洞庭湖近期变化与对策浅析

刘晓群，伍佑伦，宋 雯，蒋婕妤

（湖南省水利水电科学研究院，湖南 长沙 410007）

1 概 述

洞庭湖为我国第二大淡水湖，属长江中游仅存的通江湖泊，是长江中下游最重要的调蓄湖泊。洞庭湖自东、南、西三面汇集湘、资、沅、澧四水及湖周中小河流约26 万km2来水来沙，自北经松滋、太平、藕池、调弦四口（其中调弦口于1958 年冬建闸控制未再分洪，后文也称为“三口”）及四口河网分流长江荆江的水沙，经湖泊调蓄后在城陵矶再汇入长江，下游控制站螺山水文站集水面积近130 万km2。洞庭湖地势西高东低，自西向东形成一个倾斜的水面，形成西洞庭湖、南洞庭湖、东洞庭湖三部分。据2003 年地形测量资料和典型洪水水面计算，城陵矶七里山水位33.50 m 时湖泊水面面积2 625 km2，蓄水量167 亿m3。

洞庭湖的变化与长江息息相关，体现长江与洞庭湖关系的因素是四口河系的水沙和城陵矶的水位，长江宜昌到武汉河势与洞庭湖容积变化对其产生直接影响[1]。2003 年三峡水库投入运行以后，近16 年来清水下泄长程冲刷对长江河势、中低水位影响明显，洞庭湖出现了新的变化，呈现湖泊萎缩趋势。

2 近期变化特征

按照调弦口1958 年建闸控制、荆江1967～1972 年裁弯、1980 年葛洲坝运行和2003 年三峡工程运行等江湖关系变化的情况进行年代划分，依据主要控制站实测资料可分析这些变化。

2.1 湖泊水位和水域变化

以洞庭湖出口七里山水文站分析，2003 年以前江湖关系变化的各个阶段，年平均水位呈逐步升高趋势，但2003 年三峡水库运行后开始下降（表1）。三峡工程运用前，总体上年平均水位由23.25 m 逐渐抬高到25.26 m，51 年间升高2.01 m，年均抬高4 cm；三峡水库运用15年后年平均水位回落了0.24 m，平均每年下降1.6 cm。

对葛洲坝运行后江湖关系处于自然演变的1981～2002 年时段进行分析，年内7、8、9 月七里山平均水位维持在28.76～30.19 m，统计日均水位在29 m 以上的多年均值为29.38 m，水域面积2 480 km2；最高35.94 m（1998 年），洞庭湖主要洲滩基本在水下，淹没时间2个月；2003 年后最高水位34.47 m（2016 年），历年日均超过29 m 以上的均值则不足30 m，水面面积小于2 300 km2，东洞庭湖局部及南洞庭湖大部分洲滩淹没不超过2 个月，甚至已数年不过水，比1981～2002 年下降了1.32 m，水面面积减小了200 km2[2]。

表1 东洞庭湖出口七里山站月平均水位变化情况表 （单位：冻结m）

2.2 水沙条件变化

相对于1951～2018 年长系列特征，湘资沅澧四水及洞庭湖区间来水在8%以内波动，变化幅度不大，而三口呈明显衰减趋势，由74.1%下降到-44.3%（表2）。

表2 洞庭湖水沙条件分析表

三峡水库运行后，三口分流入湖水量477 亿m3，仅为多年平均值的55.7%，相当于1981～2002 年的69.0%，径流量减少了210 亿m3。由于四水来水对三口河系没有直接影响，三口来水减少是三口河网出现水资源水环境问题的主导原因，且由于水量减少的绝对数巨大，不可避免地导致洞庭湖湖泊萎缩[3～4]。

随着上游梯级工程的不断开发，河流悬移质泥沙不断减少。2003 年以来，四水相对于长系列条件入湖沙量减少了1 708 万t，三口减少了9 509 万t，合计减少了11 217 万t，其中三口占减少量的84.8%。长系列1951～2018 年三口四水入湖总沙量87.8 亿t，七里山出湖25.4 亿t，洞庭湖淤积了62.4 亿t，接近55 亿m3，相当于3 000 km2平均堆高1.8 m，导致三口河道及七里湖、澧水洪道和目平湖洲滩不断淤高，南洞庭湖洪道主槽发育，而东洞庭湖洲滩则逼近城陵矶出口。2008～2017 年年均出湖沙量2 173 万t，大于入湖的1 340 万t，每年向长江多输沙833 万t，但2018 年因四水来沙较大，湖泊淤积了356 万t。这些分析没有考虑四水控制站以下约5 万km2区间面积。

目前每年汛期三口分流，清水冲刷的效应已出现，根据2003～2018 年河道地形变化，仅松滋河网冲刷了约1.70 亿m3的泥沙输送到下游洪道、湖泊。过去淤积的巨大的泥沙自上游向下游再输运正在发生，将致上游河道深槽发展、洲滩抬高、下游湖盆淤积，对沿程河流湖泊形态产生一系列影响。

2.3 水库蓄水期湖泊转化

三峡水库9 月10 日开始蓄水，下游长江干流水位较快地下降，对洞庭湖的顶托作用减小，出口城陵矶的泄流能力加大，洞庭湖滞蓄的水量快速外泄，致9 月、10 月洞庭湖平均水位较1981～2002 年分别低1.19 m、1.96 m。过去10 月份平均水位26.80 m 的东洞庭湖基本呈现湖泊状态，但近期下降到24.84 m，湖盆内左岸洲滩基本出露，湖泊提前约1 个月转化为河流状态。

3 对策浅析

由于水位下降和水面面积衰减、三口分流分沙减少和蓄水期湖泊快速萎缩的近期变化趋势，考虑江湖水文条件，可初步分析相应的对策。

针对城陵矶水位下降，不考虑出口控制时，通过三峡水库加大下泄也可以恢复湖泊水位。对于蓄水期9月、10 月湖泊水位下降过快，下游螺山流量不小于28 000 m3/s 时，对城陵矶的顶托作用可以使湖泊水位维持到1981～2002 年10 月平均水位26.80 m。这对洞庭湖年平均水位的恢复也会有作用，但是，对三峡水库10 月的蓄水需求会产生巨大冲击。

针对三口分流下降，疏浚河道加大低水分流能力是主要考虑的对策，但湖南湖北具有较大的争议。根据长江干流上百里洲左侧芦家河岩石河滩的地形条件，辅助低堰闸坝可抬高松滋口新江口水位到41.00～44.00 m，可增加松滋口流量2 000～5 000 m3/s，水流经松西河、瓦窑河、澧水洪道及安乡河，进入洞庭湖，再从城陵矶汇入长江，增加城陵矶流量并抬高湖泊水位。显然，这会改变当前江湖中低水位的水沙分配格局，但对缓解洞庭湖泥沙的再输运和主要湖泊枯水水域萎缩情况会具有积极作用，水流绕行洞庭湖降低流速、出流顶托荆江来水也可直接减轻长江干流的冲刷问题，或更进一步可以洞庭湖替代长江航道，延长鱼类洄游通道[5]，湖泊水位较高时太平口、藕池口也可以与荆江水流自然连通。

利用中低水位清水冲刷湖盆堆积的泥沙，增加湖泊蓄水容积，对洪水调节、湖泊湿地水域保护等方面的改变都值得深入研究。值得说明的是，这里分析的是江湖中低水位特别是枯水期低水位情景，其后果可能导致高洪水位出现新的变化[6]。而洞庭湖防洪一直是困扰长江中游特别是湖南省经济社会发展最为严峻的问题，其作为长江洪水调蓄湖及主要分蓄洪区，洪水在城陵矶顶托形成高洪水位或自松滋口分流绕行再到出口蓄集，都不会从根本上改变洞庭湖区本身需面临的防洪和分蓄洪问题，湖区当前以堤防为主的防洪措施并继续加强仍然是必须的。另一方面，长江中下游清水冲刷导致河势不稳和中低水位下降的趋势短期难以改变[7]，可能导致三口分流如调弦口一样只在洪水期可以发生，湖区中低水缺水导致的经济社会、生态环境问题会不断增加，但三口不可控的、巨大的分流能力，在长江大洪水时分流的洪水对洞庭湖的影响仍是不可避免的问题。

4 小 结

自松滋口到安乡的七星台堆积表明60 万年以前长江曾经绕行洞庭湖[8]，地质运动、气候变化、水沙变化以及人类文明发展等诸多因素，在历史时期导致江湖格局的演变是巨大的。近代特别是1949年以来，长江治理取得了历史上最快的进展，三峡水库、湘资沅澧四水水库及其上游梯级群逐渐投产以后，洞庭湖入湖水沙均在人工调节影响之下，荆江及其下游干流总体上也成为了堤防约束的渠化河流，但洞庭湖处于自然蓄泄状态。随着长江干流清水下泄长程冲刷的不断发展，洞庭湖近期出现了水位下降、水面萎缩、来水来沙衰减以及水库蓄水期湖泊快速转化为河道的一系列变化。初步分析认为，在不改变江湖现有格局的情况下，通过长江芦家河低堰闸坝将长江枯水自松滋口较大地导入洞庭湖，或可缓解洞庭湖枯水时期不断萎缩的一系列变化影响，并减轻长江中下游冲刷问题。对洞庭湖区防洪蓄洪形势的影响值得研究，但不会改变洞庭湖在长江中游的分蓄洪定位。

项目资助：湖南省重大水利科技项目（XSKJ2018179-33）；湖南省一般水利科技项目（XSKJ2018179-46）。