2017年汛期三峽水庫(kù)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度影響分析

董炳江 許全喜 袁晶 朱玲玲

摘要：2017年6月下旬至7月初，長(zhǎng)江中下游連續(xù)發(fā)生兩次強(qiáng)降雨過(guò)程，7月1日長(zhǎng)江形成2017年第1號(hào)洪水，長(zhǎng)江中下游干流蓮花塘以下江段及洞庭湖、鄱陽(yáng)湖水位全線超警，發(fā)生了中游型大洪水。為減輕長(zhǎng)江中下游防洪壓力，避免蓮花塘站超保證水位，7月1～3日，對(duì)三峽水庫(kù)進(jìn)行了城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度，將出庫(kù)流量由27 300 m?3/s減至8 000 m?3/s。對(duì)2017年汛期三峽水庫(kù)對(duì)城陵磯進(jìn)行防洪補(bǔ)償調(diào)度后，水庫(kù)泥沙淤積、荊江三口分流、壩下游河道沖淤與崩岸以及長(zhǎng)江中下游洲灘淹沒(méi)等影響進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，調(diào)度實(shí)施后，顯著減輕了洞庭湖區(qū)及長(zhǎng)江中下游干流的防洪壓力，有力保障了長(zhǎng)江中下游的防洪安全。研究成果可為三峽水庫(kù)制定科學(xué)調(diào)度方案、進(jìn)一步發(fā)揮三峽工程綜合效益提供支撐。

關(guān)鍵詞：防洪補(bǔ)償調(diào)度; 城陵磯; 泥沙淤積; 崩岸; 三峽水庫(kù)

中圖法分類號(hào)： TV697.11文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.02.018

三峽工程是長(zhǎng)江治理開發(fā)的關(guān)鍵性工程，是長(zhǎng)江綜合防洪體系的骨干工程，在長(zhǎng)江中下游防洪體系中占有重要地位。在三峽工程初步設(shè)計(jì)階段，主要采用荊江河段防洪補(bǔ)償調(diào)度方式，重點(diǎn)防御荊江地區(qū)特大洪水，該方式難以適應(yīng)長(zhǎng)江中下游地區(qū)的現(xiàn)實(shí)要求[1]。因此，在2009年《三峽水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方案》（以下簡(jiǎn)稱“方案”）中，提出了在保證樞紐大壩安全和不降低荊江防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提下，合理兼顧對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償?shù)恼{(diào)度方式。《方案》將三峽水庫(kù)的防洪庫(kù)容221.5億m?3自下而上分為3部分：第一部分預(yù)留庫(kù)容56.5億m?3，用作既對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度也對(duì)荊江防洪補(bǔ)償調(diào)度;第二部分預(yù)留庫(kù)容125.8億m?3，僅用作對(duì)荊江防洪補(bǔ)償調(diào)度;第三部分預(yù)留庫(kù)容39.2億m?3，作為對(duì)荊江特大洪水進(jìn)行調(diào)度。在遇到三峽水庫(kù)上游來(lái)水不大而城陵磯附近地區(qū)（主要是洞庭湖）來(lái)水較大時(shí)，迫切需要三峽水庫(kù)攔洪以減輕防洪壓力的情況下，三峽水庫(kù)將運(yùn)用預(yù)留的56.5億m?3防洪庫(kù)容（庫(kù)水位145～155 m），按控制城陵磯（蓮花塘）水位34.4 m（保證水位）進(jìn)行防洪補(bǔ)償調(diào)度[2-6]。

2017年6月下旬至7月初，長(zhǎng)江中下游連續(xù)發(fā)生兩次強(qiáng)降雨過(guò)程，強(qiáng)降雨主要集中在洞庭湖、鄱陽(yáng)湖兩湖水系和長(zhǎng)江中下游干流附近，7月1日長(zhǎng)江形成2017年第1號(hào)洪水，長(zhǎng)江中下游干流蓮花塘站以下江段及洞庭湖、鄱陽(yáng)湖全線超警戒水位，蓮花塘站接近保證水位。為減輕中下游防洪壓力，避免蓮花塘站超保證水位，7月1日起三峽水庫(kù)實(shí)施了城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度，7月1～3日將出庫(kù)流量由27 300 m?3/s減至8 000 m?3/s。城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度實(shí)施后，顯著減輕了洞庭湖區(qū)及長(zhǎng)江中下游干流的防洪壓力，降低蓮花塘河段洪峰水位1.0～1.5 m，避免其超保證水位。

本文對(duì)2017年汛期三峽水庫(kù)就城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度后，對(duì)三峽水庫(kù)泥沙淤積、荊江三口分流、壩下游河道沖淤與崩岸以及長(zhǎng)江中下游洲灘淹沒(méi)等影響進(jìn)行了分析，以期為三峽水庫(kù)制定科學(xué)調(diào)度方案、進(jìn)一步發(fā)揮三峽工程綜合效益提供支撐。

1汛期水雨情

2017年6月22日至7月2日，長(zhǎng)江中下游連續(xù)發(fā)生兩次強(qiáng)降雨過(guò)程，其中：6月22日至28日降雨主要集中在兩湖水系，6月29日至7月2日降雨主要集中在洞庭湖水系、鄱陽(yáng)湖水系西部和長(zhǎng)江中下游干流附近。這次集中強(qiáng)降雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)11 d，過(guò)程累計(jì)降雨量超過(guò)100 mm的籠罩面積達(dá)58萬(wàn)km?單站最大日降雨量達(dá)到278.5 mm（6月23日，沅江大楊溪煌山站），單站累計(jì)雨量最大達(dá)734 mm（洞庭湖區(qū)寒婆坳站）[7-8]。

此次長(zhǎng)歷時(shí)強(qiáng)降雨過(guò)程造成洞庭湖水系湘江、鄱陽(yáng)湖水系修水發(fā)生超歷史洪水，洞庭湖出口水道及其資水、沅江發(fā)生超保證水位洪水，洞庭湖區(qū)、鄱陽(yáng)湖區(qū)全線超警戒水位。7月1日08：00湘江湘潭站水位39.76 m、超過(guò)保證水位0.26 m，資水桃江站水位44.04 m、超保證水位1.74 m，沅江桃源站43.94 m、超警戒1.44 m。受洞庭湖、鄱陽(yáng)湖出湖流量迅猛增加影響，長(zhǎng)江中游干流水位快速上漲，7月1日08：00蓮花塘站水位到達(dá)警戒水位32.50 m，長(zhǎng)江出現(xiàn)2017年第1號(hào)洪水;7月3日晚，洞庭湖出口控制站七里山站超保證水位（34.55 m），長(zhǎng)江干流蓮花塘站以下主要控制站全線超警戒水位。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2017年長(zhǎng)江1號(hào)洪水期間，長(zhǎng)江流域共107條河流183個(gè)水文（位）站發(fā)生超警戒水位及以上洪水，其中超警戒水位132個(gè)站，超保證水位30個(gè)站，超歷史紀(jì)錄水位21個(gè)站（見(jiàn)圖1）。

受強(qiáng)降雨影響，洞庭湖及其支流湘江、資水、沅江水位快速上漲，洞庭湖入長(zhǎng)江流量快速增加，四水合成流量約50 000 m?3/s，占螺山總?cè)肓鳎s90 000 m?3/s）比例超55%。根據(jù)長(zhǎng)江委水文局預(yù)報(bào)結(jié)果，蓮花塘站7月4日將接近保證水位（34.4 m）左右，螺山至大通河段將超警1.0～1.5 m，防汛形勢(shì)十分嚴(yán)峻。

2水庫(kù)調(diào)度情況

2017年汛前，三峽及上中游水庫(kù)群等按計(jì)劃消落[9-10]，其中：4～5月洞庭湖區(qū)主要控制性水庫(kù)消落到位，6～7月長(zhǎng)江上游主要水庫(kù)消落到位。截至6月10日，長(zhǎng)江上中游水庫(kù)群共騰空防洪庫(kù)容530億m?3。

7月1日，長(zhǎng)江出現(xiàn)2017年第1號(hào)洪水，為減輕中下游防洪壓力，避免蓮花塘站超保證水位，三峽水庫(kù)在溪洛渡、向家壩等上游水庫(kù)群的配合下，并聯(lián)合洞庭湖水系水庫(kù)，實(shí)施對(duì)城陵磯補(bǔ)償調(diào)度。根據(jù)水雨情及未來(lái)趨勢(shì)，7月1日開始長(zhǎng)江防總連續(xù)下發(fā)5道調(diào)度令，緊急調(diào)度三峽水庫(kù)，將出庫(kù)流量由27 300 m?3/s逐步壓減至歷史同期罕見(jiàn)的8 000 m?3/s。金沙江中游、雅礱江梯級(jí)水庫(kù)配合攔蓄水量，溪洛渡與向家壩聯(lián)合運(yùn)用，7月2日0：00起向家壩水庫(kù)出庫(kù)流量按5 000 m?3/s維持（金沙江梯級(jí)水庫(kù)共攔蓄水量約48億m?3）。

在上游梯級(jí)水庫(kù)聯(lián)合攔蓄后，三峽入庫(kù)流量由7月1日12：00的26 000 m?3/s逐步減小至2日12：00的17 500 m?3/s，至7日08：00后入庫(kù)流量才開始逐步回升。三峽出庫(kù)流量從7月1日8：00的27 300 m?3/s逐步減小至3日01：00的8 000 m?3/s，并在3日01：00至6日06：00期間基本保持8 000 m?3/s左右，6日06：00后出庫(kù)流量開始逐步回升至25 000 m?3/s。7日20：00出現(xiàn)了入汛以來(lái)最大入庫(kù)流量32 000 m?3/s，受此影響，庫(kù)區(qū)水位上漲至157.10 m（10日06：00），此后庫(kù)區(qū)水位開始回落，直至7月31日基本回落至146 m左右，見(jiàn)圖2。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，7月1日12：00至7月6日06：00期間，三峽水庫(kù)累計(jì)攔蓄水量49.68億m?3。

此次聯(lián)合防洪調(diào)度有效減小了城陵磯地區(qū)水位上漲速率和幅度，降低洞庭湖區(qū)及長(zhǎng)江干流蓮花塘河段洪峰水位約1.0～1.5 m、漢口河段洪峰水位約0.6～1.0 m、九江至大通河段洪峰水位約0.3～0.5 m，確保了長(zhǎng)江干流蓮花塘水位不超保證水位，避免了城陵磯地區(qū)分洪，大大減輕了長(zhǎng)江中下游地區(qū)防洪搶險(xiǎn)壓力。同時(shí)，長(zhǎng)江干流水位的降低加大了出湖水道的比降，有利于泄流暢通，使城陵磯超保時(shí)間由9 d縮短至5 d，最高水位降低了0.5 m，大大緩解洞庭湖區(qū)的防洪壓力。

3水庫(kù)調(diào)度影響分析

3.1水庫(kù)泥沙淤積

2017年6、7月三峽入庫(kù)沙量情況分別為623萬(wàn)、310萬(wàn)t，分別占全年入庫(kù)沙量的18%和9%，較2003～2016年同期均值分別偏少61%、95%。

從2017年6～7月三峽入、出庫(kù)含沙量和輸沙率過(guò)程中可知，入庫(kù)沙量主要在6月下旬，7月份來(lái)沙較少，在6月26日寸灘出現(xiàn)22 000 m?3/s的洪峰，6月27日出現(xiàn)0.842 kg/m?3的沙峰。由于沙峰的輸移，出庫(kù)沙量主要集中在7月份，而6月份較少，見(jiàn)圖3，造成了6月份排沙比僅為6%，而7月份排沙比較高達(dá)26%，見(jiàn)表1。

三峽庫(kù)區(qū)沙峰傳播規(guī)律[11-14]表明，在寸灘流量15 000 m?3/s左右、壩前水位150 m時(shí)，沙峰傳播時(shí)間約為17 d。寸灘站6月27日出現(xiàn)的沙峰到達(dá)壩址大致為7月12日，城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度時(shí)間段位于沙峰到達(dá)壩址前。調(diào)度期間，由于短期內(nèi)減少了出庫(kù)流量，使黃陵廟在7月1～9日一直處于較低輸沙率（見(jiàn)圖4），經(jīng)統(tǒng)計(jì)，期間9 d輸沙量?jī)H為14萬(wàn)t，如不考慮上游梯級(jí)水庫(kù)攔洪，三峽出庫(kù)流量按28 000 m?3/s下泄，輸沙量約為28萬(wàn)t。因此，2017年汛期，由于城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度減少出庫(kù)沙量約14萬(wàn)t，占全年出庫(kù)沙量的4.3%，增加的泥沙淤積量占全年淤積量的0.5%，減少全年排沙比0.4%。

3.2荊江三口分流

2017年7月初，三峽水庫(kù)實(shí)施城陵磯調(diào)度期間，下泄流量減至8 000 m?3/s后，使荊江河段水位大幅降低，同時(shí)洞庭湖水位快速上漲，7月3日20：00，洞庭湖區(qū)南咀站最高水位達(dá)到36.52 m，超保證水位0.47 m，見(jiàn)圖5。

洪水期南咀站水位高于沙市、監(jiān)利水位，三口洪道形成倒比降，除松滋口外，太平口和藕池口均出現(xiàn)逆流現(xiàn)象，見(jiàn)圖6，其中彌陀寺、藕池（管）、藕池（康）產(chǎn)生逆流天數(shù)分別為4，3，5 d，逆流總水量為1.2億m?3，占2017年三口分流量的0.3%，見(jiàn)表2。

7月1～9日枝城平均流量為15 000 m?3/s，最大、最小日均流量分別為24 700，7 400 m?3/s，9 d三口分流量為14.2億m?3，分流比為12.5%。根據(jù)三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)用以來(lái)三口分流比與枝城站洪峰流量關(guān)系還原三口分流量計(jì)算，如不考慮上游梯級(jí)水庫(kù)攔洪，三峽出庫(kù)流量按28 000 m?3/s下泄，期間9 d平均分流比約為18.5%，分流量約為40.2億m?3。因此，2017年汛期，由于城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度減少三口分流量約26億m?3，占全年三口分流量的5.7%，減少三口分流比0.6%。

3.3壩下游河道沖淤與崩岸情況

長(zhǎng)江流域2016，2017年洪水均屬于區(qū)域性洪水，2016年洪水同時(shí)發(fā)生在中游和下游地區(qū)[15]，而2017年洪水主要發(fā)生在中游地區(qū)[7]。從壩下游河道沖刷來(lái)看，2016、2017年宜昌至湖口河段河床分別沖刷4.65億，0.30億m?3，其中：宜昌至城陵磯河段河床分別沖刷1.11億、1.16億m?3，沖刷強(qiáng)度基本相當(dāng);城陵磯至湖口河段2016年沖刷3.54億m?3，而2017年則淤積0.87億m?3，且淤積主要位于城陵磯至漢口段（淤積泥沙0.77億m?3）。

以螺山至漢口河段作為典型河段分析，2016年該河段出現(xiàn)較強(qiáng)沖刷，河床沖刷泥沙1.91億m?3，2017年則淤積0.63億m?3。首先，2017年汛期螺山站含沙量較高，一定程度造成螺山至漢口河段淤積。2017年1號(hào)洪水期間，洞庭湖來(lái)水占絕對(duì)主導(dǎo)地位，三峽水庫(kù)控制8 000 m?3/s下泄后，形成了洞庭湖城陵磯與長(zhǎng)江蓮花塘水位落差達(dá)0.57 m，創(chuàng)歷史之最。出湖泥沙也隨之增加，城陵磯站2017年6、7月平均含沙量分別為0.081，0.056 kg/s，均高于2016年同期將近一倍，特別在城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度期間，日均含沙量達(dá)到了0.121 kg/s。受上游來(lái)沙增加的影響，2017年6、7月份螺山站月平均含沙量分別為0.100，0.096 kg/s，高于2016年同期30%，19%。其次，2017年螺山至漢口河段泥沙顆粒較粗，容易落淤。受荊江河段持續(xù)沖刷，監(jiān)利站的2017年年中值粒徑達(dá)到0.200 mm，為三峽水庫(kù)蓄水以來(lái)最大值，螺山站2017年6，7月月中值粒徑分別為0.016，0.017 mm，遠(yuǎn)大于2016年同期的0.012，0.011 mm。此外，螺山站2016年洪水過(guò)程主要集中于7月和8月上半月，其流量大于40 000 m?3/s的天數(shù)有37 d，2017年洪水過(guò)程主要集中于7月上半月，雖然洪峰流量大于2016年，但流量大于40000 m?3/s的

天數(shù)僅有21 d，高洪持續(xù)時(shí)間與2016年相比明顯偏少，見(jiàn)圖7。因此，與2016年相比較而言，2017年汛期的復(fù)雜水情對(duì)壩下游河道沖淤規(guī)律產(chǎn)生了一定的影響。

已有研究表明，水位下降幅度加快是河道崩岸發(fā)生的重要因素[16-17]。荊江河道水位從平灘水位附近（對(duì)應(yīng)沙市水位在40 m、流量25 000～30 000 m?3/s左右，石首水位在32～33 m左右）逐漸消退的速度大小影響岸坡穩(wěn)定。在退水期，當(dāng)河道內(nèi)水位日均降幅在0.20 m以上時(shí)，岸坡穩(wěn)定性有所降低;當(dāng)日均降幅達(dá)到0.40 m以上時(shí)，岸坡容易失穩(wěn);當(dāng)日均降幅達(dá)到0.60 m以上時(shí)，河道崩岸將頻繁發(fā)生。

2017年汛期城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度后，宜昌站在7月4日06：00出現(xiàn)了最小流量6 570 m?3/s和最低水位40.36 m，兩者均為同期歷史最低值，見(jiàn)圖8。7月1日12：00～4日12：00（3 d）宜昌站水位下降了6.96 m，沙市站水位下降了2.96 m，石首站水位下降了1.05 m，見(jiàn)表3。

根據(jù)湖北、湖南、江西、安徽、江蘇等省防辦提供的有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)[18]，截止2017年7月11日，長(zhǎng)江中下游干流河段水位超警12 d以來(lái)干流堤防未發(fā)生險(xiǎn)情，險(xiǎn)情主要出現(xiàn)在洞庭湖、鄱陽(yáng)湖區(qū)堤防，以及主要支流、圩垸堤防。因此，由于2016年汛后及2017年汛前長(zhǎng)江干堤除險(xiǎn)整治和崩岸應(yīng)急守護(hù)工作，本次調(diào)度未對(duì)壩下游河道崩岸產(chǎn)生明顯不利影響。

3.4長(zhǎng)江中下游典型洲灘淹沒(méi)

2017汛期城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度期間，長(zhǎng)江中下游洪水位大幅降低，對(duì)許多洲灘的淹沒(méi)情況產(chǎn)生了影響。根據(jù)長(zhǎng)江中下游宜昌至湖口河段洲灘頂高程情況，調(diào)度后河段內(nèi)大部分洲灘的淹沒(méi)面積減小，如宜枝河段的南陽(yáng)磧（洲灘高程為37.0～40.1 m）、公安河段的突起洲（洲灘高程為30.0～41.5 m）、城螺河段的南陽(yáng)洲（洲灘高程為23.0～31.5 m）等，調(diào)度前洲灘完全淹沒(méi)在洪水位下，調(diào)度后洲灘灘頂露出水面見(jiàn)圖9。

4結(jié) 論

2017年長(zhǎng)江1號(hào)洪水期間，為減輕中下游防洪壓力，避免蓮花塘站超保證水位，三峽水庫(kù)實(shí)施了城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度。本文對(duì)2017年汛期三峽水庫(kù)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度進(jìn)行影響分析，得出以下結(jié)論。

（1） 由于城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度，三峽水庫(kù)減少出庫(kù)沙量約14萬(wàn)t，占全年出庫(kù)沙量的4.3%，增加的泥沙淤積量占全年淤積量的0.5%，減少全年排沙比0.4個(gè)百分點(diǎn)。

（2） 洪水期間，南咀水位高于沙市、監(jiān)利水位，三口洪道形成倒比降，除松滋口外，太平口和藕池口均出現(xiàn)逆流現(xiàn)象，逆流總水量為1.2億m?3。由于城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度減少三口分流量約26億m?3，占全年三口分流量的5.7%，減少三口分流比0.6個(gè)百分點(diǎn)。

（3） 在城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度期間，宜昌和沙市站水位最大分別下降了6.96 m和2.96 m，長(zhǎng)江中下游干流堤防未出現(xiàn)險(xiǎn)情，險(xiǎn)情主要出現(xiàn)在洞庭湖、鄱陽(yáng)湖區(qū)堤防以及主要支流、圩垸堤防，本次調(diào)度未對(duì)壩下游河道崩岸產(chǎn)生明顯不利影響。

（4 ）城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度期間，長(zhǎng)江中下游洪水位大幅降低，對(duì)許多洲灘的淹沒(méi)情況產(chǎn)生了影響。

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引用本文：董炳江，許全喜，袁晶，朱玲玲.2017年汛期三峽水庫(kù)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度影響分析[J].人民長(zhǎng)江，2019，50（2）：95-100.

Effect of compensation operation of Three Gorges reservoir to flood control of Chenglingji reach during flood season of Changjiang in 2017

DONG Bingjiang， XU Quanxi， YUAN Jing， ZHU Lingling

（Bureau of Hydrology， Changjiang Water Resource Commission， Wuhan 430010， China）

Abstract： From late June to early July of 2017， middle and lower reaches of the Yangtze River experienced two consecutive heavy rainfalls， and Changjiang No. 1 flood formed on the July 1st， during which water levels of Lianhuatang station and its lower reaches， Dongting Lake， and Poyang Lake had all exceeded warning levels. In order to alleviate the flood control pressure in the middle and lower reaches of the Yangtze River and keep water level of Lianhuatang station below its highest safety level， Three Gorges reservoir carried out compensation operation to Chenglingji reach during July 1st and 3rd， which reduced the reservoir outflow from 27 300 m?3/s to 8 000 m?3/s. Aiming at this compensation operation， we analyzed its impacts on reservoir sediment deposits， the flow diversion of the three distributaries of Jingjiang River to Dongting Lake， river channel erosion and river bank failure in the downstream of dam site， and marshland submerge. The results showed that the compensation operation had significantly alleviated flood pressure in middle and lower of the YangtzeRiver， ensured the flood control safety， and the operation experiences could provide reference for preparing more scientific operation solutions in future.

Key words：flood control operation; Chenglingji section; sediment deposits; bank collapse; Three Gorges Reservoir