長(zhǎng)江中游防洪問(wèn)題與對(duì)策

張　曼,周建軍,黃國(guó)鮮

(1.清華大學(xué)水利水電工程系,北京　100084; 2.清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京　100084)

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長(zhǎng)江中游防洪問(wèn)題與對(duì)策

張曼1,2,周建軍1,2,黃國(guó)鮮1,2

(1.清華大學(xué)水利水電工程系,北京100084; 2.清華大學(xué)水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100084)

摘要：三峽工程的首要任務(wù)是防洪,防洪的重點(diǎn)是保荊江安全。在此背景下分析長(zhǎng)江中游當(dāng)前防洪形勢(shì)和三峽工程存在的問(wèn)題,認(rèn)為相對(duì)于長(zhǎng)江中游洪水形勢(shì)和防洪要求,三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容遠(yuǎn)小于長(zhǎng)江中游超額洪水,動(dòng)態(tài)防洪庫(kù)容小于設(shè)計(jì)靜態(tài)防洪庫(kù)容,有效防洪庫(kù)容更小;長(zhǎng)期河道演變使城陵磯等地同流量水位顯著升高;中游蓄滯洪區(qū)建設(shè)規(guī)模嚴(yán)重偏小,而建設(shè)進(jìn)度嚴(yán)重滯后,已有蓄滯洪區(qū)使用困難;當(dāng)前大規(guī)模清水沖刷沒(méi)有降低洪水位,反而荊江向洞庭湖分洪減小、河道泄洪能力進(jìn)一步萎縮;三峽水庫(kù)2008年按正常水位運(yùn)行以來(lái),連年攔中小洪水和超汛限水位運(yùn)行,大量占據(jù)防洪庫(kù)容和壓低下泄洪水流量,使下游河道長(zhǎng)期得不到洪水塑造,行洪能力和堤防得不到檢驗(yàn)和考驗(yàn)?？紤]到氣候變化等不確定性影響,現(xiàn)在長(zhǎng)江中游防洪形勢(shì)仍然嚴(yán)峻。建議:切實(shí)維護(hù)三峽工程規(guī)劃確定目標(biāo)和防洪調(diào)度方式,嚴(yán)格控制汛限水位,積極采取優(yōu)化調(diào)度增加水庫(kù)防洪能力;盡快完成三峽工程規(guī)劃要求的城陵磯附近蓄滯洪區(qū)建設(shè),采取政策措施保證分洪與發(fā)展兼顧;改變和優(yōu)化金沙江下游4大梯級(jí)水庫(kù)汛期運(yùn)行方式;加強(qiáng)三峽庫(kù)區(qū)岸坡治理、提高水庫(kù)防洪調(diào)度靈活性;采取積極措施維護(hù)長(zhǎng)江中游江湖關(guān)系穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：防洪調(diào)度;防洪庫(kù)容;汛限水位;防洪形勢(shì)；三峽水庫(kù);長(zhǎng)江中游

厄爾尼諾南方振蕩是熱帶海洋與氣象相互作用的強(qiáng)信號(hào),厄爾尼諾和拉尼娜是其中冷暖兩極異常事件,對(duì)全球氣候有異常重要影響。1951/2016年共發(fā)生15次厄爾尼諾和拉尼娜事件,每3到7年一個(gè)循環(huán)[1],其中3次極強(qiáng)厄爾尼諾事件分別發(fā)生在1982—1983年、1997—1998年和2015—2016年。2015—2016年厄爾尼諾發(fā)展情況監(jiān)測(cè)顯示,本次厄爾尼諾事件與1997—1998年超強(qiáng)厄爾尼諾事件較為相似,強(qiáng)度接近前兩次。目前呈減弱趨勢(shì),預(yù)計(jì)2016年春末夏初結(jié)束,拉尼娜事件出現(xiàn)幾率增加[2]。2015年12 月以來(lái),北美、南美和英國(guó)等地暴雨和洪災(zāi)等極端天氣集中出現(xiàn),而澳大利亞、印尼和菲律賓等地則出現(xiàn)大旱[3-5]。2015年入秋以來(lái),我國(guó)南方降水偏多,部分地區(qū)發(fā)生汛情；2016年6月華南地區(qū)持續(xù)暴雨和入汛時(shí)間提前都與此相關(guān)。大量研究表明,隨著全球氣候變暖,東亞地區(qū)季風(fēng)作用在減弱而熱帶氣旋作用在增強(qiáng),氣候兩極化趨勢(shì)將更明顯,特大洪水和嚴(yán)重干旱出現(xiàn)的機(jī)會(huì)都會(huì)增加[6]。長(zhǎng)江流域是我國(guó)洪水比較嚴(yán)重地區(qū),短期和長(zhǎng)期氣候形勢(shì)都表明長(zhǎng)江流域防洪面臨的挑戰(zhàn)在加大。

近年來(lái),三峽工程、金沙江下游和嘉陵江一些具有防洪能力的工程建成并投入使用,長(zhǎng)江防洪能力已有很大提高。但是,長(zhǎng)江上游暴雨洪水主要集中在川江,相對(duì)于長(zhǎng)江中游的特大洪水,三峽水庫(kù)的防洪能力很小,不能完全保證長(zhǎng)江中游的防洪安全。這是三峽工程論證的明確結(jié)論[7]。而且,三峽水庫(kù)的實(shí)際防洪庫(kù)容比規(guī)劃指標(biāo)低[8],而三峽工程規(guī)劃所依據(jù)的中游河道情景發(fā)生了很大變化;近十余年,長(zhǎng)江中上游氣候條件也發(fā)生了很大變化(圖1-C)。三峽工程建成以來(lái)實(shí)際運(yùn)行中存在很多問(wèn)題。盡管近年來(lái)長(zhǎng)江沒(méi)有發(fā)生大洪水,但是,在現(xiàn)行條件或未來(lái)極端氣候下,長(zhǎng)江再次出現(xiàn)1954年規(guī)模洪水或更大洪水的可能性仍然存在。因此,在三峽工程已經(jīng)投入運(yùn)行十余年后再次討論長(zhǎng)江中游防洪問(wèn)題與對(duì)策仍然具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

筆者基于過(guò)去的研究成果和三峽蓄水前后實(shí)際資料,討論三峽水庫(kù)的防洪能力,三峽蓄水后長(zhǎng)江中游的防洪形勢(shì)和現(xiàn)實(shí)運(yùn)行中長(zhǎng)江中游防洪存在的問(wèn)題,并提出相關(guān)對(duì)策供防洪和長(zhǎng)江中游治理參考。

注：A圖為長(zhǎng)江中下游宜昌—大通；B圖為長(zhǎng)江中游上段宜昌—漢口，其中D1為松滋口，D2為太平口，D3為藕池口；C圖為1950—2014年中上游氣溫，其中1998—2014年中上游平均溫度比1951—1989年升高0.8℃，昆明、重慶和武漢氣溫分別升高1.5℃、1.28℃和0.55℃。圖1　長(zhǎng)江中游位置、防洪形勢(shì)與中上游氣溫變化

1　長(zhǎng)江中游防洪問(wèn)題背景

長(zhǎng)江是1億多年以來(lái)喜馬拉雅隆起、四川盆地夷平、巫山下切和云夢(mèng)澤沉陷等強(qiáng)烈地質(zhì)過(guò)程的共同產(chǎn)物。由于橫斷山脈擠壓,長(zhǎng)江一統(tǒng)橫斷山脈以東水系,以近萬(wàn)億方河川徑流出東海,按水量計(jì)算是世界第三大河。宜昌至鄱陽(yáng)湖口稱中游,中游上段的荊江是長(zhǎng)江最危險(xiǎn)的防洪河段(圖1)。荊江是在古云夢(mèng)澤上淤積形成的。由于上游大量泥沙和海平面大幅度升高,7 000多年來(lái),云夢(mèng)澤以枝城為起點(diǎn),北齊漢江,南極西洞庭,形成了一個(gè)巨大的淤積三角洲。云夢(mèng)澤南北地質(zhì)凹陷、中部崛起和后來(lái)人工圍墾等作用造就了荊北平原低洼、洞庭湖萎縮和荊江河曲高起,荊江就在這一大背景下形成[9]?，F(xiàn)代荊江河床下面存在各種復(fù)雜的淤積覆蓋層,黏土和卵石淤積層異常發(fā)育,厚度可超過(guò)20 m[9]。荊江懸河高出兩岸,大片土地在洪水位之下,堤防是在長(zhǎng)期圍墾基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的。長(zhǎng)江堤防深層缺陷很多[10]。明清以來(lái),荊江大堤決口46次,1853—1949年洞庭湖圩垸平均5年潰決1次。1860年、1870年兩次特大洪水,對(duì)長(zhǎng)江產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。1870年枝城洪峰流量110 000 m3/s,宜昌30 d洪量1 650億m3。20世紀(jì)的1931年、1935年、1949年、1954年等大洪水都引起流域巨大洪水災(zāi)害。1954年是20世紀(jì)最大全流域洪水,洪峰流量不大,但宜昌、漢口30 d洪量分別為1 350億m3和2 182億m3,沿岸大片地區(qū)被淹沒(méi),中游超額洪水很大,實(shí)際分洪量為1 023億m3。1954年洪水是長(zhǎng)江中游防洪目標(biāo)。幾十年來(lái),長(zhǎng)江中下游防洪建設(shè)主要包括堤防、蓄滯洪區(qū)、河道整治和水庫(kù)幾方面。

長(zhǎng)江中下游30 000余km、干流3900余km的堤防是防洪主要屏障。按1980年長(zhǎng)江中下游防洪座談會(huì)要求,現(xiàn)有堤防以1954年最高洪水位為依據(jù),設(shè)計(jì)洪水位分別是沙市45 m、城陵磯34.4 m、漢口29.73 m、湖口17.1 m。堤防建設(shè)已基本達(dá)到這一目標(biāo)。目前一般堤防高6～12 m、荊江大堤高12～16 m。荊江大堤堤頂高出荊北平原約18 m,堤防安全是防洪的大事。

河道整治的目的是提高泄洪能力和維護(hù)堤防安全。長(zhǎng)江中游整治工程包括護(hù)岸、除障、河勢(shì)控制和裁彎取直等。其中荊江1966年和1969年兩處裁彎和1972年1處自然裁彎縮短荊江78 km、增加沙市泄洪流量4 500 m3/s。目前,中游荊江沙市、城陵磯、武漢以下河段的行洪能力分別是53 000、60 000和73 000 m3/s。但是,荊江裁彎等工程也加劇了三口萎縮、江湖關(guān)系變化并增加了城陵磯以下河道泥沙淤積,下荊江實(shí)際洪水流量較大幅度增加。1998年洪水小于1954年,而下荊江流量明顯增大。

蓄滯洪區(qū)是避免洪水泛濫的重要安排。1952年建成的荊江分洪區(qū),在1954年洪水保障荊江大堤安全中發(fā)揮了決定性作用。按1954年洪水標(biāo)準(zhǔn)和1980年長(zhǎng)江中下游防洪座談會(huì)要求的堤防標(biāo)準(zhǔn),三峽工程建成前,長(zhǎng)江中下游需要492億m3蓄滯洪區(qū),其中城陵磯附近320億m3(表1)。但是,目前這部分工程建設(shè)緩慢,欠賬很大。國(guó)家要求盡快建設(shè)的城陵磯附近蓄滯洪區(qū)只有100億m3[11]。已有的蓄滯洪區(qū)由于其內(nèi)部經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和條件變化限制著有效使用,荊江分洪區(qū)在1998年洪水期間就沒(méi)能發(fā)揮作用。蓄滯洪區(qū)不足會(huì)嚴(yán)重增加堤防的安全壓力。

表1　各方案調(diào)度1954年全流域洪水的結(jié)果 　億m3

目前長(zhǎng)江流域干支流水庫(kù)總庫(kù)容超過(guò)2 400億m3,是流域防洪的重要設(shè)施。長(zhǎng)江水利委員會(huì)認(rèn)為要保證荊江安全、降低中游防洪壓力的根本是要建三峽工程[7]。根據(jù)全國(guó)人民代表大會(huì)批準(zhǔn)的三峽工程建設(shè)方案,三峽工程的第一目標(biāo)是防洪,水庫(kù)按175-145-155 m方案運(yùn)行,具有221.5億m3防洪庫(kù)容,防洪重點(diǎn)是保荊江安全。通過(guò)三峽工程補(bǔ)償調(diào)節(jié),可使荊江地區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到百年一遇,百年以下洪水不再分洪,具體控制標(biāo)準(zhǔn)是百年洪水按沙市設(shè)計(jì)水位44.5～45 m控制,三峽調(diào)控使枝城斷面洪水流量不超過(guò)60 600 m3/s;遇千年一遇或類似1870年洪水時(shí),控制枝城流量不超過(guò)80 000 m3/s,在1980年規(guī)劃的蓄滯洪區(qū)配合運(yùn)用下,避免兩岸堤防出現(xiàn)毀滅性災(zāi)害;同時(shí),三峽調(diào)度兼顧城陵磯附近分洪量有較大幅度的減少。此外,長(zhǎng)江中上游有很多攔洪水庫(kù),金沙江、嘉陵江和烏江等干支流已建和在建水庫(kù)都可發(fā)揮作用。規(guī)劃[11]要求上游水庫(kù)主汛期預(yù)留340億～360億m3防洪庫(kù)容。但是,上游水庫(kù)距離遠(yuǎn)、不能有效控制上游主要暴雨區(qū);三峽工程建成以來(lái),大型水庫(kù)調(diào)節(jié)和蓄水使中游河道夏秋季節(jié)流量大幅度減少,水位顯著降低,長(zhǎng)江上游更多預(yù)留防洪庫(kù)容還會(huì)加劇這一問(wèn)題?？紤]到一般年份長(zhǎng)江中游干旱和生態(tài)環(huán)境等壓力,依靠長(zhǎng)江上游水庫(kù)蓄泄和調(diào)度,長(zhǎng)江中游洪水還有很大不確定性。

長(zhǎng)江治理已經(jīng)使長(zhǎng)江中游防洪能力提高。長(zhǎng)江水利委員會(huì)認(rèn)為[12],三峽工程建成后再遇1954年洪水,按照枝城調(diào)度或城陵磯補(bǔ)償調(diào)度方案,長(zhǎng)江中游分洪量可降低到398億m3或336億m3,其中城陵磯附近280億m3或218億m3(表1)。因此,相對(duì)于長(zhǎng)江中游大洪水,三峽水庫(kù)的防洪能力仍然很小,水庫(kù)必須在堤防和蓄滯洪區(qū)配合下才能有效發(fā)揮作用。但是,現(xiàn)實(shí)情況是,城陵磯附近目前只安排了100億m3蓄滯洪區(qū)建設(shè)[11],三峽水庫(kù)有效防洪庫(kù)容小于規(guī)劃指標(biāo)[8],中游防洪規(guī)劃依據(jù)1954年情況確定,而幾十年來(lái)長(zhǎng)江中游河道改變很大[13],三峽工程建成以來(lái)實(shí)際運(yùn)行也存在很多問(wèn)題。

2　三峽水庫(kù)防洪問(wèn)題

2.1三峽水庫(kù)有效防洪庫(kù)容偏小

水庫(kù)防洪庫(kù)容是水庫(kù)防洪能力的重要指標(biāo)。對(duì)一般水庫(kù)而言,它是指介于汛限水位和最高洪水位之間的河谷空間體積。三峽工程175-145-155 m方案,在145 m汛限水位和175 m最高水位之間的靜態(tài)防洪庫(kù)容是221.5億m3。三峽工程論證研究還顯示,水庫(kù)淤積后防洪庫(kù)容減少,運(yùn)行80年后水庫(kù)淤積達(dá)到基本沖淤平衡,平衡后有85.7%(相當(dāng)于190億m3)的防洪庫(kù)容可長(zhǎng)期保留[14-15]。

但是,三峽水庫(kù)是典型的河道型水庫(kù)。在670 km的回水范圍內(nèi),水庫(kù)水面平均寬度只有1.3 km。汛期庫(kù)區(qū)水流速度和縱向水面坡降較大,在需要三峽水庫(kù)開(kāi)始攔蓄洪水前(下泄流量56 700 m3/s),相當(dāng)部分位于汛限水位以上的防洪空間已經(jīng)被占據(jù)。因此,河道型水庫(kù)不同于一般水面開(kāi)闊的湖泊型水庫(kù),其防洪庫(kù)容具有顯著動(dòng)態(tài)特征。水庫(kù)泥沙淤積后,過(guò)水?dāng)嗝婵s小、流速增大,回水縱向坡降更大,動(dòng)庫(kù)容特征更顯著。對(duì)于三峽工程這樣的水庫(kù),防洪調(diào)度采用動(dòng)態(tài)防洪庫(kù)容更符合實(shí)際。采用水動(dòng)力學(xué)和泥沙數(shù)學(xué)模型,水庫(kù)泥沙淤積采用1961—1970年水沙條件,調(diào)度從145 m汛限水位開(kāi)始攔洪的起調(diào)流量是56 700 m3/s,水庫(kù)蓄水到175 m水位時(shí)的不同下泄流量計(jì)算的動(dòng)庫(kù)容比例(相對(duì)于靜防洪庫(kù)容221.5億m3)計(jì)算結(jié)果[8](圖2)表明:

圖2　三峽水庫(kù)不同時(shí)期和不同蓄滿下泄流量的動(dòng)態(tài)防洪庫(kù)容比例及相應(yīng)水庫(kù)泥沙淤積量

a. 初期按百年一遇或千年一遇枝城下泄流量標(biāo)準(zhǔn)(即壩前水位175 m時(shí)三峽下泄流量60 000 m3/s或80 000 m3/s),三峽水庫(kù)的實(shí)際防洪庫(kù)容分別只有179億m3和205億m3;

b. 泥沙淤積后期,水庫(kù)可保留的防洪庫(kù)容比例遠(yuǎn)小于論證期間的預(yù)測(cè)結(jié)果,按百年一遇和千年一遇的枝城下泄標(biāo)準(zhǔn),130年后預(yù)計(jì)水庫(kù)淤積173.4億m3(與文獻(xiàn)[14-15]100年淤積量相當(dāng)),三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容保留的比例分別只有43%和62%;

c. 而且,庫(kù)區(qū)移民還會(huì)進(jìn)一步限制上述防洪庫(kù)容的正常發(fā)揮作用(完全無(wú)償、自由使用的庫(kù)容更小)。計(jì)算顯示,初期壩前水位超過(guò)168～170 m后,三峽庫(kù)區(qū)回水高度就開(kāi)始超過(guò)移民線(圖3(a))。水庫(kù)淤積后期,即使是二十年一遇的洪水,水庫(kù)內(nèi)部超過(guò)400 km移民范圍也將受相當(dāng)程度淹沒(méi)的影響(圖3(b))。三峽工程的設(shè)計(jì)防洪能力超千年一遇,然而按照動(dòng)庫(kù)容調(diào)度預(yù)測(cè),即使在沒(méi)有太多泥沙淤積之前,防御這樣的洪水,庫(kù)區(qū)涪陵等重要城市都會(huì)受到嚴(yán)重淹沒(méi)(圖3(a))。回水超過(guò)移民范圍后,進(jìn)一步攔洪必然受到移民安全的限制,調(diào)度效率降低、防洪的代價(jià)增加。

注:①本圖根據(jù)不恒定流模型按三峽設(shè)計(jì)調(diào)度方式進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算得到;②5%、1%和0.1%洪水根據(jù)1954年典型放大(其中1%洪水采用了3種不同倍比放大方式,中心線是宜—枝區(qū)間洪水,與宜昌按同頻率放大);③百年以內(nèi)洪水(即5%和1%)情況下,三峽水庫(kù)最大泄洪流量56 700 m3/s,千年洪水(0.1%)情況下,三峽水庫(kù)最大泄洪流量為80 000 m3/s;④百年一遇洪水、千年一遇洪水,三峽水庫(kù)分別攔蓄143億m3和208億m3;⑤ 水庫(kù)泥沙淤積采用1961—1970年水沙條件循環(huán)計(jì)算,圖3(b)初期(1年)至淤積130年間回水線時(shí)間間隔10年;L1；⑥和L2分別是涪陵防護(hù)大堤抵頂高程和最大擋水高程(之間4 m靠薄壁子埝擋水);⑦ L3是百年一遇洪水的壩前水位(168～170 m)。圖3　三峽庫(kù)區(qū)最高回水線位及其與移民遷移線的相對(duì)關(guān)系

更進(jìn)一步,三峽水庫(kù)有效防洪庫(kù)容受泥沙淤積的影響嚴(yán)重。圖2～3顯示,泥沙淤積對(duì)三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容和回水影響遠(yuǎn)比預(yù)期嚴(yán)重。當(dāng)前,三峽水庫(kù)淤積已接近20億m3、水庫(kù)防洪能力在減小。當(dāng)然,現(xiàn)在由于上游水庫(kù)攔沙,三峽泥沙淤積會(huì)更緩慢,原來(lái)預(yù)計(jì)的80～100年情景或許在200～300年后出現(xiàn)。因此,防洪能力變化應(yīng)該與泥沙淤積而非與年代對(duì)應(yīng)。但是,一旦原預(yù)計(jì)淤積情景出現(xiàn),50%以上的防洪庫(kù)容將難以保留。若沒(méi)有切實(shí)有效的減淤措施,三峽工程防洪功能最終將不能長(zhǎng)期利用。

圖4　1998年洪水宜昌、枝城流量和枝城控制下泄流量與三峽水庫(kù)需要攔洪量關(guān)系

從圖2可以看出,防洪庫(kù)容與防洪起調(diào)流量關(guān)系很大,當(dāng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)的控制枝城下泄流量降低后,三峽防洪庫(kù)容更接近靜庫(kù)容。但是,如果將枝城最大流量降低,面臨相同洪水,三峽水庫(kù)需要提供的防洪庫(kù)容會(huì)急劇增加(圖4)。枝城控制下泄流量從56 700 m3/s降低到50 000 m3/s和45 000 m3/s,需要的攔洪量將從29.3億m3增加到167億m3和360億m3。1998年全流域洪水,沿線水位長(zhǎng)期大幅度超設(shè)計(jì)洪水位，但是,1998年上游洪水并不大,枝城最大日均流量65 800 m3/s(二十年一遇流量75 200 m3/s)。將枝城控制流量降低到50 000 m3/s(下游城陵磯等地超設(shè)計(jì)水位情景不會(huì)明顯改變),三峽水庫(kù)需要攔洪167億m3,水庫(kù)基本蓄滿?？梢?jiàn),三峽水庫(kù)只能主要用于削減洪峰、保護(hù)荊江,而對(duì)于洪量很大的長(zhǎng)江全流域洪水而言，其防洪作用非常有限。

2.2當(dāng)前三峽水庫(kù)防洪調(diào)度存在的問(wèn)題

三峽工程第一任務(wù)是防洪,主要保荊江安全,這是三峽工程的主要目標(biāo)。前述分析已經(jīng)表明,相對(duì)于長(zhǎng)江中游洪水和規(guī)劃要求,三峽水庫(kù)的有效防洪能力已經(jīng)嚴(yán)重偏小，因此,更應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)劃確定的保荊江為主的枝城補(bǔ)償調(diào)度方案。根據(jù)防洪規(guī)劃,汛期(6—9月)壩前水位應(yīng)控制在145 m汛限水位,對(duì)百年一遇以內(nèi)洪水,三峽水庫(kù)通過(guò)補(bǔ)償調(diào)節(jié),控制枝城流量不超過(guò)56 700～60 600 m3/s、沙市水位不超過(guò)44.5～45 m。

三峽水庫(kù)建成后,需要更多防洪庫(kù)容的城陵磯補(bǔ)償方案成了實(shí)際調(diào)度首選方案。調(diào)度要求三峽壩前水位低于155 m時(shí),水庫(kù)攔洪保證城陵磯水位不超過(guò)34.4 m;同時(shí),還讓三峽水庫(kù)攔中小洪水[16]。2009年以來(lái),不但沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行三峽防洪規(guī)劃確定的運(yùn)行方案,而且連續(xù)多年在沒(méi)有防洪需求情況下,每年汛期都大幅度超汛限水位運(yùn)行(圖5(a)),2009—2014年分別超過(guò)汛限水位7.7、15.9、8.6、17.9、10.8和17.4 m。這些時(shí)候,枝城下泄流量都在40 000 m3/s左右,沙市最高水位42 m左右,遠(yuǎn)低于規(guī)劃要求的泄洪能力和沙市設(shè)計(jì)洪水位44.5～45.0 m(圖5(b))。而且,這些年城陵磯最高水位都遠(yuǎn)低于34.4 m。可見(jiàn),即使按照城陵磯調(diào)度方案,三峽壩前水位頻繁超過(guò)155 m,實(shí)際調(diào)度也違背了相應(yīng)的防洪原則。三峽調(diào)度方案[16]和實(shí)際調(diào)度都背離了工程論證所確定的調(diào)度原則,具有法定意義的防洪汛限水位完全成了擺設(shè)。防洪調(diào)度方式改變,更使得相當(dāng)部分防洪庫(kù)容過(guò)早消耗。過(guò)去幾年,汛期連續(xù)高水位運(yùn)行減少防洪庫(kù)容1/3～1/2,這不但顯著增加了荊江災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn),而且還會(huì)對(duì)下游河道行洪能力造成嚴(yán)重影響,將使三峽庫(kù)區(qū)淹沒(méi)范圍和程度都加重。

注：城陵磯設(shè)計(jì)水位為34.4 m；沙市設(shè)計(jì)水位45 m；權(quán)城設(shè)計(jì)流量為60 600 m3/s;設(shè)計(jì)泄洪能力為60 000 m3/s；2009—2014年，城陵磯最高水位分別為30.82、33.28、29.38、33.38、29.8 m。圖5　三峽水庫(kù)2009—2014年防洪調(diào)度和運(yùn)行情況

三峽水庫(kù)超汛限水位運(yùn)行和攔中小洪水,最直接的效益是增加發(fā)電量。2014年年入庫(kù)水量基本接近設(shè)計(jì)水平,而三峽工程發(fā)電988億kW·h,超過(guò)設(shè)計(jì)17%?？紤]到三峽水庫(kù)防洪能力本來(lái)已經(jīng)很小,這種以增加防洪風(fēng)險(xiǎn)為代價(jià)的調(diào)度方式必須摒棄。

3　長(zhǎng)江中游防洪形勢(shì)變化與問(wèn)題分析

長(zhǎng)江中游防洪目標(biāo)是1954年洪水。1954年分洪1 023億m3,是20世紀(jì)超額洪水最大的一次。按長(zhǎng)江流域防洪規(guī)劃[8],1980年防洪工程實(shí)施后,中游仍有超額洪水492億m3。在無(wú)三峽水庫(kù)情況下、荊江分洪區(qū)分洪54億m3后,城陵磯附近仍需要安排分洪320億m3。有三峽水庫(kù)后,按工程規(guī)劃[7]確定的枝城調(diào)度方案,城陵磯附近仍需280億m3蓄滯洪區(qū),如果采用城陵磯調(diào)度方案可適當(dāng)減少分洪量,但需要三峽水庫(kù)增加很多攔洪量(表1),因而增加了荊江防洪風(fēng)險(xiǎn)。

可見(jiàn),長(zhǎng)江中游防洪安全必須結(jié)合蓄滯洪區(qū)使用。然而,新批準(zhǔn)的長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃[11]在城陵磯附近只安排了100億m3蓄滯洪區(qū)建設(shè)。當(dāng)前長(zhǎng)江中游蓄滯洪區(qū)規(guī)模與規(guī)劃還有很大差距，而且,1998年洪水期間荊江分洪區(qū)不能使用,導(dǎo)致長(zhǎng)江防洪“嚴(yán)防死守”，承擔(dān)了巨大風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)在,荊江和武漢等蓄滯洪區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模和人口增加了很多,特大洪水來(lái)臨時(shí),現(xiàn)有蓄滯洪區(qū)的使用難度依然很大。

更重要的是,長(zhǎng)江防洪規(guī)劃主要以1954年情況為依據(jù),而現(xiàn)在長(zhǎng)江中游河道已發(fā)生很大改變。1998年洪水后,城陵磯附近螺山站同流量(60 000 m3/s左右)水位較1954年大幅度抬高(圖6)。1998年螺山站最大流量比1954年小11 000 m3/s,但城陵磯水位比1954年高1.84 m。長(zhǎng)江水利委員會(huì)根據(jù)螺山站單一的1980—1999年水位流量關(guān)系包絡(luò)線,將城陵磯設(shè)計(jì)水位34.4 m下城陵磯—漢口河段泄洪能力由65 000 m3/s調(diào)整為61 500 m3/s后,無(wú)三峽工程方案城陵磯附近分洪量已由表1中的320億m3上升到480億m3(漢口附近降低為16億m3)[12]。文獻(xiàn)[13]采用1954年洪水和1998年中游河道情況進(jìn)行數(shù)學(xué)模型模擬,按《長(zhǎng)江流域防洪規(guī)劃》確定的沙市至湖口設(shè)計(jì)水位不變,計(jì)算結(jié)果顯示,由于河道泄洪能力降低,按枝城和城陵磯防洪方案調(diào)度后,城陵磯附近分洪量分別達(dá)到465億m3和385億m3。即使用分洪量最小的調(diào)度方案,城陵磯附近需要的分洪量也遠(yuǎn)超過(guò)原來(lái)規(guī)劃確定的無(wú)三峽工程需要的分洪量?，F(xiàn)在,城陵磯以下河道已經(jīng)變化,使河道泄洪能力顯著降低,城陵磯附近分洪量急劇增加。

圖6　1999年洞庭湖口螺山站水位流量關(guān)系與規(guī)劃線(1954年)和單一線(1998年)比較

另一方面,荊江松滋等三口分洪也發(fā)生了很大變化。1998年和1954年洪水比較,進(jìn)入荊江枝城斷面的最大流量分別68 800 m3/s和71900 m3/s,而下荊江監(jiān)利斷面最大流量分別是46 300 m3/s和35 600 m3/s。1998年荊江洪水小于1954年,而下荊江洪水流量反而超過(guò)后者10 700 m3/s。同時(shí),1998年下荊江同流量洪水位也抬高。監(jiān)利設(shè)計(jì)泄洪能力42 000 m3/s左右的最高水位已經(jīng)比1954年實(shí)測(cè)最高水位高1.73 m,比當(dāng)?shù)氐谭涝O(shè)計(jì)水位高出0.88 m。因此,即使現(xiàn)在再遇1954年洪水,但荊江洪水流量更大、城陵磯高洪水頂托更加嚴(yán)重,荊江防洪形勢(shì)也更趨緊張。文獻(xiàn)[13]按目前河道情況,給出了幾種分洪規(guī)模條件下各站最高洪水位(表2)。即使是按需要三峽水庫(kù)攔洪最多的城陵磯方案調(diào)度(三峽水庫(kù)攔洪181.6億m3、最高壩前水位172 m),監(jiān)利、城陵磯和漢口超過(guò)設(shè)計(jì)洪水位的幅度都很大。若城陵磯附近只有目前100億m3蓄滯洪區(qū),監(jiān)利、城陵磯和漢口將分別超過(guò)設(shè)計(jì)洪水位1.37 m、2.19 m和1.72 m。即使按320億m3蓄滯洪區(qū)規(guī)模,監(jiān)利和城陵磯超高水位幅度仍然很大。在城陵磯高洪水位頂托和下荊江洪水流量增加的雙重壓力下,三峽水庫(kù)能發(fā)揮的控制作用十分有限。城陵磯洪水位比1954年抬高,對(duì)荊江和洞庭湖防洪都有嚴(yán)重的影響。再遇1954年洪水,荊江也存在很大風(fēng)險(xiǎn),這是原來(lái)沒(méi)有預(yù)料到的。

圖7　三峽水庫(kù)蓄水后長(zhǎng)江中游各站的水位、流量關(guān)系比較及水位變幅分析

表2　按城陵磯方案調(diào)度1954年洪水各站最高水位、城陵磯和漢口分洪規(guī)模

2003年三峽水庫(kù)蓄水以來(lái),長(zhǎng)江中游整體上發(fā)生了較大規(guī)模沖刷,2002年10月至2014年10月,宜昌-湖口之間干流河道共計(jì)沖刷15.4億m3,荊江河道平均降低2.11 m。根據(jù)實(shí)測(cè)水位、流量資料和比水位流量關(guān)系法[17],圖7給出了最近10余年沖刷后中游各站單一水位流量關(guān)系的變化情況。總體趨勢(shì)是,中小流量期間水位降低幅度較大,但是,河道清水沖刷下切并沒(méi)有降低大流量期間的水位(甚至有一定程度抬高)。清水沖刷和水位降低對(duì)洞庭湖、鄱陽(yáng)湖及河道生態(tài)環(huán)境影響較大,同時(shí)洪水位抬高對(duì)防洪不利。造成當(dāng)前洪水位反常現(xiàn)象的主要原因是,三峽工程正常運(yùn)行以來(lái),長(zhǎng)期偏離了規(guī)劃確定的防荊江大洪水為主的原則,攔蓄中小洪水使荊江泄洪流量長(zhǎng)期低于設(shè)計(jì)泄洪能力,河道運(yùn)行的最高水位偏低(圖3)。對(duì)河道行洪能力極為重要的河灘以上泄洪斷面長(zhǎng)期得不到洪水塑造，阻力增加，泄洪能力萎縮。雖然清水沖刷對(duì)高洪水位影響還在變化過(guò)程中,但可以肯定的是,1998年洪水后清水沖刷與河道變化沒(méi)有改變長(zhǎng)江中游防洪格局,三峽工程運(yùn)行以來(lái)長(zhǎng)江中游河道的行洪能力沒(méi)有得到改善。

當(dāng)前三峽水庫(kù)攔中小洪水給長(zhǎng)江中游防洪帶來(lái)更多新問(wèn)題。通過(guò)三峽水庫(kù)調(diào)節(jié)把原本通過(guò)灘地下泄的洪水都約束到主槽中,河流造床流量持續(xù)的機(jī)會(huì)和時(shí)間增加會(huì)加劇河槽沖刷;由于河槽沖刷不均勻,局部沖刷劇烈(如荊江門等地2014年實(shí)測(cè)最大沖深已超過(guò)20 m),會(huì)加劇崩岸,近年堤前灘地崩岸增多對(duì)堤防安全是很大的威脅;由于實(shí)際洪水流量長(zhǎng)期大幅度小于河道設(shè)計(jì)行洪能力,較高堤身部位長(zhǎng)期得不到洪水檢驗(yàn)、隱患難以即時(shí)排查,真正過(guò)設(shè)計(jì)流量洪水時(shí),堤身出現(xiàn)管涌等風(fēng)險(xiǎn)機(jī)會(huì)增加;汛期較高水位行洪時(shí)段顯著加長(zhǎng),堤身長(zhǎng)期浸泡也會(huì)降低高洪水期間堤防強(qiáng)度。更值得重視的是,如果長(zhǎng)期沒(méi)有較大洪水,防洪設(shè)施占用情況增加,沿岸群眾防洪意識(shí)和防洪能力也會(huì)降低,而對(duì)三峽等工程防洪的期待程度將越來(lái)越高。長(zhǎng)江中游防洪能力嚴(yán)重不足,一旦大洪水來(lái)臨,局面將非常被動(dòng)。

三峽水庫(kù)攔蓄中小洪水后,一旦遭遇特大洪水,有效防洪能力必然進(jìn)一步降低。除前面指出的不利因素外,庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害也構(gòu)成嚴(yán)重制約?？紤]到庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害和庫(kù)岸穩(wěn)定的限制,水庫(kù)調(diào)度規(guī)程[18]要求防洪期間庫(kù)區(qū)最大的水位日降不超過(guò)2 m(這一幅度顯著低于論證期間調(diào)洪計(jì)算采用的幅度)。當(dāng)前汛期三峽庫(kù)區(qū)航運(yùn)也非常繁忙,防洪期間三峽大壩與葛洲壩兩壩間大量船舶也會(huì)嚴(yán)重限制三峽水庫(kù)的防洪調(diào)度。同時(shí),在實(shí)際調(diào)度中,三峽泄洪和騰空庫(kù)容時(shí)必須考慮荊江以外堤防的安全(這在規(guī)劃中沒(méi)有考慮)。長(zhǎng)江多呈多峰洪水,在上述復(fù)雜和嚴(yán)格的條件限制下,三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容重復(fù)利用難度很大,汛期防洪庫(kù)容一旦被占據(jù)就很難即時(shí)騰出。

必須指出,三峽工程為長(zhǎng)江黃金水道建設(shè)提供了重要前提條件，但是,原來(lái)三峽工程規(guī)劃確定的通航保證率很低(規(guī)劃萬(wàn)噸船隊(duì)直達(dá)重慶保證率只有50%,汛期保證率很低),由于船舶動(dòng)力條件改善,現(xiàn)在限制沒(méi)有那么嚴(yán)格了。三峽水庫(kù)蓄水以來(lái),長(zhǎng)江航運(yùn)增加速率超過(guò)三峽水道規(guī)劃,汛期大量船只和防洪之間的矛盾在黃金水道規(guī)劃中必須高度重視，否則,今后三峽水庫(kù)防洪調(diào)度的限制條件還會(huì)更加苛刻。

4　對(duì)策建議

長(zhǎng)江是世界大河中最繁榮的流域,同時(shí)荊江也是罕見(jiàn)的地上懸河。中游沖積平原一直洪水災(zāi)害嚴(yán)重,三峽建成使荊江防洪能力提高、防洪形勢(shì)得到一定程度改善。但是,由于三峽水庫(kù)的防洪能力極其有限;長(zhǎng)期河道淤積抬高了河道同流量水位、下荊江洪水流量增加;中游蓄滯洪區(qū)規(guī)模偏小,已有分蓄洪區(qū)使用困難;三峽水庫(kù)運(yùn)行以來(lái),長(zhǎng)期超汛限水位運(yùn)行使水庫(kù)防洪庫(kù)容進(jìn)一步減小,下游河道行洪能力萎縮,清水沖刷還進(jìn)一步增加了下荊江防洪壓力;三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害和汛期通航大幅度增加等因素也進(jìn)一步限制了水庫(kù)防洪調(diào)度、降低了防洪能力。在全球氣候變化等更大不確定性因素影響下,三峽工程建成后長(zhǎng)江中游防洪安全仍然需要切實(shí)的對(duì)策并加以改進(jìn),建議:

a. 切實(shí)維護(hù)三峽工程規(guī)劃確定目標(biāo)和防洪調(diào)度方式,嚴(yán)格控制汛限水位,積極優(yōu)化調(diào)度以增加防洪能力。三峽水庫(kù)防洪庫(kù)容相對(duì)較小,只能用來(lái)消減荊江洪峰、保荊江安全和相應(yīng)減少城陵磯附近洪水分洪量。三峽工程發(fā)揮好作用的關(guān)鍵是嚴(yán)格控制汛限水位。《中華人民共和國(guó)防洪法》規(guī)定“水庫(kù)應(yīng)該按照防洪規(guī)劃的要求留足防洪庫(kù)容”、“在汛期水庫(kù)不得擅自在汛限水位以上蓄水”,全國(guó)人民代表大會(huì)批準(zhǔn)的三峽建設(shè)方案具有法律效應(yīng)。當(dāng)前,三峽水庫(kù)超汛限水位運(yùn)行和攔蓄中小洪水等做法違背了三峽工程建設(shè)目標(biāo),必須徹底摒棄。同時(shí),考慮到三峽水庫(kù)有效防洪能力小于設(shè)計(jì)能力,應(yīng)積極采取優(yōu)化調(diào)度措施,提高防洪能力。一個(gè)直接和有效的方式是充分利用入庫(kù)洪水有效預(yù)見(jiàn)期和三峽水庫(kù)的靈敏性預(yù)泄洪水(工程設(shè)計(jì)保證最低可降到135 m),增加防洪庫(kù)容,利用下游河道提前泄洪(即“雙汛限”和“多汛限”等動(dòng)態(tài)汛限水位調(diào)度方案[19-20])。預(yù)泄還可人造安全洪水,有序塑造下游河道,防止防洪能力萎縮,同時(shí)還可減少水庫(kù)泥沙淤積,改善庫(kù)區(qū)和下游河湖生態(tài)環(huán)境,增加三峽工程發(fā)電效益[21]。

b. 盡快完成三峽工程規(guī)劃要求的城陵磯附近蓄滯洪區(qū)建設(shè),采取措施保證蓄滯洪區(qū)分洪并兼顧發(fā)展。近年的變化使城陵磯附近分洪量增加幅度很大,是長(zhǎng)江中游防洪的重點(diǎn)。建議盡快安排不低于三峽工程論證要求的城陵磯附近280億m3蓄滯洪區(qū)規(guī)模建設(shè),適當(dāng)提高城陵磯設(shè)計(jì)洪水位、降低荊江分洪區(qū)啟用標(biāo)準(zhǔn),以最大限度利用荊江和武漢附近分蓄洪區(qū)。同時(shí),國(guó)家必須采取措施保障蓄滯洪區(qū)建設(shè)和正常使用。分蓄洪區(qū)的建設(shè)和運(yùn)用受人口壓力的制約嚴(yán)重,要達(dá)到上述目標(biāo),發(fā)展、人口與防洪安全之間的矛盾必須首先得到解決。建議改革蓄滯洪區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式,走現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)之路[22],這也是實(shí)現(xiàn)這些區(qū)域全面小康的要求。

c. 改變和優(yōu)化金沙江下游4大梯級(jí)水庫(kù)汛期的運(yùn)行方式[23-24]。金沙江烏東德、白鶴灘、溪洛渡和向家壩4大梯級(jí)水庫(kù)已經(jīng)或?qū)㈥懤m(xù)建成,目前設(shè)計(jì)防洪庫(kù)容145億m3,是長(zhǎng)江防洪體系組成部分。但是,這些水庫(kù)與中游防洪區(qū)和上游暴雨中心相距較遠(yuǎn),設(shè)計(jì)汛限水位高于死水位(白鶴灘和烏東德都高20 m),防汛期與汛期后長(zhǎng)江水庫(kù)蓄水矛盾很大,泥沙淤積比較嚴(yán)重。為了更好發(fā)揮這4大水庫(kù)對(duì)長(zhǎng)江中游的防洪作用,建議將其6月至7月下旬(長(zhǎng)江主汛期)汛限水位降低到死水位(增加防洪庫(kù)容58.6億m3),增加的防洪庫(kù)容主要用于幫助三峽水庫(kù)防洪期間降低洪水基流;根據(jù)長(zhǎng)江汛情,到7月下旬或8月初提前蓄水(只留宜賓防洪庫(kù)容)、在蓄水過(guò)程中發(fā)揮防洪作用。這樣不但可以更大降低長(zhǎng)江中游防洪壓力,也可緩解長(zhǎng)江水庫(kù)群汛后蓄水矛盾和長(zhǎng)江中下游水量減少問(wèn)題,同時(shí)也利于這些水庫(kù)泥沙淤積減少和長(zhǎng)期利用。

d. 加強(qiáng)三峽庫(kù)區(qū)岸坡治理,提高水庫(kù)防洪調(diào)度的靈活性。水庫(kù)蓄水后,庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定條件改變,存在調(diào)整和適應(yīng)過(guò)程,發(fā)生一些滑坡難以避免。三峽水庫(kù)蓄水以來(lái),庫(kù)區(qū)確實(shí)發(fā)生了較多滑坡,必須引起高度重視。當(dāng)前《三峽—葛洲壩梯級(jí)水利樞紐調(diào)度規(guī)程》[18]要求限制水庫(kù)防洪期間的水位降幅2 m/d十分必要。然而,長(zhǎng)江很容易出現(xiàn)連續(xù)多峰的大洪水過(guò)程,不能因?yàn)檫吰路€(wěn)定的限制條件而嚴(yán)重降低防洪庫(kù)容的重復(fù)利用,以致影響三峽工程發(fā)揮既定的防洪作用。建議加強(qiáng)三峽庫(kù)區(qū)岸坡治理,特別是要通過(guò)增加排水條件盡快加固一些重要滑坡體,以提高庫(kù)岸巖體對(duì)水位變化的適應(yīng)能力。必須爭(zhēng)取達(dá)到3 m/d或更大的水位變率,以滿足三峽水庫(kù)防洪調(diào)度必要的靈活性要求。

e. 采取積極措施維護(hù)長(zhǎng)江中游江湖關(guān)系穩(wěn)定。從更長(zhǎng)遠(yuǎn)看,由于上游大量水庫(kù)攔截泥沙,當(dāng)前中游河道的清水沖刷過(guò)程可能持續(xù)200～300年以上。大幅度河道沖刷對(duì)當(dāng)前中游的江湖關(guān)系、洪水蓄泄能力和堤防安全都會(huì)造成很大影響,嚴(yán)重時(shí)甚至改變江湖格局,這是現(xiàn)代社會(huì)難以適應(yīng)的變化。如,若荊江和城陵磯河段持續(xù)沖刷下去(由于河床下軟弱覆蓋層很厚,大幅度沖刷的可能性存在),江湖關(guān)系改變將加速洞庭湖萎縮,使其防洪作用減小。因此,必須采取措施維護(hù)江湖格局相對(duì)穩(wěn)定,關(guān)鍵是保證荊江河道不能發(fā)生劇烈沖刷。為此,建議通過(guò)在水庫(kù)挖粗沙等方式來(lái)修復(fù)長(zhǎng)江泥沙通量[25]和“引清水入洞庭”[26],從根本上降低荊江沖刷能量。同時(shí),在三峽水庫(kù)控制之下更多讓中游河道過(guò)安全洪水,也是減少河槽沖刷的途徑。

謹(jǐn)以此文深切懷念林秉南先生。

參考文獻(xiàn)：

[1] SUN Dezheng,BRYAN F.A brief introduction to El Nio and La Nia[C]//Climate dynamics: why does climate vary? San Francisco: American Geophysical Union,2013:53-64.

[2] Climate Prediction Center/NCEP/NWS,the International Research Institute for Climate and Society.El NiO/southern oscillation (ENSO) diagnostic discussion[R].Silver Spring:Climate Prediction Center/NCEP/NWS,the International Research Institute for Climate and Society,2016.

[4] Latin America,Caribbean.Flooding ‘worst in 50 years’,as 150,000 flee in Paraguay,Argentina,Brazil and Uruguay[EB/OL].[2015-12-27] http://www.bbc.com/news/world-latin-america-35184793.

[5] UN Office,the Coordination of Humanitarian Affairs.Asia-Pacific Region: El Nio snapshot (as of January 2016) [EB/OL].[2016-01-08].http://js.static.reliefweb.int/report/world/asia-pacific-region-el-ni-o-snapshot-january-2016.

[6] Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).The physical science basis (IPCC WGI AR4)[R].Cambridge: Cambridge University Press,2007.

[7] 水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).綜合利用規(guī)劃[C]//長(zhǎng)江三峽水利樞紐初步設(shè)計(jì)報(bào)告:樞紐工程.武漢:水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì),1992.

[8] 周建軍,林秉南,張仁.論三峽水庫(kù)的防洪庫(kù)容[R].北京:清華大學(xué),1998.

[9] 周鳳琴.云夢(mèng)澤與荊江三角洲的歷史變遷[J].湖泊科學(xué),1994,6(1):22-32.(ZHOU Fenqing.Historical evolution of the Yumeng Lake and Jingjiang delta [J].Journal of Lake Sciences,1994,6(1): 22-32.(in Chinese))

[10] 唐日長(zhǎng).長(zhǎng)江中游荊江變遷研究[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1999.

[11] 水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃[R].武漢:水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì),2010.

[12] 水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).長(zhǎng)江流域防洪規(guī)劃簡(jiǎn)要報(bào)告[R].武漢:水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì),2003.

[13] 周建軍.三峽工程建成后長(zhǎng)江中游的防洪形勢(shì)和解決方案 (I)[J].科技導(dǎo)報(bào),2010,28(22): 60-68.(ZHOU Jianjun.Situation of the mid-Yangtze flood after the commencement of the Three Gorges Project and the countermeasures (I)[J].Science and Technology Review,2010,28(22): 60-68.(in Chinese))

[14] 黃煜齡.三峽工程水庫(kù)泥沙淤積計(jì)算綜合分析報(bào)告 [R].北京:水利電力部科學(xué)技術(shù)司,1988.

[15] 韓其為.三峽工程水庫(kù)不同方案懸移質(zhì)淤積計(jì)算分析 [R].北京:水利電力部科學(xué)技術(shù)司,1988.

[16] 國(guó)家防汛抗旱總指揮部.長(zhǎng)江洪水調(diào)度方案[EB/OL].[2012-03-30].http://zgxcw.org.cn/html/xiangcunguanli/shuilidianli/20120330/1281308.html.

[17] PINTER N,PLOEG RRVD,SCHWEIGERT P,et al.Flood magnification on the River Rhine[J].Hydrological Processes,2006,20(20):147-164.

[18] 中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司委托長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.三峽(正常運(yùn)行期)：葛洲壩水利樞紐梯級(jí)調(diào)度規(guī)程[EB/OL].[2015-09-30] http://max.book118.com/html/2016/0228/36246567.shtm.

[19] 周建軍,林秉南,張仁.三峽水庫(kù)減淤增容調(diào)度方式研究:雙汛限水位調(diào)度方案[J].水利學(xué)報(bào),2000,31(10): 1-12.(ZHOU Jianjun,LIN Binnan,ZHANG Ren.An optimized operation scheme for reducing deposition and enhancing flood control capacity of the Three Gorges Project Reservoir [J].Journal of Hydraulic Engineering,2000,31(10):1-12.(in Chinese))

[20] 周建軍,林秉南,張仁.三峽水庫(kù)減淤增容調(diào)度方式研究:多汛限水位調(diào)度方案[J].水利學(xué)報(bào),2002,33(3):12-19.(ZHOU Jianjun,LIN Binnan,ZHANG Ren.Optimized operation scheme for deposition reduction and enhancement flood control capacity of the Three Gorges Project Reservoir[J].Journal of Hydraulic Engineering,2002,33(3):12-19.(in Chinese))

[21] 周建軍.三峽工程含生態(tài)環(huán)境目標(biāo)的綜合優(yōu)化調(diào)度研究[R].北京:清華大學(xué),2009.

[22] 周建軍.關(guān)注灘區(qū)等特殊“三農(nóng)”問(wèn)題[J].北京觀察,2004(7):30-31.(ZHOU Jianjun Attention on three special areas of 3-rural-issues[J].Beijing Observation,2004(7): 30-31.(in Chinese))

[23] 周建軍,曹廣晶.對(duì)長(zhǎng)江上游水資源工程建設(shè)的研究與建議(I)[J].科技導(dǎo)報(bào),2009,27(9):48-56.(ZHOU Jianjun,CAO Guangjin.Strategies of water project development in the upstream of the Yangtze Valley(I)[J].Science and Technology Review,2009,27(9):48-56.(in Chinese))

[24] 周建軍,曹廣晶.對(duì)長(zhǎng)江上游水資源工程建設(shè)的研究與建議(II)[J].科技導(dǎo)報(bào),2009,27 (10): 43-51.(ZHOU Jianjun,CAO Guangjin.Strategies of water project development in the upstream of the Yangtze Valley (II) [J].Science and Technology Review,2009,27(10):43-51.(in Chinese))

[25] 周建軍,張曼.大壩下游沖積河流修復(fù)與保護(hù)對(duì)策研究[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2014,31(6):113-122.(ZHOU Jianjun,ZHANG Man.On the restoration strategies of alluvial rivers downstream of dams[J].Journal of Yangtze River Scientific Research Institute,2014,31 (6): 113-122.(in Chinese))

[26] 林秉南,周建軍.利用三峽樞紐下泄“清水”改善洞庭湖和荊江的防洪局面[J].中國(guó)三峽建設(shè),2003,10(12):4-6.(LIN Binnan,ZHOU Jianjun.Improving the flood situation of Donting Lake and Jingjiang reach by taking more clean water from the Yangtze [J].China Three Gorges Construction,2003,10(12):4-6.(in Chinese))

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(51509137,51179088);水沙科學(xué)與水利水電工程清華大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(2013-ky-01, 2015-ky-02)

作者簡(jiǎn)介:張曼(1986—),女,博士,主要從事河流動(dòng)力學(xué)研究。E-mail:zhangman98@tsinghua.edu.cn 通信作者:周建軍(1960—),男,教授,博士,主要從事河流動(dòng)力學(xué)和三峽工程等研究。E-mail: zhoujj@tsinghua.edu.cn

DOI：10.3880/j.issn.1004-6933.2016.04.001

中圖分類號(hào)：TV87

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1004-6933(2016)04-0001-10

(收稿日期：2016-06-03編輯：彭桃英)

Flood control problems in middle reaches of Yangtze River and countermeasures

ZHANG Man1,2, ZHOU Jianjun1,2, HUANG Guoxian1,2

(1. Department of Hydraulic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;2.StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)

Abstract：The Three Gorges Project (TGP)’s primary task is flood control, with emphasis being placed on the safety of the Jingjiang River. With this background, we analyze the status of flood control in the middle reaches of the Yangtze River and the problems in the TGP. In terms of the status and requirements of flood control in the middle reaches of the Yangtze River, the flood control capacity of the Three Gorges Reservoir is far lower than the excess flood amount in the middle reaches of the Yangtze River. The dynamic flood control capacity is lower than the designed static flood control capacity, and the valid flood control capacity is even lower. Long-term evolution of river channels has caused the water levels of Chenglingji and other areas to increase for a constant flow rate. The construction scale of the flood storage and detention area has been too small and has fallen behind schedule, resulting in difficulties in operation. In addition, water scouring has not decreased the flood water level, but has reduced the amount of flood diverted from the Jingjiang River into Dongting Lake and caused the flood discharge capability of the river channels to further degrade. Since the beginning of operation of the Three Gorges Reservoir in 2008, it has been operated for years at water levels of medium-and small-scale floods and above flood control levels, reaching the flood control capacity and reducing the flood flow downwards. As a result, the downstream river channels have not experienced floods for long periods, and their flood discharge capabilities and dikes have not been tested. Due to uncertain factors such as climate change, the middle reaches of the Yangtze River are still facing serious flood control problems. We propose suggestions as follows: pursuing the planning goals of the TGP and adopting flood regulation modes; strictly controlling the flood control level; optimizing the regulation and increasing the reservoir’s flood control capability; completing the construction of the flood storage and detention area near Chenglingji as quickly as possible, as required in the TGP; taking measures with consideration of both flood diversion and local development; optimizing the operation modes of four cascade reservoirs in the lower reaches of the Jinsha River in flood seasons; strengthening the governance of banks and slopes in the reservoir area; improving the reservoir’s flexibility in flood control and regulation; and maintaining a stable relationship between rivers and lakes in the middle reaches of the Yangtze River.

Key words：flood regulation; flood control capacity; flood control level; flood control status; Three Gorges Reservoir; middle reaches of Yangtze River

編者按：科學(xué)精神的核心是批判、質(zhì)疑和實(shí)事求是，學(xué)術(shù)需要交流和爭(zhēng)鳴。本刊從2016年第4期開(kāi)始，開(kāi)辟“特約專家論壇”。本期刊登的3篇特約稿件中，清華大學(xué)周建軍教授為通信作者的《長(zhǎng)江中游防洪問(wèn)題與對(duì)策》，對(duì)三峽工程的防洪作用和長(zhǎng)江中游防洪形勢(shì)提出了獨(dú)到的見(jiàn)解；本研究凝聚了三代研究人員的心血，其中一些學(xué)術(shù)觀點(diǎn)和研究結(jié)論，由于種種原因18年后的今天才在本文揭示。希望本文的發(fā)表能促進(jìn)客觀用好三峽，保證長(zhǎng)江防洪更安全。河海大學(xué)陳建生教授的《外源地下水補(bǔ)給二連浩特盆地》，秉承其獨(dú)特的“地下水深循環(huán)”理論，通過(guò)研究二連浩特地區(qū)大氣水、地表水、土壤水與地下水之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，確定二連浩特干旱區(qū)存在深循環(huán)地下水，并成功在古火山區(qū)打出了4口自流井。這是陳建生教授幫助阿拉善右旗打出8口富鍶型礦泉水后的又一次實(shí)踐。鄭州大學(xué)左其亭教授的《我國(guó)海綿城市建設(shè)中的水科學(xué)難題》，以一種宏大的視角從水科學(xué)學(xué)科體系的10個(gè)方面，闡述水科學(xué)在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用和海綿城市建設(shè)中可能遇到的6方面水科學(xué)難題，并初步提出這些難題的解決途徑。三位教授的文章觀點(diǎn)新穎，視角獨(dú)特，但難免有人持不同觀點(diǎn)或者反對(duì)意見(jiàn)。本刊歡迎學(xué)術(shù)爭(zhēng)鳴，期盼更多的專家學(xué)者能關(guān)注本刊、參與討論。