三峽水庫蓄水前后洞庭湖區(qū)主要水文站泥沙變化趨勢分析

王 濤，程 遙

（長江中游水文水資源勘測局，武漢 430012）

1 概 況

1.1 三峽水庫蓄水概況

三峽水庫初期運(yùn)行期，水位控制在135～156m；正常運(yùn)行期，水位控制在145～175m。2003年6月1日上午9時(shí)，三峽水庫開始下閘向135m蓄水，進(jìn)入圍堰擋水發(fā)電期。2006年9月20日22時(shí)開始，三峽水庫水位從135m向156m水位第二次蓄水，進(jìn)入初期運(yùn)行期。2008年和2009年兩次進(jìn)行175m試驗(yàn)性蓄水，但分別只蓄至172.80m和171.43m。2010年9月10日零時(shí)，啟動(dòng)了第三次175m試驗(yàn)性蓄水，10月26日9時(shí)達(dá)到175m水位，這也標(biāo)志著三峽水庫由初期運(yùn)行期轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行階段。

1.2 洞庭湖區(qū)站點(diǎn)布設(shè)概況

洞庭湖是我國第二大淡水湖，是調(diào)節(jié)湘、資、沅、澧四水和分蓄長江洪水重要的天然湖泊，在長江防洪體系中有著無可替代的作用。洞庭湖地區(qū)水文泥沙監(jiān)測主要由長江水利委員會(huì)水文局承擔(dān)，目前在洞庭湖區(qū)設(shè)有18個(gè)水文站，另有11個(gè)巡測斷面和19個(gè)水位站。這些站點(diǎn)分布在湘、資、沅、澧四水尾閭和荊江三口洪道等進(jìn)入洞庭湖的主要河道以及出湖控制河道上（見圖1）。

這里重點(diǎn)分析官垸、石龜山、南咀、小河咀、城陵磯5個(gè)水文站在三峽水庫蓄水前后泥沙變化情況。5個(gè)站分別分布在洞庭湖的西段入口、中段西洞庭與南洞庭過渡區(qū)和東段洞庭湖出口，既控制了洞庭湖湘、資、沅、澧四水和三口洪道來水以及洞庭湖出湖水量，同時(shí)也能基本反映出洞庭湖泥沙分布特性。其中石龜山、官垸為西段入湖控制站，南咀、小河咀為中段西洞庭與南洞庭過渡區(qū)控制站，城陵磯為東段出湖控制站。5個(gè)水文站中，南咀、城陵磯的測驗(yàn)項(xiàng)目有水位、水溫、流量、含沙量、懸移質(zhì)顆分、床沙顆分、降水、蒸發(fā)、水質(zhì)，其余3站包含有水位、水溫、流量、含沙量、懸移質(zhì)顆分、床沙顆分、降水等項(xiàng)目。

圖1 洞庭湖區(qū)主要水文站網(wǎng)分布圖

2 資料樣本的選取

三峽水庫自下閘至135m蓄水，進(jìn)入圍堰擋水發(fā)電期，對上游來水來沙開始具備調(diào)節(jié)作用，至2006年9月蓄至156m水位，對上游來水來沙調(diào)節(jié)作用愈加明顯。因此，判斷三峽水庫蓄水對洞庭湖影響分析以2003年為節(jié)點(diǎn)，2002年及以前為蓄水前，2003年及以后為蓄水運(yùn)行期。

選取洞庭湖區(qū)官垸、石龜山、南咀、小河咀、、城陵磯等5個(gè)水文站在三峽水庫蓄水前10年和蓄水后10年共20年的含沙量資料，通過變化趨勢分析，旨在弄清三峽水庫蓄水后水庫調(diào)節(jié)對下游洞庭湖區(qū)的影響情況。

3 洞庭湖西段入湖泥沙變化分析

3.1 官垸站泥沙變化分析

官垸站設(shè)立于1955年，地處湖南省澧縣官垸鄉(xiāng)官垸碼頭，是控制松滋河（西支）入湖和澧水倒灌入松滋河（西支）水量和泥沙的基本站。

通過對官垸站在三峽水庫蓄水前的1993～2002年和蓄水后的2003～2012年含沙量統(tǒng)計(jì)可知（見表1和表2），蓄水前和蓄水后多年平均含沙量分別為0.726kg／m3和0.180kg／m3，蓄水后呈明顯遞減趨勢，2006年蓄水至156m以后，含沙量進(jìn)一步減少，多年平均含沙量為0.138kg／m3。由此可以看出，三峽水庫蓄水對官垸站影響比較顯著，蓄水后多年平均含沙量僅為蓄水前的25%左右。

表1 蓄水前官垸站含沙量統(tǒng)計(jì)表單位：kg／m3

表2 蓄水后官垸站含沙量統(tǒng)計(jì)表單位：kg／m3

3.2 石龜山站泥沙變化分析

石龜山站設(shè)立于1951年，地處湖南省津市市保河堤鎮(zhèn)，是控制澧水尾閭?cè)牒亢湍嗌车幕菊?。澧水尾閭七里湖河段來水來沙主要有澧水和?jīng)官垸站的松滋河（西支），其中當(dāng)澧水較大時(shí)有部分澧水倒灌入松滋河（西支），泄水為經(jīng)石龜山斷面的澧水主洪道和五里河，其中當(dāng)長江來水較大時(shí)有部分長江水經(jīng)五里河倒灌入澧水。

通過對石龜山站在三峽水庫蓄水前的1993～2002年和蓄水后的2003～2012年含沙量統(tǒng)計(jì)可知（見表3和表4），與官垸站一樣，蓄水后含沙量也明顯減少，多年平均含沙量分別為0.315 kg／m3和0.124kg／m3，2006年蓄水至156m以后，含沙量進(jìn)一步減少，多年平均含沙量為0.091kg／m3。由于石龜山站受澧水、長江來水綜合影響，來水來沙的主要因素是受澧水影響，三峽水庫蓄水對該站影響沒有官垸站顯著，蓄水后多年平均含沙量為蓄水前的39%。

表3 蓄水前石龜山站含沙量統(tǒng)計(jì)表

表4 蓄水后石龜山站含沙量統(tǒng)計(jì)表

4 洞庭湖中段過渡區(qū)泥沙變化分析

4.1 南咀站泥沙變化分析

南咀站設(shè)立于1950年02月，地處湖南省沅江市南咀鎮(zhèn)南咀村，是西洞庭湖湖口（北端）進(jìn)入南洞庭湖重要控制站；上游主要控制沅水、澧水、松滋河、虎渡河進(jìn)入西洞庭湖的水情沙情。

通過對南咀站在三峽水庫蓄水前的1993～2002年和蓄水后的2003～2012年含沙量統(tǒng)計(jì)可知（見表5和表6），蓄水后含沙量同樣呈明顯減少趨勢，多年平均含沙量分別為0.426kg／m3和0.136 kg／m3，2006年蓄水至156m以后，含沙量進(jìn)一步減少，多年平均含沙量為0.107kg／m3。南咀站受沅水、澧水、松滋河、虎渡河等多條河流綜合影響，由于位于西洞庭湖口北端，承接了長江三口洪道大部分來水來沙，因此三峽工程蓄水對該站影響仍然比較顯著，蓄水后多年平均含沙量為蓄水前的32%。

表5 蓄水前石南咀站含沙量統(tǒng)計(jì)表

表6 蓄水后南咀站含沙量統(tǒng)計(jì)表

4.2 小河咀站泥沙變化分析

小河咀站設(shè)立于1951年07月，地處湖南省沅江市萬子湖鄉(xiāng)小河咀村，是西洞庭湖湖口（南端）水、沙進(jìn)入南洞庭湖重要控制站；上游主要控制沅水來水來沙、同時(shí)控制部份澧水和部分長江來水來沙經(jīng)西洞庭湖湖口（南端）進(jìn)入南洞庭湖。

通過對小河咀站在三峽水庫蓄水前的1993～2002年和蓄水后的2003～2012年含沙量統(tǒng)計(jì)可知（見表7和表8），蓄水后含沙量同樣呈減少趨勢，多年平均含沙量分別為0.045kg／m3和0.022kg／m3，2006年蓄水至156m以后，含沙量也有進(jìn)一步減少的趨勢，多年平均含沙量為0.019kg／m3。由于小河咀站位于西洞庭湖口南端，主要受沅水來水來沙影響，對澧水和經(jīng)三口洪道過來的長江來水來沙起部分控制作用，因此三峽工程蓄水對該站有影響，但是與北端的南咀站相比較，影響要小，蓄水后多年平均含沙量為蓄水前的49%。

表7 蓄水前小河咀站含沙量統(tǒng)計(jì)表

表8 蓄水后小河咀站含沙量統(tǒng)計(jì)表

5 洞庭湖東段出湖泥沙變化分析

東段出湖控制站城陵磯水文站始建立于1904年，地處湖南省岳陽市七里山洞庭湖出口。是洞庭湖出口水沙控制站，位于洞庭湖出口水道上，上游約4km為東洞庭湖，下游約4km為長江荊江與洞庭湖出流匯合口。

通過對城陵磯站在三峽水庫蓄水前的1993～2002年和蓄水后的2003～2012年含沙量統(tǒng)計(jì)可知（見表9和表10），多年平均含沙量分別為0.081kg／m3和0.076kg／m3，蓄水后多年平均含沙量為蓄水前的94%，說明蓄水后對該站含沙量雖然有影響但不明顯。2006年蓄水至156m以后，多年平均含沙量為0.081kg／m3，進(jìn)一步證明對該站含沙量影響不明顯。

城陵磯站懸移質(zhì)含沙量的主要來源是湘、資、沅、澧四水來水來沙以及長江上游經(jīng)三口洪道進(jìn)入洞庭湖的來水來沙，而資、沅、澧三水和長江上游洪水經(jīng)西洞庭湖和南洞庭湖的調(diào)蓄再匯到東洞庭湖后，一般很難在城陵磯站反映出明顯的沙峰過程。湘江由于直接進(jìn)入東洞庭湖，每年2～6月的湘江來水，則是城陵磯站出現(xiàn)沙峰過程的主要成因，年最大含沙量一般出現(xiàn)在這個(gè)時(shí)期。長江洪水期，長江洪水在城陵磯出口處對洞庭湖形成頂托，減緩了洞庭湖水流宣泄的速度，水流夾沙能力降低，經(jīng)三口洪道進(jìn)入洞庭湖的泥沙大部分落淤在湖區(qū)，因此三峽水庫蓄水后對該站含沙量變化影響較小。

表9 蓄水前城陵磯站含沙量統(tǒng)計(jì)表

表10 蓄水后城陵磯站含沙量統(tǒng)計(jì)表

6 結(jié) 論

通過以上分析可知，三峽水庫蓄水后，由于水庫對上游水沙具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用，部分泥沙淤積庫中，使下泄水流含沙量降低，從而使洞庭湖區(qū)水體含沙量降低。從5個(gè)控制站年平均含沙量變化來看，這種影響雖然具有一定的普遍性，但是在區(qū)域上又顯示出差異性?？傮w來說，三峽水庫蓄水后對洞庭湖西端入湖站影響比東端出湖站影響顯著，北端因靠近三口洪道，影響比南端顯著。含沙量的降低在一定程度上減輕了洞庭湖區(qū)泥沙淤積的壓力，使湖區(qū)主要行洪水道斷面能保持相對穩(wěn)定，對洞庭湖在洪水調(diào)蓄和濕地生態(tài)穩(wěn)定等方面將起著積極的作用。