长江上游梯级水库群应急调度下荆江河段特殊水情分析

(长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局，湖北 荆州 434000)

1 研究背景

长江枝城至城陵矶河段称为荆江。从枝城到藕池口，为上荆江，长约172 km，南岸有松滋口、太平口通过松滋河和虎渡河分流汇入洞庭湖。从藕池口到城陵矶，为下荆江，长约175 km，南岸有藕池口通过藕池河分流汇入洞庭湖[1-2]。洞庭湖汇集湘江、资水、沅江、澧水及湖周围中小河流，承接经松滋、太平、藕池三口分泄的长江来水，经湖泊调蓄后从岳阳附近城陵矶注入长江[3]。

本文重点分析2015年“东方之星”客轮翻沉事件抢险中三峡水库应急调度对监利站的影响及监利站水位流量变化、以及2017年“长江1号洪水”对荆江河段的影响及测站水位流量关系的变化。这两次事件导致荆江河段出现特殊水情的相似点是都出现在汛期，同时都有三峡水库及上游水库联合调度、下游洞庭湖洪水顶托作用的影响因素。

2 2015年“东方之星”客轮翻沉事件分析

2.1 三峡水库应急调度

2015年6月1日晚约21:30，一艘南京开往重庆的旅游客船“东方之星”号，上行至长江水域湖北省荆州市监利县大马洲水道44号过河标水域处，突遇龙卷风翻沉。国家防总、水利部迅速派出水利应急工作组赶赴监利，组织开展沉船附近区域水文应急监测，加密长江流域水雨情会商和水文预测预报，开展三峡水库及上游水库联合调度，减少出库流量，从17 200 m3/s减少到7 000 m3/s，有效降低了沉船区域河道水位、减缓了流速，全力以赴做好水文保障服务和水库应急调度工作，为救援打捞创造了有利条件[4]。

受三峡水库调度影响，监利水文站水位于6月3日凌晨03:20由30.05 m回落，至6月7日晨06:00，水位回落到最低点29.25 m。救援打捞工作完成后，三峡水库加大了下泄流量，监利站水位缓慢上涨，见图1。

图1 监利站6月1～7日水位、流量过程线

2.2 三峡水库应急调度对监利水文站的影响

监利水文站地处长江中游的下荆江河段，为长江中下游重要的防汛测报站，下游约 89.5 km处系洞庭湖出口城陵矶，其水位流量关系受洪水涨落、断面冲淤、洞庭湖顶托等诸因素的影响，呈不规则绳套曲线[5-6]。

监利河段沉船事件发生之后，三峡水库减少出库流量，导致监利站水位迅速回落，水位流量关系偏离正常曲线，见图2。6号线为受三峡水库调度影响的曲线，6月3日在最高点出现后开始左偏，而6月7日后随着水位上涨，水位流量关系呈现为一条反曲线。

图2 三峡应急调度时期监利站水位流量关系

6月1～7日期间，受水库调度影响，监利站最高水位与最低水位相差 0.791 m，最大流量与最小流量相差4 270 m3/s。

2.3 监利水文站水位流量关系分析

根据监利站、广兴洲站实测水位资料，点绘监利-广兴洲6月1～10日的水位落差图，见图3。

图3 监利-广兴洲水位落差变化

受三峡水库调度影响，6月3～7日监利站水位开始持续降低，监利-广兴洲落差不断减小，落差减少，导致断面流速减小，同水位下的流量变小，水位流量关系左偏；6月8 日后，虽然三峡水库加大了下泄流量，监利站断面水位开始上涨，但同水位下的落差仍然较前期偏小，造成水位流量关系出现反曲现象。因此水位落差的变化是引起相应时段的水位-流量关系曲线异常的主要因素。

3 2017年“长江1号洪水”分析

3.1 2017年荆江河段特殊水情

2017年7月1～2日，湘江、陆水、修水、长江中下游干流附近发生大暴雨、局地大暴雨。受持续降雨影响，入汇洞庭湖的4条江中，湘江、资水、沅水均发生特大洪水。湘潭、资水、桃江等站水位超保证水位，长沙等站水位超历史最高，修水超历史最高水位，“长江2017年第1号洪水”已经形成并继续发展。7月2日，洞庭湖出口城陵矶(七里山)站水位迅猛上涨，最大日变幅达 0.92 m。

7月1日，三峡水库紧急启动上游水库群调度方案，出库流量迅速减少，7月1日12：00～3日12：00，宜昌流量由27 400 m3/s减少至7 470 m3/s，之后保持小流量下泄不变。7月4日20：00，长江1号洪峰通过城陵矶莲花塘，洞庭湖水位缓慢回落。7月6日三峡水库逐渐加大下泄流量，至7月10日下泄流量达到30 000 m3/s，如图4所示。

图4 宜昌水文站水位、流量过程线

3.2 “长江1号洪水”对荆江河段的影响

受下游洞庭湖洪水顶托、三峡水库及上游水库联合调度影响，荆江局各水文站水位流量关系不同程度发生变化，监利站受顶托最严重，断面水位变化缓慢，流速变小，流量迅速减小；沙市、枝城水位流量测点偏离原单值化线；荆江三口洪道新江口、沙道观水位流量测点偏离原单值化线；弥陀寺、藕池(管)、藕池(康三)站出现特殊线型。弥陀寺(二)站7月3日4：00出现负流量，藕池(管)站7月3日17时、藕池(康三)站7月2日18：00出现负流量，沙道观站接近断流。各控制站实测流量成果见表1，3个出现负流量站日径流量统计如表2所示。

3.3 荆江三口水文站水位流量关系分析

根据弥陀寺(二)站、藕池(管)站、藕池(康三)站实测水位、流量分别点绘各站水位流量关系图，如图5～7所示。弥陀寺(二)16号线为特殊线型，6月30日至7月6日水位下降，统计时段内水位变化达到3 m以上，水位在 37.20 m左右出现负流量；藕池(管)站、藕池(康三)站7月2日水位回落，统计时段内水位变化均达到1 m以上，水位 36.00 m附近出现负流量。

表1 三口各控制站实测流量统计

表2 三口控制站日径流量

图5 弥陀寺(二)站水位流量关系

图6 藕池(管)站水位流量关系

图7 藕池(康三)站水位流量关系

太平口及藕池口口门段干支流落差沿时程变化，藕池(康三)至三岔河段在统计时段内正负落差相差 2.62 m；新厂至藕池(管)段同步最小落差接近0，两站距离约21 km，长江干流部分未观测到逆流，虎渡河、藕池河靠近长江分流口门的局部河段水位出现负落差及倒比降。

太平口口门段7月4～6日出现明显的倒比降(见图8)，藕池口口门段7月4～7日出现明显的倒比降(见图9)，统计时段内，藕池口口门段及虎渡河口门段出现倒比降，与藕池口进口控制站及虎渡河进口站流量观测出现负值的时间基本同步。

图8 太平口口门上游陈家湾站、太平口站及进口控制站水位过程线

图9 藕池口口门上游新厂及进口控制站水位过程线

4 结 语

本文基于2015年“东方之星”客轮翻沉事件抢险中三峡水库应急调度以及“长江2017年第1号洪水”，根据监测的水文数据，重点分析了荆江河段的特殊水情。主要结论如下。

(1)应急监测到的水文数据为一线救援工作提供了有力的技术支撑，发挥了重要作用；

(2)特殊水情影响了测站的水流特性和区间的水量交换规律，水位流量关系曲线异常；

(3)由于气候变化、三峡水库应急调度、生态调度以及洞庭湖顶托等，荆江河段特殊水情有可能还会发生，提前做好应急监测方案至关重要。

根据2015年及2017年荆江河段出现特殊水情时的现场工作经验，应对特殊水情，工作人员应做到以下几点。

(1)及时掌握水情变化情况，收集上下游水情信息以及三峡水库及上游水库的调度方案；

(2)根据测站实测水位流量、水位涨落及转折布置流量测次，以控制水位-流量关系的变化过程；

(3)开展水文应急监测，提供多要素水文实时动态信息。水文应急监测全过程按“三环节”进行质量管理，即事先技术指导、中间对测量资料进行分析、检查和测量成果的专家会商发布[7]。