林秉南 周建軍
（清華大學水利水電工程系，北京100084）
摘要：隨著三峽水庫蓄水，上游金沙江大型水電樞紐陸續建成，三峽水庫將長期下泄含沙量較小的“清水”。含沙量的大量減小使長江中游實質上已成為一條新的沖積河流。“清水”大幅度地沖刷荊江河段，將對荊江堤防、河勢、航道和防洪形勢產生重大的影響。另一方面，三峽水庫長期下泄的“清水”具有可觀的沖刷能力，是一筆寶貴的財富，善加利用可以改善長江中游的防洪形勢。本文建議：增加引“清水”入洞庭湖的水量，一方面避免“清水”對荊江河道的過度沖刷；另一方面可以沖刷洞庭湖的一些關鍵部位，改善湖區的防洪形勢、并促進城陵磯以下長江河道的沖刷。

關鍵詞：防洪；洞庭湖；荊江；三峽工程
中圖分類號：TV 877 文獻標識碼：A

三峽工程及金沙江梯級樞紐陸續建成后，長江泥沙條件將大幅度改變，這既為長江中游的治理帶來了新的問題，同時也提供了難得的機遇。如果把握局勢得宜，能充分利用泥沙減少的大好機會，不但可以適當刷深荊江保持有利的河勢；而且還可以為改善洞庭湖的防洪和生態環境創造良好的局面，并使上游的水電開發與長江中游的防洪互為補充。若放任“清水”自由沖刷荊江，讓湖區分洪道繼續萎縮，則荊江的穩定、長江中游和洞庭湖區的防洪形勢以及洞庭湖地區的生態環境都將蒙受不利的影響。本文就合理利用“清水”改善洞庭湖、荊江和長江中游的防洪條件提出建議。建議的核心思想是在荊江與洞庭湖之間適當分配三峽下泄的“清水”徑流。在荊江方面以此節制沖刷，防止過度沖刷危及堤防安全及引發河型轉變；在洞庭湖方面，利用“清水”可以沖刷洞庭湖的一些關鍵部位，改善洞庭湖的防洪條件及生態環境。

1　節制荊江沖刷

根據長江水利委員會的泥沙研究成果^[1]，三峽水庫蓄水后30多年內，大壩下泄的泥沙數量都將維持在天然情況的40%左右，而且泥沙顆粒將大幅度細化，中值粒徑將減小50%以上。上游興建溪洛渡水電站后，三峽水庫下泄的泥沙數量將更小，上述低排沙比例情況將維持到80年以上^[2]。在無人為干預的條件下，長江中游的荊江河段將發生大量的沖刷。沖刷后，通過松滋口等3口進入洞庭湖的徑流將大為減少，從而進一步加劇下荊江的沖刷。即使在只有三峽水庫的條件下，數學模型研究也表明，30年內宜昌至城陵磯的400km河段將凈沖刷25億t泥沙，30年以后，荊江的沖刷還將持續發展。斷面平均下切4700m²。對于平均1km多寬的長江，這將是很大的變化。而且上述沖刷分布并不均勻。70%以上的沖刷將集中發生在下荊江藕池口到城陵磯的167km河段，河床將平均下切7.4 m。中國水科院計算的藕池口—城陵磯段最大沖刷量（50年時）更將達到23億t^[3]，下荊江平均沖深超過10 m。荊江防洪的方針是蓄泄兼籌，以泄為主。為此必須力保堤防的安全。要做到這一點，除了必須保證堤防的工程質量外，還應注意節制水流的破壞力。上述的大規模沖刷，顯然不利于堤防及其前沿灘地的安全，這是必須認真注意和設法加以限制的。

荊江是長江有名的蜿蜒河段。現在的數學模型計算成果是在假設平面上不發生變化的條件下得到的。如果發生沖刷的同時，河道還發生較大幅度的平面擺動（河型轉化），則對兩岸堤防和航道安全也將產生很不利的影響。關于河型轉化問題，目前國內外的研究還不夠充分。但從定性分析可知：河型受坡降、斷面幾何形態、傅氏數、泥沙特性以及河岸和河床組成等因素的影響，相應于某種河型，這些因素有一定的自然組合。劇烈的河道沖淤會破壞這種組合而導致河型轉化。因此防止劇烈沖刷也有利于防止河型轉化。所以，三峽水庫下泄“清水”對荊江河段產生一定幅度的沖刷可能是有益的。但沖刷應該以不嚴重危及堤防（及堤前灘地）安全及不引起河型轉化為限，即應節制荊江的沖刷，盡量避免出現大幅度沖刷。

三峽水庫蓄水后，荊江大量沖刷還將增加城陵磯以下河道“粗泥沙”的數量，對該河段的河道的沖刷不利，亦即對于長江中游防洪不利。

2 改善洞庭湖的防洪形勢

長期以來洞庭湖在分蓄荊江洪水方面發揮了重要的作用。然而，由于泥沙淤積等原因，洞庭湖的有效面積減退嚴重，西洞庭湖實際上已經萎縮成寬河道。支流澧水和沅水的尾閭受泥沙淤積和水位抬高的共同影響，河道萎縮、河床抬高嚴重，澧水下游已經成為近年洪災頻繁發生的地區。松滋、太平和藕池3口分洪道也嚴重淤積和萎縮，已經發展成為地上河，湖區河網交錯、圩垸林立，防洪戰線很長。由于三峽水庫的主要防洪任務是確保荊江安全，三峽水庫的調節功能直接對洞庭湖防洪可發揮的作用有限。如果不采取措施，則三峽水庫蓄水后，由于荊江的持續沖刷、3口分流銳減，分洪道萎縮的趨勢將難以遏止。同時，由于泥沙淤積、湖面萎縮、雜草和污染源增加，洞庭湖區生態環境狀況惡化已經很嚴重^[4]。湖區平均水質一般為IV類，甚至較多地方達到V類和超V類；湖區水體已屬于中—富營養狀態；釘螺和血吸蟲在湖區已大量繁殖。隨著荊江沖刷和3口人流的減少，湖區的環境承載能力將進一步降低，生態環境將進一步退化。如果能增加從長江引入洞庭湖的“清水”水量，對于改善湖區生態環境也是有利的。

3 建議

根據上述討論，建議：（1）通過逐步的疏浚和建閘，控制和擴大松滋口和藕池口分洪道，增加進入洞庭湖的“清水”流量，減少流經荊江的徑流。一方面遏制荊江大量沖刷的發生，同時沖刷和降低分洪道河床，并沖刷澧水和沅水的尾閭河道。（2）結合“清水”沖刷和疏浚等措施，促進澧、沅兩水下游的溯源沖刷，降低這些支流的部分下游河床。（3）結合“清水”沖刷和疏浚等措施，逐漸擴大洞庭湖淺窄段的水深，增加湖區調洪作用。（4）適當減少荊江沖刷，除可以減少對堤防的威脅和減小引發河型轉化的可能性外，還可以減少進入城漢河段造床泥沙的數量，有利于促進城陵磯以下河道沖刷，降低長江中游的水位。

在引用“清水”沖刷部分洞庭湖的條件下，由于所增加的“清水”有一定的挾沙能力，可以使疏浚的回淤數量減小，使湖區應用疏浚更加合理。

4 討論

“清水”對洞庭湖的沖刷，將主要集中在湖區分洪道和一些控制湖區水位的卡口段，如南洞庭湖與東洞庭湖之間的岳陽段以及城陵磯出口段等。現在這些地方的湖面（河面）已經比較狹窄，水流有一定的流速。因此入湖“清水”具有一定的挾沙力和沖刷能力，可以逐漸沖深水道。由于松滋河與澧水尾閭有相當長的共用河段，在一定的引導和控制條件下，沖刷這些尾閭是可能的。所以，善用這種“清水”，可望逐步沖深洞庭湖區控制洪水位的地段。從3口增加引入洞庭湖的徑流可能增加一定的人湖泥沙，但是，相對于三峽水庫蓄水前，泥沙較細，數量也小得多，淤積在洞庭湖深水區的比例不會很大。在分洪道等處沖刷的泥沙，較粗的部分可能淤積在湖區較深的地方。但是，其總體數量也不會很大。如果分洪道疏浚與沖刷相結合，則除可以加快降低河床的作用外，淤積在深水區的泥沙也會更少。

荊江沖刷大量減少后，荊江和洞庭湖匯合的水流可具有更強的沖刷能力，繼續沖刷城陵磯以下的長江河道。這樣，可以促進長江中游的洪水位降低，增加泄洪能力。

下面分別討論增加“清水”人洞庭湖、調整沖刷和淤積部位后，對長江中游各個部位的影響。

4.1 對洞庭湖和荊江的沖刷調整

增加引入洞庭湖的“清水”徑流，主要通過擴大松滋口和藕池口。從松滋口分流增加進入洞庭湖的“清水”，一方面將沖刷分洪道，同時也可沖刷澧水和沅水的尾間。尾閭沖刷使水位降低后，必將形成溯源沖刷而降低澧水、沅水下游的部分河道。這部分水流沖刷后所挾帶的泥沙可能在湖內沉積一部分，然后流出湖外。增加從藕池口進入東洞庭湖的“清水”，則在沖深藕池河后，與南洞庭湖的水流匯合，可更有效地沖刷洞庭湖出口的城陵磯段。沖刷藕池河的水流、進入東洞庭湖時可能在深水區有部分淤積、形成小型三角洲。但是估計由此而引起的溯源淤積和回水抬高是輕微的。東洞庭湖在近年入湖泥沙減少的條件下已經有沖刷跡象，增加引入“清水”后，產生一定沖刷的可能性是比較大的。

藕池口以下的下荊江是長江沖刷潛力最大的河段，藕池口分流規模可以直接影響下荊江的沖刷。上文已經說明，松滋口和藕池口的分流比例應該以下荊江沖刷不嚴重威脅堤防（包括前沿灘地）安全和河型不發生變化為度；同時應盡量減少進入城漢段的造床泥沙，借以促進城陵磯以下長江河道的沖刷、降低城陵磯上下的洪水位和增加長江中游的泄洪能力。

松滋口和藕池口的擴大可以通過有限開挖，逐步和循序漸進地增加進入洞庭湖的“清水”水量。隨著洞庭湖沖刷的進展，逐步根據需要、適當調高分流比例。同時，為了控制入湖水量，可考慮在適當時機于口門建閘。在引“清水”入湖的條件下，同時可考慮在湖區廣泛推行疏浚，加快清水沖深進程。挖深水域、墊高土地，既提高防洪安全、降低地下水位，還可促進農業增產。在澧水和沅水的溯源沖刷區進行疏浚，也可以加速溯源沖刷的進程和加大沖刷范圍。在尾閭沖刷和增加比降的條件下，疏浚后的回淤量應該較小。

三峽水庫蓄水到135 m高程后，荊江沖刷已經開始。建議在下荊江出現大幅度沖刷以前，盡快研究是否著手開挖松滋口分洪道口門附近的攔門沙，增加松滋河的分流量。藕池口口門可以視下荊江的沖刷趨勢發展、稍后開挖。其沖刷后的主流宜直接進入東洞庭湖，以減少3口分洪對西南洞庭湖防洪的影響；同時，更有利于沖刷洞庭湖口門和城陵磯斷面。

4.2 改善荊江的防洪形勢

增加引入洞庭湖的“清水”流量后，荊江的洪水流量可以較大幅度地減小，荊江的洪水位也可以隨之下降。不但‘清水’大幅度沖刷所帶來的各種問題可以得到緩解。由此，還可望帶來下列好處：

（1）“清水”對荊江堤防的威脅及引起洲灘劇烈變化的機會減少，有利于荊江河段堤防安全，對航道安全也有利。

（2）荊江河床沖刷下切及坡降變化幅度減少，發生河型變化的可能性可望減少，有利于荊江河勢的保持穩定。

（3）長江中游洪水位下降，使用各分蓄洪區的機會可以減少。

4.3 荊南的防洪形勢

增加“清水”入東洞庭湖可望降低洞庭湖出口的基準水位，減少湖區卡口的壅水，降低洞庭湖整體水位，改善洞庭湖的防洪條件。

加大“清水”流量也會沖刷和擴大松滋河，使其成為長江向洞庭湖分流的主干。由于松滋河分洪道主干沿洞庭湖西側和澧水尾閭匯合，有利于沖刷澧水尾閭及及在澧水下游形成溯源沖刷已見前述。近年來，澧水下游發生洪水災害的頻率呈增加趨勢，這與西洞庭湖區淤積、萎縮和水位抬高有直接關系。洞庭湖水位降低后，西洞庭湖和澧、沅水尾閭河道沖刷會相應產生溯源沖刷，使這些支流下游的洪水位得到一定的降低。這樣，西洞庭湖的防洪形勢可以得到改善。不但多年來荊南河道的持續抬升可以得到制止；而且由于河道刷深，澧水和沅水下游的防洪壓力都可望得到緩解。

由于長期的泥沙堆積和尾閭擺動，使洞庭湖分洪道和支流尾閭非常散亂，這對湖區防洪和區域發展都不利。韓其為等曾經建議在洞庭湖區實行“削枝并干”等整治措施^[5]：在引入大量“清水”沖刷的條件下，湖區大量網絡流路的“削枝并干”可以更加有效地實施，使分洪道集中在幾條主要的較深的干槽。輔以一定的人工整治措施后，原來洞庭湖3口10河縱橫交錯的雜亂局面將可得到改善。在確保必需的分洪區功能的條件下，臨洪大堤的長度和范圍都可能大量減少，湖區生態和防洪安全條件可以得到改善。

在清水沖刷的初期，各河道的堤防可能會經歷一段緊張的時期。隨著分洪河道的刷深和整治，情況會好轉。在這期間，如果有3口建閘控制，則緊張局面可以得到控制。

4.4 對洞庭湖湖區生態環境的作用

洞庭湖區是長江流域重要的濕地生態系統、是國家最早列入濕地自然保護的地區之一。由于長期的泥沙淤積、湖面萎縮和環境狀況變化，湖區濕地生態已受到一定的影響。三峽水庫蓄水后，大量減少進入湖區的泥沙，一定程度地減少洪水災害，對于穩定洞庭湖的生態環境是有利的。但是，同時由于荊江沖刷將更進一步減少進入湖區的徑流，減少洞庭湖與長江的交換水量，對湖區的生態環境有一定的不利影響。

增加引“清水”入洞庭湖后，將較大地增加進出湖區的水量。結合“清水”沖刷、人工疏浚和退田還湖等整治措施，湖區有效水面可以增加。而且，沖刷還可能促進水流歸槽、水位降低、流速增加。這些條件都有利于增加湖區水體的稀釋和自凈能力，增加湖區的環境容量。同時，沖刷和疏浚結合可以減少湖底長年累積的營養物質，緩解和抑制富營養化的進程。沖刷和整治后，湖區的河流、濕地、行蓄洪區和生產居住區域的功能可以得到加強。釘螺和血吸蟲生長的環境可以得到控制。在進一步嚴格控制污染排放的條件下，可以促進湖區的生態環境的改善，為當地可持續發展奠定基礎。

4.5 關于3口建閘

在實行引‘清水’入湖的條件下，與3口建閘有關的形勢，特別是泥沙問題，將發生根本性的變化。應根據新形勢重新研究3口建閘問題，探索對長江中游防洪最有利的方案，做到江、湖兩利，同時盡量照顧湖南、湖北的長遠利益。

3口建閘是一個十分復雜的問題，可能帶來的利益也很大。值得有關方面根據新形勢、重新認真考慮解決的辦法。將來3口閘門的運用原則和調度，建議由國家防總決策。

5 沅、澧流域的水利建設和水土保持

每年由沅、澧等四水進入洞庭湖的泥沙只有約2 000多萬t，數量不大。然而，當由長江進入洞庭湖的泥沙明顯減少后，這些泥沙對于兩水在洞庭湖的尾閭局部來說，也還是一個值得注意的數字。加強對四水，特別是沅、澧流域的水利建設和水土保持，減少進入洞庭湖的泥沙，對四水尾閭地區的減淤、防洪以及延長洞庭湖的壽命都是有利的。所以應加強對這些支流的流域水土保持和抓緊建設支流的防洪控制工程。

（1）三峽水庫蓄水及金沙江大型樞紐陸續建成后，三峽水庫將長期下泄低含沙量的“清水”。“清水”對荊江河道的沖刷，有利于防洪，但對堤防及其前沿灘地的安全和穩定也構成一定的威脅，而且還可能引起河型轉化等問題，需要研究減少對堤防的威脅和避免河型發生變化的問題。目前國內對河型轉化的規律還未深入研究。但對河床的擾動，包括因沖刷而引起的坡降和斷面變化等，都有觸發河型變化的可能。為了減少對堤防的威脅和爭取保持河型現狀、建議節制（即有適度地限制）通過荊江的‘清水’流量，借以減少對河道的擾動。

（2）另一方面，三峽水庫長期下泄的“清水”在一定的條件下具有一定的沖刷能力，所以又是寶貴的資源，應該得到充分的利用。所以，建議從松滋口和藕池口增加引入洞庭湖的“清水”流量，沖刷洞庭湖的一些關鍵部位。這樣既減少通過荊江的流量、減少對荊江的沖刷，有利于荊江的穩定，又有利于改善洞庭湖區和長江中游的防洪形勢。從這一點出發，金沙江持續建設水庫與長江中游防洪可以相輔相成。

具體建議如下：

（1）避免大量“清水”進入荊江而大幅度沖刷河道。對荊江的沖刷應以不嚴重威脅堤防安全和不引發河型轉化為度。減少荊江沖刷也有利于促進城陵磯以下河道的沖刷。

（2）加大引“清水”入洞庭湖的流量，沖深3口分洪道及澧水尾閭，降低沅水的尾水位，并通過溯源沖刷在一定范圍內降低澧水和沅水下游的河床。此外，還可以加強洞庭湖出口段河道的沖刷，降低湖內洪水位。緩解湖區的防洪壓力。

（4）隨著3口分洪道的沖深和城漢河段洪水位的降低，荊江分洪區使用的頻率也可望降低。

（5）增加引入洞庭湖的“清水”水量，提高湖區的環境容量，改善湖區的生態環境。

（6）配合“清水”沖刷洞庭湖，研究挖湖淤背，以加快沖深進程。加高圩垸內地面高程，既有利于防洪，一般也有利于農業增產。

（7）開展澧水和沅水流域的水土保持工作和加快支流防洪控制工程的建設。 建議迅速開展對有關問題的詳細研究。特別是松滋口分洪道的擴大，更需要加快研究，提出實施計劃，爭取避免下荊江大量沖刷的出現。松滋和藕池兩口建閘也應及時研究。建議除運用數學模型外，長江委的大型實體模型可以發揮重要的作用。現三峽已蓄水到135 m，開始泄放“清水”，時機緊迫，需要加緊開展研究，確定以上建議是否可行。

參考文獻

[1] 長江科學院. 三峽工程泥沙問題研究成果匯編（160～180米蓄水位方案）[R]. 水利電力部科學技術司，1988. 94—137.
[2] 長江科學院. 向家壩及溪洛渡水庫修建后三峽水庫淤積—維數模計算報告，長江三峽泥沙問題研究(1996—2000)第五卷[R]. 北京：知識產權出版社，2002，99—114．
[3] 中國水科院. 三峽工程泥沙問題研究成果匯編（160—180米蓄水位方案）[R]. 水力電力部科學技術司，1988. 29—93．
[4] 李正最，等. 中國水力發電工程學會水文泥沙專業委員會第四屆學術討論會論文集[C]. 2003. 306—314．
[5] 韓其為，何明民. 長江三峽泥沙問題研究(1996—2000)第七卷[R]. 北京：知識產權出版社，2002. 587—594. □

編輯：全新麗