencenet.cn/blog-240687-952073.html）。

2020年6月28日14:00写成于香港大学602楼办公室