洞庭湖四口水系水資源利用思路探析

徐慧娟 許 多 肖 華

(長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北武漢 430010)

對(duì)洪水風(fēng)險(xiǎn)的分析和評(píng)估一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題［1-3］。目前對(duì)洞庭湖的洪水特性研究文獻(xiàn)包括防洪調(diào)度決策、洪水演進(jìn)模型、水沙關(guān)系［4～6］，而對(duì)洪水利用方面的研究文獻(xiàn)較少。為此，本文根據(jù)洞庭湖區(qū)水資源現(xiàn)狀，科學(xué)分析水資源利用存在的問題，以解決四口洪道存在的防洪問題、水資源短缺問題為重點(diǎn)，針對(duì)不同特點(diǎn)，提出解決水資源供需矛盾的措施，同時(shí)分析了基于四口水系優(yōu)化、河道整治等建設(shè)平原型水庫(kù)的可行性［7～10］。

1 研究區(qū)面臨的資源環(huán)境問題

洞庭湖位于荊江河段南岸，湖南省北部，現(xiàn)有天然湖泊面積2625 km2，容積167億m3;南匯湘、資、沅、澧四水，北納松滋、虎渡河、藕池河四口分泄的長(zhǎng)江洪水，東接汩羅江和新墻河水。江河來(lái)水進(jìn)入洞庭湖后經(jīng)湖泊調(diào)蓄，由城陵磯北注入長(zhǎng)江。四口水系即松滋、虎渡、藕池、調(diào)弦四河，河道總長(zhǎng)965 km，是荊江和洞庭湖防洪體系的重要組成部分，對(duì)荊江河段防洪安危關(guān)系重大。研究區(qū)的水系概化圖見圖1。

新中國(guó)成立以來(lái)，國(guó)家對(duì)四口水系進(jìn)行了大規(guī)模河道整治、堤防加固、治澇、水利滅螺等水利建設(shè)，四口河道防洪排澇能力有了較大提高，對(duì)保障地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起了重要作用。但四口水系堤防的防洪能力較低、有計(jì)劃分蓄洪困難、內(nèi)澇漬災(zāi)十分頻繁、冬春季河道斷流及水污染嚴(yán)重、旱情加劇、人畜飲水困難、水資源短缺及水環(huán)境惡化、管理落后等問題依然存在。

1.1 水資源

(1)水資源短缺。由于河湖淤積嚴(yán)重、水流不暢、濕地萎縮、四口分流進(jìn)一步減少，地區(qū)水資源短缺問題更趨突出。隨著四口河道的逐年淤積，已出現(xiàn)了冬春季河道斷流、工程性缺水和水質(zhì)性缺水同時(shí)存在，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水得不到保障。三峽水庫(kù)蓄水后，長(zhǎng)江中下游干流河道沖刷，雖然枯水季下泄水量有所增加，但不足以抵消河道沖刷引起的水位降低;荊南四口沿岸的部分城鎮(zhèn)供水及農(nóng)業(yè)灌溉用水仍依靠從四口河道引水，且由于四口河床采砂量增大，頻繁的人類活動(dòng)改變了河床的原有形態(tài)。因此，四口河道分流量將進(jìn)一步減少，斷流時(shí)間將更趨延長(zhǎng)，季節(jié)性缺水問題也將更加嚴(yán)峻。2004年冬及2005年春，松滋河連續(xù)2次出現(xiàn)水質(zhì)突然變壞，造成松滋縣部分居民飲水中斷，公安縣也出現(xiàn)類似情況。2006年秋冬季，湖南省四口水系地區(qū)的常德、岳陽(yáng)、益陽(yáng)等3市受旱耕地達(dá)7.33萬(wàn)hm2，近40萬(wàn)人飲水困難，旱情十分嚴(yán)重。

圖1 洞庭湖四口水系概化示意

(2)水系水體污染加劇。洞庭湖年排污量約3億多t，往年入湖淡水豐富，水質(zhì)一般為Ⅲ類，秋冬季節(jié)大部分河湖水質(zhì)為Ⅲ～Ⅳ類。受三峽等大型水利工程的影響，秋冬入湖淡水量減少80%，稀釋能力大幅度降低，使洞庭湖水體總磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量很高，冬季總磷含量嚴(yán)重超標(biāo)。同時(shí)受短期利益驅(qū)動(dòng)，大量造紙行業(yè)對(duì)湖區(qū)排放廢水造成嚴(yán)重污染，2006年位于洞庭湖中部的茅草街、沅江河段污水延綿數(shù)十公里。若以秋冬淡水容量為限，洞庭湖區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無(wú)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.2 防洪

(1)防洪形勢(shì)依然嚴(yán)重。由于四口水系河網(wǎng)交錯(cuò)、串河多、相互影響、防汛堤線長(zhǎng)(雖然經(jīng)過洞庭湖一期、二期治理，但仍未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn))、堤防蓄滯洪區(qū)安全建設(shè)投入不足、安全設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后，因此難以做到適時(shí)適量分洪。同時(shí)，洞庭湖作為長(zhǎng)江中游的重要調(diào)蓄場(chǎng)所，每年有大量泥沙淤積，湖區(qū)水位逐年抬高頂托，使水系水位抬升。

(2)內(nèi)澇漬災(zāi)依然十分嚴(yán)重。四口水系沿河排澇泵站大多建于20世紀(jì)60、70年代，已到使用年限;機(jī)電設(shè)備陳舊老化，效益銳減;渠系等配套設(shè)施不到位，影響效益發(fā)揮;電排揚(yáng)程不足，排澇能力下降;樞紐建筑物事故隱患多，影響工程安全運(yùn)行等，導(dǎo)致水系地區(qū)內(nèi)澇漬災(zāi)嚴(yán)重。

1.3 水生態(tài)環(huán)境

(1)洞庭湖水位降低、濕地嚴(yán)重缺水。每年9～10月長(zhǎng)江入湖水量是洞庭湖區(qū)生產(chǎn)和維護(hù)濕地生態(tài)水量的主要來(lái)源，2006年9～10月入湖水量減少了200多億m3，使洞庭湖生態(tài)水量減少一半，造成水位顯著下降，濕地干枯。

(2)冬季長(zhǎng)江進(jìn)入洞庭湖水量減少，致使洞庭湖濕地面積縮小，同時(shí)，也導(dǎo)致沿河釘螺孳生，血吸蟲病害嚴(yán)重。

(3)魚類和鳥類數(shù)量顯著減少。受長(zhǎng)江三峽水庫(kù)影響，洞庭湖冬春水位較前普遍降低了1～2 m，魚類和鳥類生物棲息地縮小，食源減少，濕地生態(tài)環(huán)境惡化。近年調(diào)查顯示，在東洞庭湖越冬的水鳥數(shù)量銳減，減幅達(dá)50%。

2 水資源利用

2.1 建閘控制

實(shí)施四口建閘能人為控制四口分流，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰分洪，對(duì)減輕四口水系防汛壓力起到很好的作用;可與三峽水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，在汛期不對(duì)荊江河段產(chǎn)生較大防洪壓力，同時(shí)也能滿足河道沿岸的灌溉和排澇要求。可能存的問題及對(duì)策:

(1)會(huì)加速四口洪道淤積，尤其是在口門段，會(huì)造成洪道內(nèi)沖淤變化的重新分布。可結(jié)合水系優(yōu)化及河道整治工程解決洪道淤積的問題。

(2)可能導(dǎo)致枯水期缺水嚴(yán)重，造成洪道內(nèi)原有的航運(yùn)線路中斷，給交通運(yùn)輸帶來(lái)不便，造成湖區(qū)血吸蟲蔓延，加速水質(zhì)、水環(huán)境惡化?？膳浜显O(shè)施改造及優(yōu)化水源工程，在斷流期間引長(zhǎng)江水入四口，減輕沿岸季節(jié)性缺水負(fù)擔(dān)。

2.2 優(yōu)化水系

為合理規(guī)劃河網(wǎng)、縮短防洪堤線、減輕防洪負(fù)擔(dān)，可適當(dāng)堵(擴(kuò))支并流。

松滋河水系復(fù)雜，1960年以來(lái)隨著蘇支河過流量增加，加重了松東河沿線防洪壓力和松西河的淤積，建議對(duì)蘇支河實(shí)施河勢(shì)控制即減小大湖口河過流量;通過適當(dāng)增加流量以沖刷松西河道，擴(kuò)大中支自治局河;堵藕池河西支及沱江控制東支鯰魚須河等。

2.3 河道整治及設(shè)施改造

對(duì)四口水系沿程淤積嚴(yán)重、卡口等河段進(jìn)行清淤疏浚，對(duì)部分河道因?qū)嵤┛刂坪退祪?yōu)化后有可能需增加過流量的，應(yīng)進(jìn)行疏挖以保證河道暢通，延長(zhǎng)枯水期河道通流時(shí)間，以解決流域內(nèi)季節(jié)性和水質(zhì)性缺水問題。

四口河道淤積使部分取、排水設(shè)施使用效率下降，電排時(shí)間延長(zhǎng)，排澇負(fù)擔(dān)加重。應(yīng)對(duì)藕池水系的取、排水設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一治理，同時(shí)可對(duì)四口水系沿岸堤防予以加高培厚，在河道出口處建設(shè)排水泵站，高洪時(shí)降低堤防的防汛壓力。

2.4 調(diào)蓄水源

為解決水系季節(jié)性缺水問題，根據(jù)各分片實(shí)際情況可考慮以長(zhǎng)江來(lái)水作為穩(wěn)定水源。目前已獲得批復(fù)的華容引水工程，即在調(diào)弦閘外新建提水泵站，枯水時(shí)可從長(zhǎng)江提水入調(diào)弦河，以解決華容河沿線人畜飲水水源，特別是華容縣城的缺水問題。

根據(jù)前述四口水系地區(qū)防洪和水資源利用的建設(shè)思路，通過采用上述措施，旨在形成平原水庫(kù)，汛期縮短防汛堤線，枯期緩解兩岸生產(chǎn)生活用水緊張局勢(shì)。

3 水資源利用效果評(píng)估

為了分析上述措施對(duì)四口水系綜合治理的效果，重點(diǎn)對(duì)四口水系建閘及疏浚效果進(jìn)行評(píng)估?；诙啻螌?shí)地查勘及征詢當(dāng)?shù)厮块T意見，擬定了以下幾種“控制支汊、強(qiáng)化主干”的方案:

(1)在松滋河下游中支大湖口河建閘控制，同時(shí)疏浚中支自治局河;

(2)在藕池河冬支鲇魚須河建閘控制，同時(shí)疏浚東支的梅田湖河;

(3)在藕池河中支陳家?guī)X河建閘控制，同時(shí)疏浚東支的施家渡河。

根據(jù)各支汊的現(xiàn)狀過流能力，控制閘的過流規(guī)模初步定為100 m3/s，閘門啟閉時(shí)機(jī)按以下方式考慮:松滋河支汊閘按沙市水位進(jìn)行調(diào)度，汛前，水位距超警戒水位0.5 m時(shí)開閘;汛后，水位低于警戒水位以下0.5 m后關(guān)閘。藕池河支汊閘按石首水位進(jìn)行調(diào)度，汛前，水位距超警戒水位0.5 m時(shí)開閘;汛后，水位低于警戒水位以下0.5 m后關(guān)閘。荊江河段主要控制站的警戒水位和保證水位見表1。

表1 荊江河段主要控制站的警戒水位、保證水位 m

為分析四口水系采取控支強(qiáng)干措施后對(duì)上下游的防洪影響和枯水期所提供的水資源量，對(duì)1998年洪水進(jìn)行了各方案的模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2。

計(jì)算結(jié)果表明，采用控支強(qiáng)干措施后不會(huì)引起長(zhǎng)江干流和四口洪道的水位抬高，相反，由于流量得以控制，可減輕該地區(qū)的防汛壓力。同時(shí)，統(tǒng)計(jì)了1998年洪水條件下，各支汊建閘控制后汛末關(guān)閘時(shí)可提供的蓄水量:大湖口河河段長(zhǎng)39.1 km，汛期末關(guān)閘后上、下閘之間蓄水量為4932萬(wàn)m3;鲇魚須河河段長(zhǎng)25.9 km，上、下閘之間蓄水量為2067萬(wàn)m3;陳家?guī)X河河段長(zhǎng)20.1 km，關(guān)閘后上、下閘之間蓄水量為745萬(wàn)m3;藕池西支河段長(zhǎng)68.5 km、中支河段長(zhǎng)55.4 km，東支鲇魚須河同時(shí)控制過流后，中支汛末關(guān)閘后蓄水量為6273萬(wàn)m3、西支為3290萬(wàn)m3，三岔河為3159萬(wàn)m3。

由此可見，采用建閘和疏浚措施效果比較顯著。

表2 采取控支強(qiáng)干措施對(duì)荊江河段上下游水位及流量的影響

4 結(jié)語(yǔ)

(1)四口水系對(duì)荊江河段有削減洪峰，減輕荊江洪水壓力的作用。但由于四口進(jìn)水口逐年淤積以及三峽等大型水利工程的興建，造成長(zhǎng)江向洞庭湖分流能力減少，四口區(qū)域資源性缺水并對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生一系列影響。

(2)力圖通過實(shí)施建閘控制、優(yōu)化水系、河道整治、設(shè)施改造和調(diào)蓄水源等措施，來(lái)解決四口水系的資源環(huán)境問題。建閘控制與三峽水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，實(shí)現(xiàn)汛期錯(cuò)峰，減輕四口地區(qū)防汛壓力;優(yōu)化水系將現(xiàn)有河道建設(shè)成為平原型水庫(kù)，并配合河道整治、設(shè)施改造和調(diào)蓄水源等工程，在斷流期間引長(zhǎng)江水入四口水系，減輕沿岸季節(jié)性缺水壓力。

(3)對(duì)四口水系實(shí)施建閘和疏浚措施后的效果進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)果表明，該措施對(duì)四口洪道的防洪及缺水問題可起到整治和緩解作用，可理順?biāo)?、縮短防汛堤線、減輕防洪壓力;同時(shí)，在汛末關(guān)閘可蓄水為四口水系提供部分水資源，有效緩解該地區(qū)季節(jié)性缺水的矛盾。

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