2016年长江1号洪水过程中三峡水库防洪作用初步分析

李 健，金中武

（长江水利委员会长江科学院河流所，430010，武汉）

2016年长江1号洪水过程中三峡水库防洪作用初步分析

李 健，金中武

（长江水利委员会长江科学院河流所，430010，武汉）

自2016年7月以来，长江上游及局部地区持续强降雨，造成湖北省武汉市大面积城市内涝，汉口水位超警戒水位，一些网站和民众对三峡工程的防洪作用产生怀疑。基于长江干流若干控制性水文站的实时水文数据，分析了2016年7月上旬长江洪水的时空演变过程，并与1998年同期洪水过程作了对比。研究表明：2016年7月上旬洪水流量和水位均超过1998年同期值，三峡水库若不拦截1号洪峰部分流量（最大达19 000 m3/s），将导致汉口站7月7日洪峰水位达29.72 m，三峡水库削减汉口洪峰水位1.35 m。三峡水库对长江中下游的防洪作用由此可见。

长江1号洪峰；三峡水库；防洪；武汉市

自2016年6月30日以来，长江干流流域发生大到暴雨和局部大暴雨的强降雨过程。受持续强降雨影响，7月1日，长江1号洪峰在上游形成。7月3日，长江2号洪峰在长江中下游干流形成。7月11日台风“尼伯特”登陆福建省造成长江下游局部强降雨，长江流域的防洪形势严峻。

受强降雨影响，湖北省武汉市城区发生大面积内涝，给市民的出行和生活造成很大的不便。因此，近日一些网站和民众对三峡水利枢纽的防洪作用产生质疑，如“修三峡没用，建了三峡，下游还涝。”“三峡大坝不是可以抵御百年一遇的洪水吗？为什么洪灾几乎年年发生？”“武汉等城市的内涝与三峡大坝究竟有多少相关性？”等。笔者将基于这次长江1号洪峰形成过程中的实时记录水文数据分析（数据来源：长江水利委员会信息网和三峡总公司网站），说明三峡水库在防洪方面的作用，以解答上述提到的相关质疑。

一、长江洪水的时空演变过程

长江在宜昌以上的区段称为长江上游，宜昌至湖口称为长江中游，湖口以下河段称为长江下游。近年在长江上游流域修建了众多的水电工程，如图1。为说明长江上游形成的1号洪峰过程，图1中标示出了重要的已建和在建的几座水电工程和控制性水文站。从长江水利委员会信息网站实时收集了1号洪峰过程中，长江干流上游的向家坝、寸滩，长江支流乌江的武隆，三峡大坝进出库及宜昌等水文站，以及长江干流中下游的沙市（荆江河段中上游）、城陵矶（荆江河段出口）、汉口、九江、湖口和大通等水文站的水位流量数据。

如图 2，向家坝、寸滩和武隆水文站的水位和流量过程均表现为水位与流量迅速同步涨落，长江上游洪峰过程表现为山区洪水传播的特点。向家坝水电站的出库流量约在6月29日达到洪峰值11 900 m3/s。寸滩站在7月1日流量达到峰值28 400 m3/s。乌江武隆站在7月1日流量达峰值11 400 m3/s，之后迅速消退。可见，长江上游的一些支流也形成了洪峰，进一步增大了长江干流的洪峰值。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），可见三峡水库拦截长江上游很大一部分洪水。

图1 长江干流的一些重要河流及控制水文站

沙市水文站处于荆江河段的中上游，在7月6日之前一直保持较高水位（＞40.6 m），与宜昌站的流量水位过程类似。城陵矶水文站是洞庭湖的控制站，也是荆江河段出口的控制站，城陵矶水位直到7月7日才达到峰值（34.44 m和29 900 m3/s），由此可见三峡水库对荆江河段防洪所起的作用。汉口站水位也是在7月7日达到峰值28.37 m，流量峰值为55 400 m3/s，之后缓慢消退。由此可见三峡水库拦截7月1日的19 000 m3/s流量对中下游防洪的作用，长江上游形成的1号洪峰在7月1日到达三峡水库（寸滩），经过6天，到达汉口。

图2 长江洪水的时间变化过程

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

本轮强降雨从6月30日20时开始到7月6日10时，武汉气象站记录的累积降雨量达到560.5 mm。而1998年7月17—23日累积降雨量达到538.5 mm，可见本轮降雨超过了1998年的同期值。7月1日发生的武汉市区内涝，主要是由于持续强降雨过程加上城市排水系统不完善、地面硬化等原因引起。

图3 长江洪水的空间变化过程（(a)水位；(b)流量）

如图3，三峡水库对降低沙市以上河段的水位和流量起到较显著的作用，城陵矶以下河段的水位和流量在7月5日以后全面提高和加大，城陵矶以下水文站的流量数据均表明沿程流量增大约20 000 m3/s。表明：三峡水库在7月1日拦截19 000 m3/s的洪峰流量，削减了下游河道一半洪峰流量，坦化洪水过程。

二、三峡工程的防洪作用分析

如图4，长江1号洪峰在7月1日20时左右经过三峡大坝，三峡水库记录的最大流量为48 500 m3/s，此时的出库流量为29 500 m3/s，拦截洪峰流量达到 19 000 m3/s，削峰率达38%，有效减轻了长江中下游的防洪压力。之后，于7月6日9时三峡水库下泄流量减至24 000 m3/s，7月8—9日之间又削减洪峰流量10 000 m3/s。三峡水库除7月4—8日加大了下泄流量为后期拦截洪水做准备，其他时段均拦截大量的洪峰流量，且下泄流量过程平稳，因此为削减洪峰做出很大贡献。

图4 三峡水库的进出库及拦截流量过程（2016.6.28—2016.7.15）

如图5，本次洪水过程中记录的汉口站水位值均高于2012年大流量（超过39 000 m3/s）对应的水位值，原因是汉口以下的长江干流保持高水位导致的壅水（见图2），同样的现象也见于1998年洪水期间的水位值。2016年1号洪峰期间的水位值甚至超过了1998年的洪峰水位值。从2012年记录的洪水过程的水位—流量关系，可以发现明显的绳套形状，表明长江中下游河道具有较强槽蓄作用。另外，由于河道的小流量发生频率要明显高于大流量洪水的发生频率，小流量的权重远大于大流量权重，如果对整年的水位流量关系进行拟合，大流量的水位拟合值将严重偏离，对长江中下游河道在三峡水库调峰的情况下，在较大流量时给出的拟合水位值会偏大，因而会得出“三峡水库运行后，长江中下游河道的行洪能力没有得到改善”等类似不太合理的观点。

图5 三峡水库拦截洪水对汉口站的影响分析

如图5，对于2016年1号洪峰期间和 1998年洪峰期间的水位流量分别进行对数拟合。在低于流量65 000 m3/s时，按照1号洪峰的拟合公式计算值与1998年洪水实测水位值符合，但流量超过65 000 m3/s时，拟合公式计算值明显偏大。说明：水位流量关系拟合方法并不适用于极端洪水事件，原因是：当极端流量发生或干流水位达到甚至超过保证水位时，部分洪水将漫过河堤或人为引导洪水进入蓄滞洪区，尽管流量增加，但河道水位将保持不变。据此分析，如果三峡水库不拦截19 000 m3/s的洪峰流量，即汉口水文站的流量为：最大洪峰流量56 600m3/s+19000m3/s= 75 600 m3/s，按照1998年的拟合公式计算的水位是29.72 m，按照2016年洪水的拟合公式计算的水位是30.41 m。汉口站的实测洪峰水位是28.37 m。因此，三峡水库削峰降低汉口洪峰水位是：29.72 m-28.37 m=1.35 m。由于长江干流沿线江湖关系复杂和存在众多的决口溃堤情况，数值1.35 m会有偏大，但根据1998年的数据趋势来看，不会偏大很多。汉口水文站的警戒水位是 27.30 m，保证水位是29.73 m（1954年洪水位），可见：三峡水库若不削峰，1号洪峰期间汉口将逼近保证水位。

三、与1998年洪峰对比

1998年长江流域出现3次持续大范围强降雨过程。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。可见，1998年洪水前2次的发生时间与本次1号洪峰发生时间相当，具有同期可比性。

图6中横坐标的第1天对应于7月1日。本次洪峰过程中，沙市水位和流量分别较 1998年同期值偏低2.0～4.5 m和10 000～30 000 m3/s，如图6（a）。城陵矶水位较1998年同期水位偏高0.5～1.0 m，如图6（b），7月6日之前城陵矶流量较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，逐渐高于1998年同期流量。汉口站水位较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，汉口站流量较1998年同期值降低5 000～18 000 m3/s，如图6（c）。下游的九江站水位较1998年同期值最大降低3.0 m，2016年九江站流量过程有较明显波动（受局部强降雨影响），总体上均低于1998年同期流量，如图6（d）。可见，三峡水库在7月1日削减洪峰19 000 m3/s后，对长江中下游河道的防洪起到较明显的作用，但7月7日以后汉口以下河道持续高水位，河道行洪压力依然很大，但三峡水库在7月9日又削减洪峰10 000 m3/s（图3），对缓解下游河道行洪压力和应对2016年7月11日登陆福建省的“尼伯特”台风造成的长江下游洪水将起作用。由于篇幅关系没有对九江下游河道及太湖流域的洪水过程进行分析。需要指出：尽管三峡水库调峰可缓解荆江及长江中游河道的防洪压力，但长江下游河道由于强降雨造成的壅水将增大长江中游的排洪压力。

图6 2016年7月洪水过程与1998年同期对比（（a）沙市，（b）城陵矶，（c）汉口，（d）九江）

四、结论

根据长江上游在7月1日形成的长江1号洪峰过程中实时记录的水文数据，结合三峡水库的下泄流量调度，分析了三峡水库在削减1号洪峰及保护武汉城市安全方面的作用，并与1998年同期洪水过程作了对比，得出以下几点结论：

一是长江1号洪峰于2016年6月29日在向家坝水电站形成，于7月1日到达三峡水库（寸滩），于7月7日到达汉口，在汉口形成最高水位28.37 m，最高流量56 600 m3/s。本次洪峰从三峡入库传播到汉口共历时6天，本次洪水的流量和水位均超过1998年同期值，但持续时间没有1998年长。

二是由于河道小流量发生频率远高于大流量发生频率，对整年的水位流量关系拟合，会造成大流量对应的水位预测值偏离准确值，原因是：极端流量时部分洪水漫过河堤和人为引导进入蓄滞洪区，虽然流量增大，但河道水位增加很慢或保持不变。

三是三峡水库削减长江上游形成洪峰，增大中下游的行洪能力是受到众多因素制约的。基于长江1号洪峰过程汉口站的水位流量关系拟合计算，得出：若三峡水库不拦截洪峰部分流量（最大达19 000 m3/s），将导致汉口站的洪峰水位达到29.72 m，三峡水库削减了汉口站约1.35 m的洪水。三峡水库对长江中游特别是荆江河段的防洪作用明显。但当下游河道水位持续偏高并且上游持续形成洪峰（如1998年情况），将影响中游河道的行洪能力。

三峡水利枢纽工程

[1]张曼，周建军.长江中游防洪问题与对策[J].水资源保护，2016（6）.

责任编辑 轩 玮

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，高级工程师。