關于長江中游防洪治理的思考

沈新平 劉曉群 趙文剛

摘 要：三峽水庫及其上游梯級水庫群對水沙的巨大調節(jié)作用，有效地改善了標準以下洪水的防洪局面，為構建適應新階段高質量發(fā)展的長江防洪體系提供了可能。在新江湖關系條件下，長江中游洪水出現(xiàn)水面坡降下降、螺山泄流能力減小、在城陵磯附近集中的特點，進一步凸顯了城陵磯附近控制水位偏低的問題。抬高城陵磯控制水位，加高加固長江中游區(qū)域堤防，是進一步完善由水庫群、堤防及蓄洪區(qū)組成的長江防洪體系的有效方式。

關鍵詞：長江中游；防洪；城陵磯水位；堤防加固

中圖法分類號：X43；TV122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A

1 概述

長江中下游平原地區(qū)是長江流域乃至我國經(jīng)濟最為發(fā)達的地區(qū)之一，區(qū)域內江湖互通、河網(wǎng)密布，江湖關系十分復雜，是我國洪澇災害最為頻繁嚴重的地區(qū)[1-2]。

2003年以來，以三峽水庫為核心的長江上游水庫群的聯(lián)合調度，改善了長江中下游嚴峻的防洪形勢。2010年、2012年長江上游大洪水，宜昌站洪峰削減23.4%～30.9%，15 d洪量削減6.5%～18.2%，沙市—大通最高實測水位降低0.35～1.63 m。2016年、2017年長江中游洞庭湖區(qū)間大洪水，宜昌站洪峰削減19.2%～31.8%，15 d洪量削減10.4%～11.1%；螺山站洪峰削減9.0%～14.1%，15 d洪量削減11.5%～15.4%；中下游各站實測最高水位降低0.55～2.20 m。其它一般洪水年份宜昌站洪峰削峰1.9%～23.3%，15 d洪量削減2.1%～9.5%。三峽水庫及其上游庫群對保障江漢平原和兩湖地區(qū)防洪安全發(fā)揮了至關重要的作用[3-4]。同時，受水庫群攔沙，清水下泄影響，長江中下游干流河道持續(xù)下切，特別是荊江河段平灘河槽總沖刷量12.29億m3，深泓平均沖深2.97 m，水面坡降下降；加之螺山泄流能力有限且不斷下降，洪水在城陵磯附近集中調蓄的趨勢越發(fā)顯著[5-6]。

針對江湖關系的不斷變化，城陵磯附近的防洪蓄洪治理，一直沿用1980年6月“長江中下游防洪座談會”確定的基本原則實施，在三峽水庫運用后長江中游特別是城陵磯河段高洪水位導致的防洪問題仍未改變。根據(jù)新江湖關系，進一步分析長江中游防洪形勢變化，并進行適應性調整，對于構建適應新時代高質量發(fā)展需求的長江防洪體系十分必要[7]。

2 長江中游控制水位

2.1 現(xiàn)有控制水位分析

長江中游宜昌至湖口河段全長955 km，主要由沙市、蓮花塘、漢口、湖口4個站點控制，建國以來各站點防洪蓄洪控制水位先后經(jīng)歷數(shù)次調整，至1969年1月北京長江中下游五省防洪工程工作會議確定了沙市控制水位45.00 m、蓮花塘34.40 m、漢口29.73 m、湖口22.50 m，之后各控制節(jié)點防洪控制水位未再調整[8-9]（見表1）。期間，長江中游通江湖泊逐漸隔離，至1980年僅剩洞庭湖、鄱陽湖自然連通，除荊江四口分流入洞庭湖仍然存在之外，長江干流由兩岸堤防約束成為單一的河道，洞庭湖與長江匯合處的城陵磯河段受螺山控制，泄流能力下降明顯[10]。

在防洪實踐中，按照1969年長江中下游防洪工程工作會議確定的原則，開展了長江中下游防洪建設和河湖治理，建設了長江兩岸干堤、洞庭湖和鄱陽湖的堤防及相關的蓄滯洪區(qū)。目前，結合長江上中游水庫群的聯(lián)調，長江中下游已具備了相當強的防洪能力[11-12]。但2003—2020年間，城陵磯（蓮花塘）水文站相繼出現(xiàn)了2016年34.29 m、2017年34.17 m、2020年34.59 m接近或超過控制水位34.40 m的高洪水位，而其上游沙市、下游漢口均遠低于防洪控制水位。因此，新江湖關系條件下，有必要抬高城陵磯的控制水位。

2.2 控制水位合理性分析

城陵磯超過控制水位的洪水，從洪水主要來源劃分，以長江為主的有1983年、1998年、2020年。以洞庭湖區(qū)間為主的有1996年，上下游水面線大致平行（見圖1），僅有長江與洞庭湖交匯的約100 km監(jiān)利到螺山河段內發(fā)生壓低性變形。以蓮花塘超過1954年最高水位分析（見表2），城陵磯蓮花塘水位平均低于控制水位僅0.28 m，而上游沙市、下游漢口則分別低于控制水位2.25 m、1.93 m，蓮花塘控制水位明顯偏低，下游漢口明顯偏高，原因在于1954年洪水時期，城陵磯到漢口上游一帶超過8 000 km2的通江湖泊潰決分洪，再匯集到漢口斷面，導致了水位失真，與目前有計劃分蓄洪實現(xiàn)水位控制的現(xiàn)狀相差甚遠[13]。

由于長江沙市至蓮花塘河段受四口分流及洞庭湖調蓄、頂托的影響，蓮花塘與沙市水位關系較為復雜，但城陵磯至漢口段僅14.7萬km2的漢江匯入（不到江漢匯合后總面積的10%），對蓮花塘和漢口水位影響較小，故兩站因果關系明顯[9]。分析蓮花塘、漢口洪峰水位相關性，其一元線性相關系數(shù)達0.89，以漢口29.73 m控制水位為準計算，城陵磯控制水位為36.14 m，較現(xiàn)行控制水位34.40 m高1.74 m?？紤]長江中下游防洪布局，在三峽水庫的補償調度下，根據(jù)大湖模型和螺山泄流能力，抬高城陵磯控制水位至1998年實際發(fā)生的歷史最高洪水位35.80 m，再現(xiàn)1954年目標洪水，城陵磯附近超額洪量將減少到200億m3，能夠充分發(fā)揮長江泄流能力，顯著減輕長江中下游防洪壓力。鑒于1998年長江中游的洪水是在沙市水位超保證水位0.22 m，漢口水位低于保證水位0.3 m的情況下，使得蓮花塘水位達到35.8 m，為避免上下游控制站水位不超保證水位，綜合沿線堤防高程情況，抬高城陵磯控制水位至35.5 m具有一定的現(xiàn)實條件。

3 ?中游洪水特征

3.1 江湖洪水遭遇

1959—2020年長江與洞庭湖，以及湘江、資江、沅江、澧水1 d、3 d、7 d、15 d、30 d的洪水遭遇（過程重疊一半以上）發(fā)生了改變（見表3）。三峽水庫運用前，長江與洞庭湖洪水30 d遭遇概率最高達38.64%；與澧水洪水遭遇次之，為29.55%；與資江、沅江遭遇概率基本相等，約為18%左右；與湘江遭遇概率最小，僅6.82%。三峽水庫及上游庫群的運用，長江與洞庭湖、湘江、資江洪水遭遇整體上在下降，相應對四水尾閭洪水的頂托作用減輕，但從2016年、2017年、2020年實際洪水情況看，城陵磯河段的防洪形勢仍然不樂觀，2017年汛期三峽水庫出庫流量由27 300 m3/s逐步壓減至8 000 m3/s，攔蓄144 億m3洪量條件下，蓮花塘水位仍然接近控制水位，長江中游防洪壓力仍然很大。另外，長江洪水與澧水15 d、30 d洪量遭遇的概率增加，由15.91%、29.55%提高到33.33%、38.89%。松澧洪水是洞庭湖治理中最重要的問題之一，1998年該區(qū)域大量堤垸潰決，洪水遭遇機會增加加劇了區(qū)域防洪難度。

3.2 洪水坡降

點繪荊江裁彎后沙市38 000 m3/s流量級、蓮花塘34.4 m水位對應的沙市、監(jiān)利、蓮花塘、螺山、漢口站典型洪水水面線見圖2，相關分析見表4，發(fā)現(xiàn)同流量級下，隨時間變化沙市—螺山河段洪水水面坡降減小，平均下降0.03?；螺山—漢口河段洪水水面坡降呈先增大后減小趨勢，相較三峽水庫運行前水面坡降增加0.03?。這種現(xiàn)象在圖2中也得到了體現(xiàn)，洪水水面線坦化比較顯著，沙市同流量級下2007年相較1996年沙市—蓮花塘的洪水水面線整體抬高0.77～1.36 m，2012年、2020年洪水水面線主要為監(jiān)利及下游的蓮花塘、螺山水面抬高0.17～0.77 m?？紤]洪水坡降的平方根與控制斷面的泄流能力線性相關，以沙市—螺山、螺山—漢口的水面坡降變化分析，三峽運行前后洪水坡降引起的螺山泄流能力明顯變化，同流量條件下，螺山泄流能力因上游坡降減小下降4.21%，因下游坡降加大上升4.80%。

另外，以蓮花塘水位接近34.4 m的水面線分析（見表5），三峽運行前后沙市—螺山河段、螺山—漢口河段平均坡降分別計算螺山泄流能力則相對下降17.18%、下降7.33%。

3.3 城陵磯附近洪水調蓄特點

1954年洪水蓮花塘最高水位33.95 m，超過1870年33.15 m（相應七里山34.25 m）水位。隨著江湖關系的不斷變化，蓮花塘1983年、1996年、1998年、1999年、2002年、2020年，均超保證水位，1998年的最高水位35.80 m超保證水位1.40 m，基本上與洞庭湖區(qū)堤防堤頂持平。上述歷史洪水中，與長江宜昌站15 d洪量相近、城陵磯最高水位相近的洪水年為2002年、2020年，在洞庭湖四水15 d入湖水量僅為2002年的38.2%情況下，2020年蓮花塘水位34.59 m，僅低于2002年最高水位0.16 m，洪水超保證水位持續(xù)時間10 d，超2002年6 d，體現(xiàn)出洪水在城陵磯附近進一步集中調蓄的特點（見表6）。

3.4 螺山泄流能力下降

螺山是洞庭湖匯入長江后的控制站，其泄流能力一直是江湖治理的焦點問題。1980年長江中下游防洪座談會時，以上世紀60年代以前洪水分析，確定蓮花塘34.4 m時螺山泄流能力為65 000 m3/s。隨著江湖關系變化，在1996年、1998年蓮花塘水位超保證水位0.12～1.4 m情況下，螺山泄流能力最大僅64 100 m3/s，均小于規(guī)劃值65 000 m3/s。三峽水庫及其上游庫群運行后，2020年蓮花塘水位34.59 m超保證水位0.19 m，螺山泄流能力僅56 000 m3/s（見表7）。下游漢口28.00 m條件時，三峽水庫運用前，螺山泄流能力61 600 m3/s，相較65 000 m3/s下降3 400 m3/s，下降5.3%；三峽運用后，為54 600 m3/s，相較65 000 m3/s下降10 400 m3/s，下降15.9%，這與前述的洪水坡降減小條件下的螺山泄流能力變化一致。相關研究表明[14]，蓮花塘控制水位時，螺山泄流能力每增加1 000 m3/s，對應減少城陵磯附近超額洪量33～36億m3，其泄流能力的變化對長江中游的防洪形勢有巨大影響。

4 結論

長江上游水庫群的聯(lián)合運用使得長江干流100萬km2集水面積的洪水基本得到控制，但由于長江中游洞庭湖、鄱陽湖分別有約30萬km2、38萬km2洪水匯入，洪水遭遇組合導致防洪問題仍然存在。

適應新江湖關系帶來的洪水疊加與集中等水文條件變化，抬高城陵磯控制水位至35.5 m。參考黃河中下游干堤、荊江大堤建設經(jīng)驗，剔除砂基隱患，加寬堤身，加高加固長江監(jiān)利—漢口692 km干堤、洞庭湖區(qū)11個重點垸和24個蓄洪垸1 661 km主要堤防[11，15]，既是防御類似1870年、1954年全流域性特大洪水災害的重要舉措，又是完善中下游防洪體系最重要的任務，更是實現(xiàn)“江湖兩利、以泄為主、蓄泄兼籌”的長江治理目標的有效方式。

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Reflections on Flood Control in the Middle Reaches of Yangtze River

SHEN Xinping1，LIU Xiaoqun2，ZHAO Wengang2

（1. Hunan Provincial Department of Water Resources，Changsha 410007，China；2. Hunan Water Resources and Hydropower Research Institute，Changsha 410007，China）

Abstract：The Three Gorges Reservoir and its upstream cascade groups played an immense role in regulating water and sediment，which has effectively improved the flood control situation of sub-standard flood，making it possible to build a flood control system that adapts to the high-quality development at the new stage. Under the new relationship between rivers and lakes，the flood water surface in the midstream dropped，the discharge capacity of Luoshan shrank，and the flood water concentrated near Chenglingji，which further highlighted the problem of low controlled water level near Chenglingji. Raising the controlled water level at Chenglingji and strengthening the embankments in the midstream of the Changjiang River are effective approaches to improve the flood control system composed of reservoir groups，embankments and flood storage areas.

Key words：midstream of Changjiang River；flood control；water level at Chenglingji；dyke reinforcement