林秉南 周建军
（清华大学水利水电工程系，北京100084） 摘要：随着三峡水库蓄水，上游金沙江大型水电枢纽陆续建成，三峡水库将长期下泄含沙量较小的“清水”。含沙量的大量减小使长江中游实质上已成为一条新的冲积河流。“清水”大幅度地冲刷荆江河段，将对荆江堤防、河势、航道和防洪形势产生重大的影响。另一方面，三峡水库长期下泄的“清水”具有可观的冲刷能力，是一笔宝贵的财富，善加利用可以改善长江中游的防洪形势。本文建议：增加引“清水”入洞庭湖的水量，一方面避免“清水”对荆江河道的过度冲刷；另一方面可以冲刷洞庭湖的一些关键部位，改善湖区的防洪形势、并促进城陵矶以下长江河道的冲刷。
关键词：防洪；洞庭湖；荆江；三峡工程
中图分类号：TV 877 文献标识码：A
三峡工程及金沙江梯级枢纽陆续建成后，长江泥沙条件将大幅度改变，这既为长江中游的治理带来了新的问题，同时也提供了难得的机遇。如果把握局势得宜，能充分利用泥沙减少的大好机会，不但可以适当刷深荆江保持有利的河势；而且还可以为改善洞庭湖的防洪和生态环境创造良好的局面，并使上游的水电开发与长江中游的防洪互为补充。若放任“清水”自由冲刷荆江，让湖区分洪道继续萎缩，则荆江的稳定、长江中游和洞庭湖区的防洪形势以及洞庭湖地区的生态环境都将蒙受不利的影响。本文就合理利用“清水”改善洞庭湖、荆江和长江中游的防洪条件提出建议。建议的核心思想是在荆江与洞庭湖之间适当分配三峡下泄的“清水”径流。在荆江方面以此节制冲刷，防止过度冲刷危及堤防安全及引发河型转变；在洞庭湖方面，利用“清水”可以冲刷洞庭湖的一些关键部位，改善洞庭湖的防洪条件及生态环境。
1 节制荆江冲刷 根据长江水利委员会的泥沙研究成果
[1]，三峡水库蓄水后30多年内，大坝下泄的泥沙数量都将维持在天然情况的40%左右，而且泥沙颗粒将大幅度细化，中值粒径将减小50%以上。上游兴建溪洛渡水电站后，三峡水库下泄的泥沙数量将更小，上述低排沙比例情况将维持到80年以上
[2]。在无人为干预的条件下，长江中游的荆江河段将发生大量的冲刷。冲刷后，通过松滋口等3口进入洞庭湖的径流将大为减少，从而进一步加剧下荆江的冲刷。即使在只有三峡水库的条件下，数学模型研究也表明，30年内宜昌至城陵矶的400km河段将净冲刷25亿t泥沙，30年以后，荆江的冲刷还将持续发展。断面平均下切4700m
2。对于平均1km多宽的长江，这将是很大的变化。而且上述冲刷分布并不均匀。70%以上的冲刷将集中发生在下荆江藕池口到城陵矶的167km河段，河床将平均下切7.4 m。中国水科院计算的藕池口—城陵矶段最大冲刷量（50年时）更将达到23亿t
[3]，下荆江平均冲深超过10 m。荆江防洪的方针是蓄泄兼筹，以泄为主。为此必须力保堤防的安全。要做到这一点，除了必须保证堤防的工程质量外，还应注意节制水流的破坏力。上述的大规模冲刷，显然不利于堤防及其前沿滩地的安全，这是必须认真注意和设法加以限制的。
荆江是长江有名的蜿蜒河段。现在的数学模型计算成果是在假设平面上不发生变化的条件下得到的。如果发生冲刷的同时，河道还发生较大幅度的平面摆动（河型转化），则对两岸堤防和航道安全也将产生很不利的影响。关于河型转化问题，目前国内外的研究还不够充分。但从定性分析可知：河型受坡降、断面几何形态、傅氏数、泥沙特性以及河岸和河床组成等因素的影响，相应于某种河型，这些因素有一定的自然组合。剧烈的河道冲淤会破坏这种组合而导致河型转化。因此防止剧烈冲刷也有利于防止河型转化。所以，三峡水库下泄“清水”对荆江河段产生一定幅度的冲刷可能是有益的。但冲刷应该以不严重危及堤防（及堤前滩地）安全及不引起河型转化为限，即应节制荆江的冲刷，尽量避免出现大幅度冲刷。
三峡水库蓄水后，荆江大量冲刷还将增加城陵矶以下河道“粗泥沙”的数量，对该河段的河道的冲刷不利，亦即对于长江中游防洪不利。
2 改善洞庭湖的防洪形势 长期以来洞庭湖在分蓄荆江洪水方面发挥了重要的作用。然而，由于泥沙淤积等原因，洞庭湖的有效面积减退严重，西洞庭湖实际上已经萎缩成宽河道。支流澧水和沅水的尾闾受泥沙淤积和水位抬高的共同影响，河道萎缩、河床抬高严重，澧水下游已经成为近年洪灾频繁发生的地区。松滋、太平和藕池3口分洪道也严重淤积和萎缩，已经发展成为地上河，湖区河网交错、圩垸林立，防洪战线很长。由于三峡水库的主要防洪任务是确保荆江安全，三峡水库的调节功能直接对洞庭湖防洪可发挥的作用有限。如果不采取措施，则三峡水库蓄水后，由于荆江的持续冲刷、3口分流锐减，分洪道萎缩的趋势将难以遏止。同时，由于泥沙淤积、湖面萎缩、杂草和污染源增加，洞庭湖区生态环境状况恶化已经很严重
[4]。湖区平均水质一般为IV类，甚至较多地方达到V类和超V类；湖区水体已属于中—富营养状态；钉螺和血吸虫在湖区已大量繁殖。随着荆江冲刷和3口人流的减少，湖区的环境承载能力将进一步降低，生态环境将进一步退化。如果能增加从长江引入洞庭湖的“清水”水量，对于改善湖区生态环境也是有利的。
3 建议 根据上述讨论，建议：（1）通过逐步的疏浚和建闸，控制和扩大松滋口和藕池口分洪道，增加进入洞庭湖的“清水”流量，减少流经荆江的径流。一方面遏制荆江大量冲刷的发生，同时冲刷和降低分洪道河床，并冲刷澧水和沅水的尾闾河道。（2）结合“清水”冲刷和疏浚等措施，促进澧、沅两水下游的溯源冲刷，降低这些支流的部分下游河床。（3）结合“清水”冲刷和疏浚等措施，逐渐扩大洞庭湖浅窄段的水深，增加湖区调洪作用。（4）适当减少荆江冲刷，除可以减少对堤防的威胁和减小引发河型转化的可能性外，还可以减少进入城汉河段造床泥沙的数量，有利于促进城陵矶以下河道冲刷，降低长江中游的水位。
在引用“清水”冲刷部分洞庭湖的条件下，由于所增加的“清水”有一定的挟沙能力，可以使疏浚的回淤数量减小，使湖区应用疏浚更加合理。
4 讨论 “清水”对洞庭湖的冲刷，将主要集中在湖区分洪道和一些控制湖区水位的卡口段，如南洞庭湖与东洞庭湖之间的岳阳段以及城陵矶出口段等。现在这些地方的湖面（河面）已经比较狭窄，水流有一定的流速。因此入湖“清水”具有一定的挟沙力和冲刷能力，可以逐渐冲深水道。由于松滋河与澧水尾闾有相当长的共用河段，在一定的引导和控制条件下，冲刷这些尾闾是可能的。所以，善用这种“清水”，可望逐步冲深洞庭湖区控制洪水位的地段。从3口增加引入洞庭湖的径流可能增加一定的人湖泥沙，但是，相对于三峡水库蓄水前，泥沙较细，数量也小得多，淤积在洞庭湖深水区的比例不会很大。在分洪道等处冲刷的泥沙，较粗的部分可能淤积在湖区较深的地方。但是，其总体数量也不会很大。如果分洪道疏浚与冲刷相结合，则除可以加快降低河床的作用外，淤积在深水区的泥沙也会更少。
荆江冲刷大量减少后，荆江和洞庭湖汇合的水流可具有更强的冲刷能力，继续冲刷城陵矶以下的长江河道。这样，可以促进长江中游的洪水位降低，增加泄洪能力。
下面分别讨论增加“清水”人洞庭湖、调整冲刷和淤积部位后，对长江中游各个部位的影响。
4.1 对洞庭湖和荆江的冲刷调整 增加引入洞庭湖的“清水”径流，主要通过扩大松滋口和藕池口。从松滋口分流增加进入洞庭湖的“清水”，一方面将冲刷分洪道，同时也可冲刷澧水和沅水的尾间。尾闾冲刷使水位降低后，必将形成溯源冲刷而降低澧水、沅水下游的部分河道。这部分水流冲刷后所挟带的泥沙可能在湖内沉积一部分，然后流出湖外。增加从藕池口进入东洞庭湖的“清水”，则在冲深藕池河后，与南洞庭湖的水流汇合，可更有效地冲刷洞庭湖出口的城陵矶段。冲刷藕池河的水流、进入东洞庭湖时可能在深水区有部分淤积、形成小型三角洲。但是估计由此而引起的溯源淤积和回水抬高是轻微的。东洞庭湖在近年入湖泥沙减少的条件下已经有冲刷迹象，增加引入“清水”后，产生一定冲刷的可能性是比较大的。
藕池口以下的下荆江是长江冲刷潜力最大的河段，藕池口分流规模可以直接影响下荆江的冲刷。上文已经说明，松滋口和藕池口的分流比例应该以下荆江冲刷不严重威胁堤防（包括前沿滩地）安全和河型不发生变化为度；同时应尽量减少进入城汉段的造床泥沙，借以促进城陵矶以下长江河道的冲刷、降低城陵矶上下的洪水位和增加长江中游的泄洪能力。
松滋口和藕池口的扩大可以通过有限开挖，逐步和循序渐进地增加进入洞庭湖的“清水”水量。随着洞庭湖冲刷的进展，逐步根据需要、适当调高分流比例。同时，为了控制入湖水量，可考虑在适当时机于口门建闸。在引“清水”入湖的条件下，同时可考虑在湖区广泛推行疏浚，加快清水冲深进程。挖深水域、垫高土地，既提高防洪安全、降低地下水位，还可促进农业增产。在澧水和沅水的溯源冲刷区进行疏浚，也可以加速溯源冲刷的进程和加大冲刷范围。在尾闾冲刷和增加比降的条件下，疏浚后的回淤量应该较小。
三峡水库蓄水到135 m高程后，荆江冲刷已经开始。建议在下荆江出现大幅度冲刷以前，尽快研究是否着手开挖松滋口分洪道口门附近的拦门沙，增加松滋河的分流量。藕池口口门可以视下荆江的冲刷趋势发展、稍后开挖。其冲刷后的主流宜直接进入东洞庭湖，以减少3口分洪对西南洞庭湖防洪的影响；同时，更有利于冲刷洞庭湖口门和城陵矶断面。
4.2 改善荆江的防洪形势 增加引入洞庭湖的“清水”流量后，荆江的洪水流量可以较大幅度地减小，荆江的洪水位也可以随之下降。不但‘清水’大幅度冲刷所带来的各种问题可以得到缓解。由此，还可望带来下列好处：
（1）“清水”对荆江堤防的威胁及引起洲滩剧烈变化的机会减少，有利于荆江河段堤防安全，对航道安全也有利。
（2）荆江河床冲刷下切及坡降变化幅度减少，发生河型变化的可能性可望减少，有利于荆江河势的保持稳定。
（3）长江中游洪水位下降，使用各分蓄洪区的机会可以减少。
4.3 荆南的防洪形势 增加“清水”入东洞庭湖可望降低洞庭湖出口的基准水位，减少湖区卡口的壅水，降低洞庭湖整体水位，改善洞庭湖的防洪条件。
加大“清水”流量也会冲刷和扩大松滋河，使其成为长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侧和澧水尾闾汇合，有利于冲刷澧水尾闾及及在澧水下游形成溯源冲刷已见前述。近年来，澧水下游发生洪水灾害的频率呈增加趋势，这与西洞庭湖区淤积、萎缩和水位抬高有直接关系。洞庭湖水位降低后，西洞庭湖和澧、沅水尾闾河道冲刷会相应产生溯源冲刷，使这些支流下游的洪水位得到一定的降低。这样，西洞庭湖的防洪形势可以得到改善。不但多年来荆南河道的持续抬升可以得到制止；而且由于河道刷深，澧水和沅水下游的防洪压力都可望得到缓解。
由于长期的泥沙堆积和尾闾摆动，使洞庭湖分洪道和支流尾闾非常散乱，这对湖区防洪和区域发展都不利。韩其为等曾经建议在洞庭湖区实行“削枝并干”等整治措施
[5]：在引入大量“清水”冲刷的条件下，湖区大量网络流路的“削枝并干”可以更加有效地实施，使分洪道集中在几条主要的较深的干槽。辅以一定的人工整治措施后，原来洞庭湖3口10河纵横交错的杂乱局面将可得到改善。在确保必需的分洪区功能的条件下，临洪大堤的长度和范围都可能大量减少，湖区生态和防洪安全条件可以得到改善。
在清水冲刷的初期，各河道的堤防可能会经历一段紧张的时期。随着分洪河道的刷深和整治，情况会好转。在这期间，如果有3口建闸控制，则紧张局面可以得到控制。
4.4 对洞庭湖湖区生态环境的作用 洞庭湖区是长江流域重要的湿地生态系统、是国家最早列入湿地自然保护的地区之一。由于长期的泥沙淤积、湖面萎缩和环境状况变化，湖区湿地生态已受到一定的影响。三峡水库蓄水后，大量减少进入湖区的泥沙，一定程度地减少洪水灾害，对于稳定洞庭湖的生态环境是有利的。但是，同时由于荆江冲刷将更进一步减少进入湖区的径流，减少洞庭湖与长江的交换水量，对湖区的生态环境有一定的不利影响。
增加引“清水”入洞庭湖后，将较大地增加进出湖区的水量。结合“清水”冲刷、人工疏浚和退田还湖等整治措施，湖区有效水面可以增加。而且，冲刷还可能促进水流归槽、水位降低、流速增加。这些条件都有利于增加湖区水体的稀释和自净能力，增加湖区的环境容量。同时，冲刷和疏浚结合可以减少湖底长年累积的营养物质，缓解和抑制富营养化的进程。冲刷和整治后，湖区的河流、湿地、行蓄洪区和生产居住区域的功能可以得到加强。钉螺和血吸虫生长的环境可以得到控制。在进一步严格控制污染排放的条件下，可以促进湖区的生态环境的改善，为当地可持续发展奠定基础。
4.5 关于3口建闸 在实行引‘清水’入湖的条件下，与3口建闸有关的形势，特别是泥沙问题，将发生根本性的变化。应根据新形势重新研究3口建闸问题，探索对长江中游防洪最有利的方案，做到江、湖两利，同时尽量照顾湖南、湖北的长远利益。
3口建闸是一个十分复杂的问题，可能带来的利益也很大。值得有关方面根据新形势、重新认真考虑解决的办法。将来3口闸门的运用原则和调度，建议由国家防总决策。
5 沅、澧流域的水利建设和水土保持 每年由沅、澧等四水进入洞庭湖的泥沙只有约2 000多万t，数量不大。然而，当由长江进入洞庭湖的泥沙明显减少后，这些泥沙对于两水在洞庭湖的尾闾局部来说，也还是一个值得注意的数字。加强对四水，特别是沅、澧流域的水利建设和水土保持，减少进入洞庭湖的泥沙，对四水尾闾地区的减淤、防洪以及延长洞庭湖的寿命都是有利的。所以应加强对这些支流的流域水土保持和抓紧建设支流的防洪控制工程。
（1）三峡水库蓄水及金沙江大型枢纽陆续建成后，三峡水库将长期下泄低含沙量的“清水”。“清水”对荆江河道的冲刷，有利于防洪，但对堤防及其前沿滩地的安全和稳定也构成一定的威胁，而且还可能引起河型转化等问题，需要研究减少对堤防的威胁和避免河型发生变化的问题。目前国内对河型转化的规律还未深入研究。但对河床的扰动，包括因冲刷而引起的坡降和断面变化等，都有触发河型变化的可能。为了减少对堤防的威胁和争取保持河型现状、建议节制（即有适度地限制）通过荆江的‘清水’流量，借以减少对河道的扰动。
（2）另一方面，三峡水库长期下泄的“清水”在一定的条件下具有一定的冲刷能力，所以又是宝贵的资源，应该得到充分的利用。所以，建议从松滋口和藕池口增加引入洞庭湖的“清水”流量，冲刷洞庭湖的一些关键部位。这样既减少通过荆江的流量、减少对荆江的冲刷，有利于荆江的稳定，又有利于改善洞庭湖区和长江中游的防洪形势。从这一点出发，金沙江持续建设水库与长江中游防洪可以相辅相成。
具体建议如下：
（1）避免大量“清水”进入荆江而大幅度冲刷河道。对荆江的冲刷应以不严重威胁堤防安全和不引发河型转化为度。减少荆江冲刷也有利于促进城陵矶以下河道的冲刷。
（2）加大引“清水”入洞庭湖的流量，冲深3口分洪道及澧水尾闾，降低沅水的尾水位，并通过溯源冲刷在一定范围内降低澧水和沅水下游的河床。此外，还可以加强洞庭湖出口段河道的冲刷，降低湖内洪水位。缓解湖区的防洪压力。
（4）随着3口分洪道的冲深和城汉河段洪水位的降低，荆江分洪区使用的频率也可望降低。
（5）增加引入洞庭湖的“清水”水量，提高湖区的环境容量，改善湖区的生态环境。
（6）配合“清水”冲刷洞庭湖，研究挖湖淤背，以加快冲深进程。加高圩垸内地面高程，既有利于防洪，一般也有利于农业增产。
（7）开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设。 建议迅速开展对有关问题的详细研究。特别是松滋口分洪道的扩大，更需要加快研究，提出实施计划，争取避免下荆江大量冲刷的出现。松滋和藕池两口建闸也应及时研究。建议除运用数学模型外，长江委的大型实体模型可以发挥重要的作用。现三峡已蓄水到135 m，开始泄放“清水”，时机紧迫，需要加紧开展研究，确定以上建议是否可行。
参考文献
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[5] 韩其为，何明民. 长江三峡泥沙问题研究(1996—2000)第七卷[R]. 北京：知识产权出版社，2002. 587—594. □
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