三峽及上游水庫對(duì)長江中下游洪水的控制作用

郭一兵　熊　明

摘要 三峽工程防洪效益巨大，防洪庫客221.5億m³，它控制了沙市以上絕大部分洪水，控制了螺山以上大分洪水，從防護(hù)地區(qū)的地理位置和水文條件來看，三峽水庫對(duì)荊江地區(qū)和城陵磯地區(qū)的防洪作用是長江上游水庫無法替代的。

關(guān)鍵詞 三峽水庫 長江流域 上游水庫 洪水控制

興建三峽工程的主要目的是解除長江中下游的洪水威脅，因此三峽工程的首要任務(wù)是防洪。水庫防洪作用的大小取決于以下兩個(gè)方面：首先是水庫控制洪水的大小，其次是水庫以下至防洪控制點(diǎn)間的洪水大小，兩個(gè)方面相輔相成。三峽工程的防洪重點(diǎn)在荊江和城陵肌地區(qū)，三峽壩址距沙市約190m，區(qū)間面積僅2.6萬km²；壩址距城陵磯約430km，區(qū)間有洞庭湖水系入?yún)R，區(qū)間面積29.0萬km²。從防護(hù)地區(qū)的地理位置和水文條件來看，三峽水庫對(duì)荊江地區(qū)和城陵磯地區(qū)的防洪極為有利。

1、三峽工程對(duì)荊江地區(qū)的洪水控制

荊江地區(qū)以沙市水文站作為防洪控制點(diǎn)，則長江在宜昌以上的流域面積占沙市以上的97%，宜昌至沙市區(qū)間有清江及沮漳河人匯，但其流域面積只占2%和1%，因此，其區(qū)間洪水占沙市洪水比重也很小。根據(jù)1951～1983年資料統(tǒng)計(jì)，宜昌多年平均15天和30天洪量占沙市洪量的比重約為96%，比重比與面積比大體相當(dāng)，各大水年比重均在94%以上，且各年之間變化幅度不大。清江長陽和沮漳河河溶站多年平均洪量約占沙市洪量的3%和0.5%，即使1935年大水三峽區(qū)間下段與清江同處一個(gè)暴雨區(qū)，由于最大洪峰流量兩者并未形成遭遇，清江各時(shí)段洪量占沙市洪水比重較小，由此可見，沙市洪水絕大部分來自宜昌以上，宜沙區(qū)間洪水比重很小。清江河口距沙市較近，清江洪峰流量及短時(shí)段的洪量對(duì)抬高沙市水位仍有一定的作用，這種作用的大小視洪水遭遇情況而異，根據(jù)清江長陽洪峰流量大于7300m³/s以上的19個(gè)大水統(tǒng)計(jì)，長陽年最大洪峰與宜昌年最大洪峰遭遇僅2次約占10%，長陽站最大洪峰流量與宜昌一次洪水過程的最大15天和30天洪水遭遇分別為10次和12次，約占統(tǒng)計(jì)年數(shù)的1/2，可見清江洪峰流量與宜昌洪水過程遭遇的機(jī)會(huì)較多，而年最大洪峰流量兩者遭遇機(jī)會(huì)極少。由于清江和長江洪水在量級(jí)上相差懸殊，又受河槽調(diào)蓄及松滋、太平兩口分流的影響，洪峰到沙市后，峰形坦化，加之沙市水位不僅受上游來水的影響，也受下游城陵磯洪水頂托，當(dāng)宜昌出現(xiàn)年最大洪峰流量時(shí)，清江流量多在1000～3000m³/s之間，僅拾高沙市水位約0.1～0.2m，所以沙市水位主要決定宜昌以上來水，而三峽工程控制了沙市以上的絕大部分來水，能夠利用三峽水庫的防洪庫容對(duì)沙市進(jìn)行洪水補(bǔ)償調(diào)度，基本上能解除荊江地區(qū)的洪水威脅。如今，清江流域控制性水利工程——隔河巖水庫已建成，將來與三峽工程聯(lián)合運(yùn)用，對(duì)荊江地區(qū)的防洪更為有利。

2、三峽工程對(duì)城陵磯地區(qū)的洪水控制

城陵肌地區(qū)以螺山站作為防洪控制點(diǎn)，由于三峽壩址至螺山區(qū)間除清江等支流直接注入長江外還有洞庭湖的湘、資、沅、澧四水匯入洞庭湖，然后入?yún)R長江，其集水面積達(dá)25.7萬km²，所以宜昌洪水占螺山洪水的比重不如占沙市洪水的比重那么大，但就平均情況而言，仍達(dá)65%～75%，可見螺山的洪水仍以宜昌以上來水為主。從表2可知，從7天至120天宜昌多年平均洪量占螺山洪量的比重為65%至73%，但由于各年來水情況不同，其占螺山的洪水比重存在較大差異，如1981年宜昌發(fā)生1949年以來最大洪水時(shí)，宜螺區(qū)間基本上沒有發(fā)生較大洪水，宜昌各時(shí)段洪量占螺山洪量的比重達(dá)80%以上，且由于洞庭湖洪前底水較低，沙市水位為44.46m時(shí)城陵磯水位僅29.55m。即使象1931年、1935年、宜螺區(qū)間大水，宜昌以上來水各時(shí)段洪量仍占螺山洪水量的60%和50%以上。1954年長江中下游發(fā)生近百年來的大洪水，洪災(zāi)損失極為嚴(yán)重，但宜昌各時(shí)段洪量占螺山洪量比重達(dá)64%～69%，可見三峽工程控制了螺山大部分洪水來源可以充利用三峽水庫的防洪庫容，減輕下游的洪災(zāi)。長江干流螺山站1954年各時(shí)段洪量組成見表3。

在長江中下游洪水組成遭遇中，有近年來出現(xiàn)過的短時(shí)段峰、量以宜螺區(qū)間來水為主的典型，如1996年7月，城陵磯出現(xiàn)了有記錄以來的最高水位，漢口站亦是自1865年以來僅次于1954年洪水的最高洪水位。1996年6月下旬至7月中旬，長江中游連續(xù)發(fā)生幾次大的降雨過程，其中以7月13日至18日發(fā)生的暴雨較為惡劣，暴雨中心穩(wěn)定在洞庭湖水系中的資水、沉水流域至湖北洪湖到鄂東北支流一帶，暴雨中心5天暴雨量多在200mm以上，100mm以上的降雨籠罩面積達(dá)27.8萬km²。本次暴雨致使沉水五強(qiáng)溪水庫，資水朽溪水庫入庫洪水調(diào)蓄后的下泄流量仍接近歷史記錄，南洞庭湖及東洞庭湖水位超過歷史記錄，7月16日螺山最大總?cè)肓髁窟_(dá)85000m³/s，其中宜昌相應(yīng)流量僅為30800m³/s，宜昌7天洪量僅占螺山洪量的42%，比一般年份來水都小，說明本年洪水特別是洪峰和短時(shí)段洪量均以宜螺區(qū)間來水為主，但15天以上的洪量仍以宜昌來水為主。即使這種洪水組成，只要有足夠的洪水預(yù)見期及預(yù)報(bào)精度亦可運(yùn)用三峽水庫對(duì)城陵磯地區(qū)的洪水進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，降底城陵磯地區(qū)洪水位，減輕洪災(zāi)損失。

3、上游建庫對(duì)三峽洪水控制作用

在80年代后期三峽工程論證時(shí)，有的專家提出，在上游干支流建水庫以替代三峽水庫解決長江中下游的防洪問題。為此，長江委對(duì)長江流域規(guī)劃中上游干支流擬建水庫的防洪作用進(jìn)行了分析研究，認(rèn)為上游水庫不可能替代三峽水庫的防洪作用。

為簡化分析工作，把上游干支流有一定調(diào)節(jié)性能的最末一級(jí)的水庫當(dāng)作該流域的控制性工程。如金沙江為向家壩，蝸江干流為紫坪鋪，大渡河為銅街子，嘉陵江為亭子口，烏江為彭水，以上干支流水庫最末一級(jí)壩址總控制流域面積為71萬km²，稱為已控區(qū)間，其它稱為未控區(qū)間，約29萬km²。從已控與未控區(qū)間洪水來源與組成遭遇，分析上游干支流水庫對(duì)三峽工程洪水的控制作用，從而論證上游干支流水庫是否有替代三峽水庫的防洪作用。

宜昌以上流域面積100萬km²，從暴雨產(chǎn)生情況分析，金沙江、雅碧江、大渡河的上游約有40萬km²不產(chǎn)生暴雨，三峽工程以上的洪水主要來源于東部的60萬km²，故上游于支流水庫雖然控制面積較大，但已控與未控面積的產(chǎn)洪量大體相當(dāng)，而未控區(qū)間的產(chǎn)水量略大于已控區(qū)間的產(chǎn)水量。由于未控區(qū)間位于川西和川東暴雨地帶，從各時(shí)段干支流水庫區(qū)間所占比重看(見表4)，未控區(qū)間7～30天多年平均洪量占宜昌的比重為51%～44%，隨著時(shí)段的增長，占宜昌的比重逐漸降低。而金沙江屏山站多年平均來水量各時(shí)段約占26%～31%，各時(shí)段變化不大。烏江彭水和嘉陵江亭子口的比重相當(dāng)，約為5%～6%。根據(jù)前8位大洪水典型資料統(tǒng)計(jì)，1952、1956、1968、1981、1982年7天洪量主要來自未控區(qū)間，各年洪量占宜昌洪量的2/3，1996年未控區(qū)間的洪量占宜昌洪量的比重最小僅1/3，其中金沙江屏山洪量占宜昌洪量的比重達(dá)1/2以上。1954各干支流洪量占宜昌洪量比較平均。

宜昌的較大洪水，往往是由于其中幾條支流地區(qū)出現(xiàn)大洪水或幾條支流同時(shí)出現(xiàn)一般洪水遭遇后才出現(xiàn)的。但已控面積上大洪水發(fā)生，而未控區(qū)間沒有大洪水的典型極為罕見未控區(qū)間發(fā)生大洪水，已控區(qū)間僅為一般洪水的典型較多。如1949年洪水主要來自岷江，1981年、1870年洪水主要來自嘉陵江，1982年、1860年洪水主要來三峽區(qū)間，1982年寸灘至宜昌5萬km²區(qū)間洪峰流量達(dá)40700m³/s，1954年洪水主要來自烏江、三峽區(qū)間及金沙江下段。由此可見，由于流域面積大暴雨時(shí)空分布不同，對(duì)宜昌一次洪水而言，不是上游所有水庫都能同時(shí)發(fā)揮作用的。如1981年洪水，嘉陵江的水庫對(duì)1981年型洪水發(fā)揮攔洪作用，而烏江在該次洪水過程中其流量約為1000m³/s，基本上沒有洪水可以攔蓄。烏江1954年洪水剛好與1981年洪水相反，其洪水較大，而嘉陵江較小。因此，可以認(rèn)為上游擬建的水庫不可能同時(shí)發(fā)揮攔洪作用。

綜上所述，由于未控區(qū)間是三峽以上暴雨洪水的主要來源，其洪水所占比重較大，加之暴雨時(shí)空分布不均勻致使干支流水庫不可能同時(shí)發(fā)揮攔洪作用，且距防洪控制點(diǎn)遙遠(yuǎn)，故上游干支流建庫不可替代三峽水庫對(duì)中下游洪水的控制作用。

[作者簡介]

郭一兵 長江水委員會(huì)水文局總工 教授級(jí)高級(jí)工程師

熊 明 長江水利委員會(huì)水文局 高級(jí)工程師