长江中下游华阳河湖群非汛期水位调整特征及对入江控制闸的影响

檀北来

（安徽省杨湾闸管理处，安庆 246231）

近年来为改善长江中下游华阳河湖群水质，地方政府对华阳河湖群非汛期蓄水位提出了新的要求，在开展华阳河湖群非汛期控制运用水位专题研究的基础上，工程主管部门修订了《杨湾闸调度运用办法》和《华阳闸调度运用办法》，自2018 年开始提高非汛期内湖水位。总结近年来华阳河湖群非汛期水位控制变化特征并分析对入江控制闸的影响，可以为其他沿江水闸工程调度运行提供参考。

1 基本情况

1.1 流域湖泊概况

华阳河流域跨安徽、湖北2 省，流域总面积5 511 km2，其中，安徽省2 958 km2、湖北省2 553 km2。华阳河湖群是长江中下游重要的湿地之一，流域内设有8 个生态敏感区，具有涵养水源、净化水质、调蓄洪水、调节气候和维护生物多样性等重要生态功能，包括龙感湖、大官湖、黄湖、泊湖彼此连通的四大湖泊，整体呈带状分布，汛期湖水高涨，湖泊连成一片，汛后则湖水退落。华阳河湖群位于华阳河分蓄洪区内，承担了重要的防洪任务。

1.2 水文特性

华阳河湖群水位的涨落除与降雨有关外，还与华阳闸、杨湾闸的调度运用有关。据多年实测资料统计，湖区平均水位在7—10 月偏高，年最高水位一般出现在7—9 月。湖内下仓埠站建闸后历史最高水位为17.35 m（1999年9月6日），历史最低水位为11.56 m（1963年4月1日）。下仓埠站多年平均降水量1 285.8 mm，正常年份汇入长江的年径流量为17.44亿m3，最丰水年份高达30.13 亿m3，最枯水年份仅6.14亿m3。

1.3 入江控制工程

作为长江一级支流，华阳河湖群流经杨湾河的杨湾闸、华阳河的华阳闸汇入长江。杨湾闸老闸建于1956年，现保留做交通桥使用，2016年新闸建成，工程等级为Ⅲ等，主要建筑物为2级，设计排水流量为615 m3/s，底板高程8.00 m，蓄水时设计限制闸上最高水位为12.50 m，对应江水位无明确要求。华阳闸建成于1956年，底板高程9.20 m，设计排水流量为240 m3/s。

2 非汛期水位调整原因

随着经济社会发展，调整华阳河湖群非汛期水位，主要有以下4个方面的原因。

2.1 适应江湖关系变化

2003年三峡大坝建成后，长江天然径流的时间分配发生了改变，中下游水文要素也相应发生了变化，根据杨湾闸多年观测资料分析，2003 年以前华阳河湖群10 月多年平均水位为12.59 m，2003—2018 年华阳河湖群10 月多年平均水位有所降低（11.75 m），其中有11 年内湖水位低于12.50 m。由以上数据可知，华阳河湖群非汛期水位有抬升的必要性。

2.2 改善水环境

华阳河湖群水质主要与入湖污染物含量有关，但水位偏低，也易引起湖区底泥中污染物的释放。根据长江科学院研究结论，龙感湖、黄湖、大官湖和泊湖化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、总氮（Total Nitrogen，TN）、总磷（Total Phosphorus，TP）浓度与水位均呈对数型相关关系，即当湖区水位在13.58 m 以下时，随着水位的升高，湖区COD、TN、TP 浓度呈现明显的下降趋势，而当湖区水位高于13.58 m 时，随着水位的升高，湖区COD、TN、TP浓度下降趋势变缓，在12.00～13.58 m 范围内适度抬高运行水位对湖区水质有一定的改善效果。

2.3 防御水旱灾害

近年来，极端天气事件和水旱灾害事件频发，长江流域先后发生了2019 年夏秋冬三季连旱、2020 年大水和2022 年夏秋冬春四季连旱。华阳河湖群2019 年抗旱蓄水104 d；2020 年汛期因江水顶托，内湖超设防水位达144 d；2022 年汛后又关闸蓄水164 d。水旱灾害防御形势要求加强杨湾闸工程调度。

2.4 满足水厂取水需求

华阳河湖群周边仅安徽省境内布设农村饮水工程23 处（宿松县12 处、望江县10 处、太湖县1 处），而部分沿湖自来水厂取水口高于限制闸最高水位（12.50 m），加之湖滩逐年淤积，如果湖区蓄水位过低，将影响水厂正常取水。

3 非汛期水位调整变化

3.1 调度运用规定的变化

1984 年发布的《杨湾闸控制运用规定》与2018 年修订的《杨湾闸控制运用办法》都将汛前（3—4 月）限制湖水位控制在11.80～12.00 m。但新办法将汛末湖内蓄水位12.50～13.00 m的维持时间延长，由原来的9—10月延长至12月底，并要求2月底前控制在12.00～12.50 m。

3.2 实际闸控水位的变化

统计分析杨湾闸历年观测资料，与过去相比，2018 年后非汛期实际闸上水位呈现年最低水位抬升和汛后长时间维持较高水位的特点。

3.2.1 年最低水位抬升

与1956—2017年最低水位的平均值8.68 m 相比，2018年及以后年最低水位提高了0.96～2.14 m，且2020—2022年水位抬升在1.50 m及以上（表1）。

表1 杨湾闸上游年最低水位统计表 m

3.2.2 汛后长时间维持较高水位

与2001—2017年2月平均水位10.44 m和12月平均水位10.70 m相比，2018—2023年的2月平均水位增加1.26～1.77 m，12月平均水位增加2.00～2.25 m（表2），可知每年汛后至次年2月闸上维持较高蓄水位。

表2 杨湾闸上游月平均水位情况m

3.3 三峡水库调度对华阳河湖水位的影响

选取2016年和2020年分析三峡水库调度对华阳河湖水位的影响。

2016年1月三峡水库水位开始逐步消落，至6月5日水位消落至汛限水位，三峡水库转入汛期运行。通过2016 年数据可知，华阳河湖区水位在2016 年2—3 月一直维持11.88～11.44 m，在3月底降至11.44 m，已低于当时执行的调度规程《杨湾闸调度运用办法》和《华阳闸调度运用办法》规定的3 月底4 月初汛前降低到11.80 m 的要求，提前腾出了湖容。

2020年1月三峡水库水位开始逐步消落，至6月8日水位消落至汛限水位，三峡水库转入汛期运行。通过2020 年数据可知，华阳河湖区水位在2020 年2—3 月一直维持在12.04～11.55 m，在3 月底降至11.55 m，一直到5 月底水位仍维持11.88 m，符合2018年修订的调度规程《华阳河湖群非汛期控制运用水位及杨湾闸、华阳闸调度运用办法》规定的3—4月水位按照11.80～12.00 m控制、5—9月根据4 月水位按实际情况控制的要求，提前腾出了湖容。

虽然三峡水库汛前下泄对长江杨湾闸、华阳闸外水位有一定影响，但是从华阳河湖区水位来看，长江三峡的调度未影响华阳河汛前下泄、腾出湖容，也未影响到华阳河湖群汛前降低到调度控制水位附近。而2016 年、2020 年华阳河湖区洪水则是华阳河流域持续性强降雨和江水顶托造成的。

4 调整非汛期水位对入江控制闸的影响

4.1 有利于生态保水

据1956 年建闸以来的运行管理档案，2018 年之前杨湾闸的主要功能是汛期防洪、汛后排涝和干旱年份蓄水灌溉，由于每年9—10月仍是相对丰水期，故汛后很少在水位11.80 m 以上时关闸蓄水（仅2008 年汛后发生1 次且只蓄水20 d）。而2018年以后因环保需要，每年均在汛后进行生态保水（表3），杨湾闸除了原设计的防护、排涝、抗旱主要功能外，生态水位调控作用也越来越重要。

表3 2018—2022年内湖蓄水情况统计表

4.2 造成汛前泄水安全压力大

汛前（3—4 月）抢排时，下泄流量相对较大，对下游河床会产生一定的冲刷。杨湾闸排水效果受多种因素影响，既与上下游水位和闸门高度有关，又与安全控制运用有关，特别是在高水位差情况下排水，要兼顾闸门启闭力、消能设施和上下游河道防冲等安全问题。

4.3 造成水闸运行工况差

2018年生态保水以来，每年汛后工程长期处在不利工况下运行。①蓄水位偏高，闸上游水位接近甚至超过设计蓄水位；②内外高水位差大且长期保持，每年汛后最大水位差均超过4.50 m（表3）；③为控制蓄水位，汛后只能保证闸门保持小开度，闸孔长期处在射流工作状态。

4.4 导致工程运维成本高

超出设计工况条件下蓄水需要采取工程措施确保工程运行安全。如2018 年、2019 年汛后生态保水期间，当非汛期湖区水位高于12.50 m 时，通过新老闸联合运用逐级消减闸上下游水位差，使内湖水位达到要求；由于2020 年拆除了老闸启闭机闸门，2022年为了抗旱和生态保水，9月在闸下游修筑拦河围堰，消减闸上下游水位差，保持内湖水位13.00～13.50 m。长期不利工况下运行，增加了工程日常运行维护成本，如闸门长期保持小开度高速水流加快了闸孔及底板混凝土气蚀、剥蚀和闸门止水橡皮等部件损耗。为保证工程安全运行，需要加密工程安全监测的频次。

5 建 议

（1）进一步研究闸控水位与水质关系。为了更好地总结水闸工程的生态水位调控作用，需要分析不同模拟情景下的水环境参数，在获取更为全面的监测数据后，修改和完善华阳河湖群水动力—水质模型，进一步掌握闸控水位与水质关系。

（2）验算工程安全运用条件。2018 年的《杨湾闸控制运用办法》是基于新老闸联合运用基础上修订的，由于老闸拆除闸门与启闭机后无挡水条件，非汛期内湖超设计标准蓄水，须对工程安全运用条件进行复核验算，以保证工程抗滑稳定、渗透稳定、消能防冲安全及启闭安全，因此必要时应采取工程措施，加强工程安全监测分析，确保工程安全运行。

（3）强化“四预”措施，防御水旱灾害。华阳河流域丰水年份防汛压力大。在华阳河蓄滞洪区工程项目建成投入使用前，控制非汛期内湖水位，应根据水旱灾害防御工作的需要，强化预报、预警、预演、预案“四预”措施，必要时优化工程调度方案，统筹做好防洪安全和生态安全。

（4）增加工程运维经费。为充分发挥工程效益，保证工程安全运行，应根据实际情况，明确工程运行维护经费的保障机制，确保足额到位。