关于长江中游防洪治理的思考

沈新平 刘晓群 赵文刚

摘 要：三峡水库及其上游梯级水库群对水沙的巨大调节作用，有效地改善了标准以下洪水的防洪局面，为构建适应新阶段高质量发展的长江防洪体系提供了可能。在新江湖关系条件下，长江中游洪水出现水面坡降下降、螺山泄流能力减小、在城陵矶附近集中的特点，进一步凸显了城陵矶附近控制水位偏低的问题。抬高城陵矶控制水位，加高加固长江中游区域堤防，是进一步完善由水库群、堤防及蓄洪区组成的长江防洪体系的有效方式。

关键词：长江中游；防洪；城陵矶水位；堤防加固

中图法分类号：X43；TV122                           文献标志码：A

1 概述

长江中下游平原地区是长江流域乃至我国经济最为发达的地区之一，区域内江湖互通、河网密布，江湖关系十分复杂，是我国洪涝灾害最为频繁严重的地区[1-2]。

2003年以来，以三峡水库为核心的长江上游水库群的联合调度，改善了长江中下游严峻的防洪形势。2010年、2012年长江上游大洪水，宜昌站洪峰削减23.4%～30.9%，15 d洪量削减6.5%～18.2%，沙市—大通最高实测水位降低0.35～1.63 m。2016年、2017年长江中游洞庭湖区间大洪水，宜昌站洪峰削减19.2%～31.8%，15 d洪量削減10.4%～11.1%；螺山站洪峰削减9.0%～14.1%，15 d洪量削减11.5%～15.4%；中下游各站实测最高水位降低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洪量削减2.1%～9.5%。三峡水库及其上游库群对保障江汉平原和两湖地区防洪安全发挥了至关重要的作用[3-4]。同时，受水库群拦沙，清水下泄影响，长江中下游干流河道持续下切，特别是荆江河段平滩河槽总冲刷量12.29亿m3，深泓平均冲深2.97 m，水面坡降下降；加之螺山泄流能力有限且不断下降，洪水在城陵矶附近集中调蓄的趋势越发显著[5-6]。

针对江湖关系的不断变化，城陵矶附近的防洪蓄洪治理，一直沿用1980年6月“长江中下游防洪座谈会”确定的基本原则实施，在三峡水库运用后长江中游特别是城陵矶河段高洪水位导致的防洪问题仍未改变。根据新江湖关系，进一步分析长江中游防洪形势变化，并进行适应性调整，对于构建适应新时代高质量发展需求的长江防洪体系十分必要[7]。

2 长江中游控制水位

2.1 现有控制水位分析

长江中游宜昌至湖口河段全长955 km，主要由沙市、莲花塘、汉口、湖口4个站点控制，建国以来各站点防洪蓄洪控制水位先后经历数次调整，至1969年1月北京长江中下游五省防洪工程工作会议确定了沙市控制水位45.00 m、莲花塘34.40 m、汉口29.73 m、湖口22.50 m，之后各控制节点防洪控制水位未再调整[8-9]（见表1）。期间，长江中游通江湖泊逐渐隔离，至1980年仅剩洞庭湖、鄱阳湖自然连通，除荆江四口分流入洞庭湖仍然存在之外，长江干流由两岸堤防约束成为单一的河道，洞庭湖与长江汇合处的城陵矶河段受螺山控制，泄流能力下降明显[10]。

在防洪实践中，按照1969年长江中下游防洪工程工作会议确定的原则，开展了长江中下游防洪建设和河湖治理，建设了长江两岸干堤、洞庭湖和鄱阳湖的堤防及相关的蓄滞洪区。目前，结合长江上中游水库群的联调，长江中下游已具备了相当强的防洪能力[11-12]。但2003—2020年间，城陵矶（莲花塘）水文站相继出现了2016年34.29 m、2017年34.17 m、2020年34.59 m接近或超过控制水位34.40 m的高洪水位，而其上游沙市、下游汉口均远低于防洪控制水位。因此，新江湖关系条件下，有必要抬高城陵矶的控制水位。

2.2 控制水位合理性分析

城陵矶超过控制水位的洪水，从洪水主要来源划分，以长江为主的有1983年、1998年、2020年。以洞庭湖区间为主的有1996年，上下游水面线大致平行（见图1），仅有长江与洞庭湖交汇的约100 km监利到螺山河段内发生压低性变形。以莲花塘超过1954年最高水位分析（见表2），城陵矶莲花塘水位平均低于控制水位仅0.28 m，而上游沙市、下游汉口则分别低于控制水位2.25 m、1.93 m，莲花塘控制水位明显偏低，下游汉口明显偏高，原因在于1954年洪水时期，城陵矶到汉口上游一带超过8 000 km2的通江湖泊溃决分洪，再汇集到汉口断面，导致了水位失真，与目前有计划分蓄洪实现水位控制的现状相差甚远[13]。

由于长江沙市至莲花塘河段受四口分流及洞庭湖调蓄、顶托的影响，莲花塘与沙市水位关系较为复杂，但城陵矶至汉口段仅14.7万km2的汉江汇入（不到江汉汇合后总面积的10%），对莲花塘和汉口水位影响较小，故两站因果关系明显[9]。分析莲花塘、汉口洪峰水位相关性，其一元线性相关系数达0.89，以汉口29.73 m控制水位为准计算，城陵矶控制水位为36.14 m，较现行控制水位34.40 m高1.74 m。考虑长江中下游防洪布局，在三峡水库的补偿调度下，根据大湖模型和螺山泄流能力，抬高城陵矶控制水位至1998年实际发生的历史最高洪水位35.80 m，再现1954年目标洪水，城陵矶附近超额洪量将减少到200亿m3，能够充分发挥长江泄流能力，显著减轻长江中下游防洪压力。鉴于1998年长江中游的洪水是在沙市水位超保证水位0.22 m，汉口水位低于保证水位0.3 m的情况下，使得莲花塘水位达到35.8 m，为避免上下游控制站水位不超保证水位，综合沿线堤防高程情况，抬高城陵矶控制水位至35.5 m具有一定的现实条件。

3  中游洪水特征

3.1 江湖洪水遭遇

1959—2020年长江与洞庭湖，以及湘江、资江、沅江、澧水1 d、3 d、7 d、15 d、30 d的洪水遭遇（过程重叠一半以上）发生了改变（见表3）。三峡水库运用前，长江与洞庭湖洪水30 d遭遇概率最高达38.64%；与澧水洪水遭遇次之，为29.55%；与资江、沅江遭遇概率基本相等，约为18%左右；与湘江遭遇概率最小，仅6.82%。三峡水库及上游库群的运用，长江与洞庭湖、湘江、资江洪水遭遇整体上在下降，相应对四水尾闾洪水的顶托作用减轻，但从2016年、2017年、2020年实际洪水情况看，城陵矶河段的防洪形势仍然不乐观，2017年汛期三峡水库出库流量由27 300 m3/s逐步压减至8 000 m3/s，拦蓄144 亿m3洪量条件下，莲花塘水位仍然接近控制水位，长江中游防洪压力仍然很大。另外，长江洪水与澧水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问题之一，1998年该区域大量堤垸溃决，洪水遭遇机会增加加剧了区域防洪难度。

3.2 洪水坡降

点绘荆江裁弯后沙市38 000 m3/s流量级、莲花塘34.4 m水位对应的沙市、监利、莲花塘、螺山、汉口站典型洪水水面线见图2，相关分析见表4，发现同流量级下，随时间变化沙市—螺山河段洪水水面坡降减小，平均下降0.03?；螺山—汉口河段洪水水面坡降呈先增大后减小趋势，相较三峡水库运行前水面坡降增加0.03?。这种现象在图2中也得到了体现，洪水水面线坦化比较显著，沙市同流量级下2007年相较1996年沙市—莲花塘的洪水水面线整体抬高0.77～1.36 m，2012年、2020年洪水水面线主要为监利及下游的莲花塘、螺山水面抬高0.17～0.77 m。考虑洪水坡降的平方根与控制断面的泄流能力线性相关，以沙市—螺山、螺山—汉口的水面坡降变化分析，三峡运行前后洪水坡降引起的螺山泄流能力明显变化，同流量条件下，螺山泄流能力因上游坡降减小下降4.21%，因下游坡降加大上升4.80%。

另外，以莲花塘水位接近34.4 m的水面线分析（见表5），三峡运行前后沙市—螺山河段、螺山—汉口河段平均坡降分别计算螺山泄流能力则相对下降17.18%、下降7.33%。

3.3 城陵矶附近洪水调蓄特点

1954年洪水莲花塘最高水位33.95 m，超过1870年33.15 m（相应七里山34.25 m）水位。随着江湖关系的不断变化，莲花塘1983年、1996年、1998年、1999年、2002年、2020年，均超保证水位，1998年的最高水位35.80 m超保证水位1.40 m，基本上与洞庭湖区堤防堤顶持平。上述历史洪水中，与长江宜昌站15 d洪量相近、城陵矶最高水位相近的洪水年为2002年、2020年，在洞庭湖四水15 d入湖水量仅为2002年的38.2%情况下，2020年莲花塘水位34.59 m，仅低于2002年最高水位0.16 m，洪水超保证水位持续时间10 d，超2002年6 d，体现出洪水在城陵矶附近进一步集中调蓄的特点（见表6）。

3.4 螺山泄流能力下降

螺山是洞庭湖汇入长江后的控制站，其泄流能力一直是江湖治理的焦点问题。1980年长江中下游防洪座谈会时，以上世纪60年代以前洪水分析，确定莲花塘34.4 m时螺山泄流能力为65 000 m3/s。随着江湖关系变化，在1996年、1998年莲花塘水位超保证水位0.12～1.4 m情况下，螺山泄流能力最大仅64 100 m3/s，均小于规划值65 000 m3/s。三峡水库及其上游庫群运行后，2020年莲花塘水位34.59 m超保证水位0.19 m，螺山泄流能力仅56 000 m3/s（见表7）。下游汉口28.00 m条件时，三峡水库运用前，螺山泄流能力61 600 m3/s，相较65 000 m3/s下降3 400 m3/s，下降5.3%；三峡运用后，为54 600 m3/s，相较65 000 m3/s下降10 400 m3/s，下降15.9%，这与前述的洪水坡降减小条件下的螺山泄流能力变化一致。相关研究表明[14]，莲花塘控制水位时，螺山泄流能力每增加1 000 m3/s，对应减少城陵矶附近超额洪量33～36亿m3，其泄流能力的变化对长江中游的防洪形势有巨大影响。

4 结论

长江上游水库群的联合运用使得长江干流100万km2集水面积的洪水基本得到控制，但由于长江中游洞庭湖、鄱阳湖分别有约30万km2、38万km2洪水汇入，洪水遭遇组合导致防洪问题仍然存在。

适应新江湖关系带来的洪水叠加与集中等水文条件变化，抬高城陵矶控制水位至35.5 m。参考黄河中下游干堤、荆江大堤建设经验，剔除砂基隐患，加宽堤身，加高加固长江监利—汉口692 km干堤、洞庭湖区11个重点垸和24个蓄洪垸1 661 km主要堤防[11，15]，既是防御类似1870年、1954年全流域性特大洪水灾害的重要举措，又是完善中下游防洪体系最重要的任务，更是实现“江湖两利、以泄为主、蓄泄兼筹”的长江治理目标的有效方式。

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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