2016年長江1號洪水過程中三峽水庫防洪作用初步分析

李 健，金中武

（長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院河流所，430010，武漢）

2016年長江1號洪水過程中三峽水庫防洪作用初步分析

李 健，金中武

（長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院河流所，430010，武漢）

自2016年7月以來，長江上游及局部地區(qū)持續(xù)強(qiáng)降雨，造成湖北省武漢市大面積城市內(nèi)澇，漢口水位超警戒水位，一些網(wǎng)站和民眾對三峽工程的防洪作用產(chǎn)生懷疑?；陂L江干流若干控制性水文站的實(shí)時(shí)水文數(shù)據(jù)，分析了2016年7月上旬長江洪水的時(shí)空演變過程，并與1998年同期洪水過程作了對比。研究表明：2016年7月上旬洪水流量和水位均超過1998年同期值，三峽水庫若不攔截1號洪峰部分流量（最大達(dá)19 000 m3/s），將導(dǎo)致漢口站7月7日洪峰水位達(dá)29.72 m，三峽水庫削減漢口洪峰水位1.35 m。三峽水庫對長江中下游的防洪作用由此可見。

長江1號洪峰；三峽水庫；防洪；武漢市

自2016年6月30日以來，長江干流流域發(fā)生大到暴雨和局部大暴雨的強(qiáng)降雨過程。受持續(xù)強(qiáng)降雨影響，7月1日，長江1號洪峰在上游形成。7月3日，長江2號洪峰在長江中下游干流形成。7月11日臺(tái)風(fēng)“尼伯特”登陸福建省造成長江下游局部強(qiáng)降雨，長江流域的防洪形勢嚴(yán)峻。

受強(qiáng)降雨影響，湖北省武漢市城區(qū)發(fā)生大面積內(nèi)澇，給市民的出行和生活造成很大的不便。因此，近日一些網(wǎng)站和民眾對三峽水利樞紐的防洪作用產(chǎn)生質(zhì)疑，如“修三峽沒用，建了三峽，下游還澇?！薄叭龒{大壩不是可以抵御百年一遇的洪水嗎？為什么洪災(zāi)幾乎年年發(fā)生？”“武漢等城市的內(nèi)澇與三峽大壩究竟有多少相關(guān)性？”等。筆者將基于這次長江1號洪峰形成過程中的實(shí)時(shí)記錄水文數(shù)據(jù)分析（數(shù)據(jù)來源：長江水利委員會(huì)信息網(wǎng)和三峽總公司網(wǎng)站），說明三峽水庫在防洪方面的作用，以解答上述提到的相關(guān)質(zhì)疑。

一、長江洪水的時(shí)空演變過程

長江在宜昌以上的區(qū)段稱為長江上游，宜昌至湖口稱為長江中游，湖口以下河段稱為長江下游。近年在長江上游流域修建了眾多的水電工程，如圖1。為說明長江上游形成的1號洪峰過程，圖1中標(biāo)示出了重要的已建和在建的幾座水電工程和控制性水文站。從長江水利委員會(huì)信息網(wǎng)站實(shí)時(shí)收集了1號洪峰過程中，長江干流上游的向家壩、寸灘，長江支流烏江的武隆，三峽大壩進(jìn)出庫及宜昌等水文站，以及長江干流中下游的沙市（荊江河段中上游）、城陵磯（荊江河段出口）、漢口、九江、湖口和大通等水文站的水位流量數(shù)據(jù)。

如圖 2，向家壩、寸灘和武隆水文站的水位和流量過程均表現(xiàn)為水位與流量迅速同步漲落，長江上游洪峰過程表現(xiàn)為山區(qū)洪水傳播的特點(diǎn)。向家壩水電站的出庫流量約在6月29日達(dá)到洪峰值11 900 m3/s。寸灘站在7月1日流量達(dá)到峰值28 400 m3/s。烏江武隆站在7月1日流量達(dá)峰值11 400 m3/s，之后迅速消退。可見，長江上游的一些支流也形成了洪峰，進(jìn)一步增大了長江干流的洪峰值。宜昌站在7月6日之前一直保持大流量水平（30 000～35 000 m3/s），可見三峽水庫攔截長江上游很大一部分洪水。

圖1 長江干流的一些重要河流及控制水文站

沙市水文站處于荊江河段的中上游，在7月6日之前一直保持較高水位（＞40.6 m），與宜昌站的流量水位過程類似。城陵磯水文站是洞庭湖的控制站，也是荊江河段出口的控制站，城陵磯水位直到7月7日才達(dá)到峰值（34.44 m和29 900 m3/s），由此可見三峽水庫對荊江河段防洪所起的作用。漢口站水位也是在7月7日達(dá)到峰值28.37 m，流量峰值為55 400 m3/s，之后緩慢消退。由此可見三峽水庫攔截7月1日的19 000 m3/s流量對中下游防洪的作用，長江上游形成的1號洪峰在7月1日到達(dá)三峽水庫（寸灘），經(jīng)過6天，到達(dá)漢口。

圖2 長江洪水的時(shí)間變化過程

九江水位7月6日以后也一直保持高水位（＞21.11 m），后期的防汛壓力依然很大。漢口站下游河道保持高水位，造成下游河道壅水，因此，漢口站水位較往年的洪峰水位偏高。

本輪強(qiáng)降雨從6月30日20時(shí)開始到7月6日10時(shí)，武漢氣象站記錄的累積降雨量達(dá)到560.5 mm。而1998年7月17—23日累積降雨量達(dá)到538.5 mm，可見本輪降雨超過了1998年的同期值。7月1日發(fā)生的武漢市區(qū)內(nèi)澇，主要是由于持續(xù)強(qiáng)降雨過程加上城市排水系統(tǒng)不完善、地面硬化等原因引起。

圖3 長江洪水的空間變化過程（(a)水位；(b)流量）

如圖3，三峽水庫對降低沙市以上河段的水位和流量起到較顯著的作用，城陵磯以下河段的水位和流量在7月5日以后全面提高和加大，城陵磯以下水文站的流量數(shù)據(jù)均表明沿程流量增大約20 000 m3/s。表明：三峽水庫在7月1日攔截19 000 m3/s的洪峰流量，削減了下游河道一半洪峰流量，坦化洪水過程。

二、三峽工程的防洪作用分析

如圖4，長江1號洪峰在7月1日20時(shí)左右經(jīng)過三峽大壩，三峽水庫記錄的最大流量為48 500 m3/s，此時(shí)的出庫流量為29 500 m3/s，攔截洪峰流量達(dá)到 19 000 m3/s，削峰率達(dá)38%，有效減輕了長江中下游的防洪壓力。之后，于7月6日9時(shí)三峽水庫下泄流量減至24 000 m3/s，7月8—9日之間又削減洪峰流量10 000 m3/s。三峽水庫除7月4—8日加大了下泄流量為后期攔截洪水做準(zhǔn)備，其他時(shí)段均攔截大量的洪峰流量，且下泄流量過程平穩(wěn)，因此為削減洪峰做出很大貢獻(xiàn)。

圖4 三峽水庫的進(jìn)出庫及攔截流量過程（2016.6.28—2016.7.15）

如圖5，本次洪水過程中記錄的漢口站水位值均高于2012年大流量（超過39 000 m3/s）對應(yīng)的水位值，原因是漢口以下的長江干流保持高水位導(dǎo)致的壅水（見圖2），同樣的現(xiàn)象也見于1998年洪水期間的水位值。2016年1號洪峰期間的水位值甚至超過了1998年的洪峰水位值。從2012年記錄的洪水過程的水位—流量關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)明顯的繩套形狀，表明長江中下游河道具有較強(qiáng)槽蓄作用。另外，由于河道的小流量發(fā)生頻率要明顯高于大流量洪水的發(fā)生頻率，小流量的權(quán)重遠(yuǎn)大于大流量權(quán)重，如果對整年的水位流量關(guān)系進(jìn)行擬合，大流量的水位擬合值將嚴(yán)重偏離，對長江中下游河道在三峽水庫調(diào)峰的情況下，在較大流量時(shí)給出的擬合水位值會(huì)偏大，因而會(huì)得出“三峽水庫運(yùn)行后，長江中下游河道的行洪能力沒有得到改善”等類似不太合理的觀點(diǎn)。

圖5 三峽水庫攔截洪水對漢口站的影響分析

如圖5，對于2016年1號洪峰期間和 1998年洪峰期間的水位流量分別進(jìn)行對數(shù)擬合。在低于流量65 000 m3/s時(shí)，按照1號洪峰的擬合公式計(jì)算值與1998年洪水實(shí)測水位值符合，但流量超過65 000 m3/s時(shí)，擬合公式計(jì)算值明顯偏大。說明：水位流量關(guān)系擬合方法并不適用于極端洪水事件，原因是：當(dāng)極端流量發(fā)生或干流水位達(dá)到甚至超過保證水位時(shí)，部分洪水將漫過河堤或人為引導(dǎo)洪水進(jìn)入蓄滯洪區(qū)，盡管流量增加，但河道水位將保持不變。據(jù)此分析，如果三峽水庫不攔截19 000 m3/s的洪峰流量，即漢口水文站的流量為：最大洪峰流量56 600m3/s+19000m3/s= 75 600 m3/s，按照1998年的擬合公式計(jì)算的水位是29.72 m，按照2016年洪水的擬合公式計(jì)算的水位是30.41 m。漢口站的實(shí)測洪峰水位是28.37 m。因此，三峽水庫削峰降低漢口洪峰水位是：29.72 m-28.37 m=1.35 m。由于長江干流沿線江湖關(guān)系復(fù)雜和存在眾多的決口潰堤情況，數(shù)值1.35 m會(huì)有偏大，但根據(jù)1998年的數(shù)據(jù)趨勢來看，不會(huì)偏大很多。漢口水文站的警戒水位是 27.30 m，保證水位是29.73 m（1954年洪水位），可見：三峽水庫若不削峰，1號洪峰期間漢口將逼近保證水位。

三、與1998年洪峰對比

1998年長江流域出現(xiàn)3次持續(xù)大范圍強(qiáng)降雨過程。第一次是6月12—27日，第二次是7月4—25日，第三次是7月末—8月末?？梢?，1998年洪水前2次的發(fā)生時(shí)間與本次1號洪峰發(fā)生時(shí)間相當(dāng)，具有同期可比性。

圖6中橫坐標(biāo)的第1天對應(yīng)于7月1日。本次洪峰過程中，沙市水位和流量分別較 1998年同期值偏低2.0～4.5 m和10 000～30 000 m3/s，如圖6（a）。城陵磯水位較1998年同期水位偏高0.5～1.0 m，如圖6（b），7月6日之前城陵磯流量較1998年同期流量最大降低15 000 m3/s，而7月6日后一直保持大流量30 000 m3/s，逐漸高于1998年同期流量。漢口站水位較1998年同期值在7月7日之前最大降低2.0 m，之后偏高0.5 m，漢口站流量較1998年同期值降低5 000～18 000 m3/s，如圖6（c）。下游的九江站水位較1998年同期值最大降低3.0 m，2016年九江站流量過程有較明顯波動(dòng)（受局部強(qiáng)降雨影響），總體上均低于1998年同期流量，如圖6（d）?？梢姡龒{水庫在7月1日削減洪峰19 000 m3/s后，對長江中下游河道的防洪起到較明顯的作用，但7月7日以后漢口以下河道持續(xù)高水位，河道行洪壓力依然很大，但三峽水庫在7月9日又削減洪峰10 000 m3/s（圖3），對緩解下游河道行洪壓力和應(yīng)對2016年7月11日登陸福建省的“尼伯特”臺(tái)風(fēng)造成的長江下游洪水將起作用。由于篇幅關(guān)系沒有對九江下游河道及太湖流域的洪水過程進(jìn)行分析。需要指出：盡管三峽水庫調(diào)峰可緩解荊江及長江中游河道的防洪壓力，但長江下游河道由于強(qiáng)降雨造成的壅水將增大長江中游的排洪壓力。

圖6 2016年7月洪水過程與1998年同期對比（（a）沙市，（b）城陵磯，（c）漢口，（d）九江）

四、結(jié)論

根據(jù)長江上游在7月1日形成的長江1號洪峰過程中實(shí)時(shí)記錄的水文數(shù)據(jù)，結(jié)合三峽水庫的下泄流量調(diào)度，分析了三峽水庫在削減1號洪峰及保護(hù)武漢城市安全方面的作用，并與1998年同期洪水過程作了對比，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

一是長江1號洪峰于2016年6月29日在向家壩水電站形成，于7月1日到達(dá)三峽水庫（寸灘），于7月7日到達(dá)漢口，在漢口形成最高水位28.37 m，最高流量56 600 m3/s。本次洪峰從三峽入庫傳播到漢口共歷時(shí)6天，本次洪水的流量和水位均超過1998年同期值，但持續(xù)時(shí)間沒有1998年長。

二是由于河道小流量發(fā)生頻率遠(yuǎn)高于大流量發(fā)生頻率，對整年的水位流量關(guān)系擬合，會(huì)造成大流量對應(yīng)的水位預(yù)測值偏離準(zhǔn)確值，原因是：極端流量時(shí)部分洪水漫過河堤和人為引導(dǎo)進(jìn)入蓄滯洪區(qū)，雖然流量增大，但河道水位增加很慢或保持不變。

三是三峽水庫削減長江上游形成洪峰，增大中下游的行洪能力是受到眾多因素制約的?；陂L江1號洪峰過程漢口站的水位流量關(guān)系擬合計(jì)算，得出：若三峽水庫不攔截洪峰部分流量（最大達(dá)19 000 m3/s），將導(dǎo)致漢口站的洪峰水位達(dá)到29.72 m，三峽水庫削減了漢口站約1.35 m的洪水。三峽水庫對長江中游特別是荊江河段的防洪作用明顯。但當(dāng)下游河道水位持續(xù)偏高并且上游持續(xù)形成洪峰（如1998年情況），將影響中游河道的行洪能力。

三峽水利樞紐工程

[1]張曼，周建軍.長江中游防洪問題與對策[J].水資源保護(hù)，2016（6）.

責(zé)任編輯 軒 瑋

EvaluationsoffloodcontrolfunctionofThreeGorgesDamonYangtzeRiverNo.1Floodin2016

LiJian,JinZhongwu

Starting from July 2016,strong rainfall has dropped in the upper reaches of Yangtze River that resulted in inundation of Wuhan City and high water level at Hankou that exceeded the warning stage.Doubts have been emerged about the role of Three Gorges Dam on flood control by some websites and general public.According to real-time hydrological data of some control stations on the mainstream of Yangtze River,spatial-temporal evolution of flood in early July is analyzed and compared with the flooding in the same period in 1998.The result shows that flood discharge and water level in 2016 are much higher than that in 1998.The maximum flood peak of No.1 flood in 2016 reached as high as 19 000 m3/s,which may heighten the water level at Hankou Station to 29.72m on the 7th of July without Three Gorges Dam.That means Three Gorges Dam helped to reduce flood peak by 1.35 m at the Hankou Station which eliminate risk of flooding in the middle and lower reaches of the Yangtze River.

No.1 Flood of Yangtze River;Three Gorges reservoir;flood control;Wuhan City

TV87+P338

B

1000-1123（2016）18-0001-04

2016-07-19

李健，高級工程師。