建閘后荊江分洪道華容河河床演變對(duì)防洪影響分析

蔣黎明 付菁

摘要：華容河原是長江中游荊江分泄水沙至洞庭湖的通道之一，1959年在長江及洞庭湖口門處分別建調(diào)弦口閘、六門閘進(jìn)行控制，使華容河成為人工控制內(nèi)河。目前，華容河僅汛期部分時(shí)段通流，其他時(shí)刻幾乎斷流?；诮?0 a來5次實(shí)測河道地形資料，對(duì)華容河建閘控制以來的河床演變特征進(jìn)行了分析及歸納。結(jié)果表明：華容河分流比由建閘前的2.43%銳減至0.06%，分沙比由建閘前的2.08%縮減為0.06%，幾乎無分流分沙能力;建閘后河床普遍抬升約2.5 m，口門段河床抬升約8.0 m;河床平均束窄約35～50 m，最大束窄近100 m，導(dǎo)致華容河分洪能力大幅降低，當(dāng)長江洪水遇洞庭湖洪水頂托時(shí)，華容河沿江堤防將遭遇洪水威脅。因此，應(yīng)及時(shí)開展華容河河道疏浚、堤防加固等綜合整治工程。

關(guān)鍵詞：河床演變;分流比;分沙比;建閘控制;長江中游;華容河

中圖法分類號(hào)：TV147文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.05.008

文章編號(hào)：1006 - 0081（2022）05 - 0049 - 04

0引 言

華容河原為分泄長江中游荊江南岸洪水進(jìn)入洞庭湖的河道之一，河道全長60.8 km，流域面積1 679.8 km2。自湖北省石首市東約30 km的調(diào)關(guān)鎮(zhèn)入口后，于湖南省華容縣城以下分為南、北兩支，兩支匯合后于六門閘注入東洞庭湖[1]（圖1），其分流口門稱為調(diào)弦口，與松滋口、太平口、藕池口合稱為“荊江四口”。歷史上，調(diào)弦口分流比達(dá)2%～3%。1959年，為控制上游來水以圍墾華容河下游的錢糧湖區(qū)，分別在長江口門、河口處建調(diào)弦口閘與六門閘，相應(yīng)的設(shè)計(jì)流量為60 m3/s和200 m3/s，自此華容河成為人工控制內(nèi)河。如今，華容河僅汛期部分時(shí)段通流，其他時(shí)刻幾乎斷流。華容縣水資源狀況開發(fā)利用分析表明：流域水資源時(shí)空分布不均，枯水期水資源量不足、調(diào)蓄能力有限、地下水儲(chǔ)量有限、水環(huán)境不斷惡化[2]是導(dǎo)致華容縣季節(jié)性及水質(zhì)型缺水的主要原因。眾多學(xué)者對(duì)華容河運(yùn)行調(diào)度及河道治理開展了廣泛研究[3～4]，但受限于實(shí)測資料的缺乏，尚未對(duì)建閘后的河床演變特征給出定量研究成果。有研究提出松滋口建閘以“引江濟(jì)湖”[5]，但尚需科學(xué)論證及實(shí)例支撐。

本文引用了1952，1980，2002，2008，2016年實(shí)測河道地形圖及水文泥沙數(shù)據(jù)，均來自于長江水利委員會(huì)水文局。在此基礎(chǔ)上，對(duì)華容河建閘以來的分流分沙變化、河床沖淤特征進(jìn)行了分析，同時(shí)探討了建閘后河床演變對(duì)華容河防洪形勢的影響，為華容河綜合治理奠定基礎(chǔ)。

1 分流分沙變化

華容河水沙主要來自于長江干流，集中在5～10月。調(diào)弦口建閘前的1934～1958年有10 a實(shí)測資料，最大洪峰流量為1 970 m3（1935年7月7日），最大年徑流量153.9億m3（1954年），約占長江干流上游枝城站來水量的2%～3%;多年平均年徑流量為115億 m3，占枝城站來水量的2.5%左右。多年平均年輸沙量為1 063萬 t，占洞庭湖入湖總沙量的 5.88%，最大年分沙量為1 310萬 t（1958年）[6]。表1為建閘前、后華容河分流、分沙情況。由于建閘后華容河無實(shí)測水流泥沙資料，參照調(diào)度規(guī)則，每年引水按85 d，引水流量按40 m3/s計(jì)，則每年引水量為2.94億 m3，1960～1970年長江汛期含沙量約為1.1 kg/m3[7]，則調(diào)弦口每年引水分泄的沙量約為32.34萬 t。對(duì)比調(diào)弦口建閘前、后分流、分沙變化比可見，分流比和分沙比皆出現(xiàn)大幅減小，分流比由建閘前2.43%減小為0.06%，分沙比由2.08%減小為0.06%。華容河分流分沙較長江干流來水來沙而言幾乎可忽略不計(jì)，在枯水期基本斷流。

2 河床沖淤特性變化

2.1 調(diào)弦口閘前地形演變分析

分流口門河底高程關(guān)乎分流能力大小。圖2為1952～2016年調(diào)弦口閘前等高線演變情況。由圖2可見，1952～1980年，29.0 m等高線區(qū)域大幅減小，閘前發(fā)生大量淤積，閘前河道河底高程均高于閘底板高程（24.5 m）。1980～2002年，閘前總體表現(xiàn)為淤積，從29.0 m等高線的發(fā)展來看，1980年29.0 m等高線所圍區(qū)域較大，2002年已無29.0 m等高線，最低高程接近31.0 m，至此，調(diào)弦口閘已基本無引流能力。2002～2008年，受到長江干流沖刷影響，閘前地形有所沖刷，29.0 m等高線區(qū)域有所擴(kuò)展。2011～2013年，華容河實(shí)施了疏浚工程[8]，閘前口門段高程普遍降低3.5 m，25.0 m等高線在2016年基本擴(kuò)展至1980年29.0 m等高線的范圍。

2.2 河道深泓縱剖面變化分析

河道深泓縱剖面反映河段整體過流能力[9]。圖3為1952，2016年華容河沿程深泓縱剖面的變化。因歷史原因，1952年調(diào)弦口閘下游約19 km河道無水下高程數(shù)據(jù)，故左支統(tǒng)計(jì)范圍從萬庾鎮(zhèn)至六門閘，右支從華容縣至磨盤洲。由圖3可見，1952～2016年，華容河深泓高程普遍抬升，幅度沿程遞減，其中，左支平均抬升約2.4 m，最大抬升達(dá)14.3 m;右支平均抬升約2.5 m，最大抬升為4.5 m。

實(shí)測地形圖中，1952年華容河河底高程為23.0～25.0 m，1959～1980年河床呈現(xiàn)明顯淤高，主要淤積部位在上游，長達(dá)17 km，由河口延伸到伍田渡，調(diào)弦口閘外淤高至29.0 m以上，閘內(nèi)河床高程29.5～30.0 m，河溝兩側(cè)的河床高程為33.0～34.0 m。綜合分析可知，調(diào)弦口至何家垱（14.4 km）平均淤高2.30 m;何家垱至華容水位站（9.7 km）平均淤高0.23 m;華容水位站至六門閘（36.4 km）平均淤高0.10 m，淤積突出表現(xiàn)在上游河段。

2.3 典型斷面沖淤變化分析

從典型斷面沖淤變化可以直觀呈現(xiàn)河床的形態(tài)變化[10]。圖4為1952年和2016年華容河4個(gè)典型斷面的河床變化情況。由圖4可見，1952年和2016年4個(gè)典型斷面均呈淤積形態(tài)，且淤積集中在河槽。其中，華1、華3主槽淤積厚度超過10 m。就空間分布而言，沿程淤積厚度逐漸變小，且河道明顯束窄，一般束窄30～50 m，最大束窄近100 m。

3 建閘對(duì)華容河防洪形勢分析

3.1 調(diào)弦口建閘對(duì)華容河影響

（1） 建閘后華容河來水來沙量銳減。河床的塑造需要相應(yīng)的流量[11]。調(diào)弦口閘運(yùn)行方式為：當(dāng)長江河段監(jiān)利水位達(dá)到36.00 m，預(yù)報(bào)將超過36.57 m時(shí)，扒口行洪;在監(jiān)利站水位未達(dá)到36.00 m時(shí)，調(diào)弦口閘僅在汛期開閘引水。一般引水流量約為40 m3/s，與建閘前的年平均流量379 m3/s對(duì)比，該流量已失去塑造河床的能力。此外，每年華容河過水天數(shù)僅70～100 d，絕大多數(shù)時(shí)期處于斷流狀態(tài)，導(dǎo)致河道內(nèi)植被發(fā)育，河床糙率加大，進(jìn)而使河道的過流能力進(jìn)一步減小。華容河城關(guān)河斷面在建閘后束窄135 m，若參照1954年的水位及最大分流量，該斷面僅能過流720 m3/s，過流能力衰減了50%。

（2） 建閘后華容河河道淤積抬升。建閘前華容河年平均流量約379 m3/s，建閘后約40 m3/s，流量呈倍數(shù)級(jí)衰減，使河道內(nèi)平均流速不斷減小，泥沙在河道沿程緩慢淤積。

華容河泥沙主要來源于上游長江來水，雖然建閘后華容河分沙比由2.08%下降至0.06%，但前述計(jì)算表明，汛期年均分沙總量仍達(dá)32.34萬t，分沙量基本淤積在60.8 km的河道內(nèi)。前述2.2節(jié)深泓縱剖面分析表明，建閘后華容河河道表現(xiàn)為單向淤積發(fā)展，河床普遍抬升約2.5 m，口門段河床抬升近8.0 m，河床束窄35～50 m，最大束窄近100 m。

按照調(diào)度規(guī)則，若荊江河段發(fā)生較大洪水，華容河需要實(shí)施開閘行洪，由于河床淤積抬升，分洪能力目前已大幅降低。

3.2 六門閘建閘對(duì)華容河影響分析

華容河承接流域（面積1 679.8 km2）暴雨，大量澇水、漬水經(jīng)過華容河六門閘排入東洞庭湖。六門閘是針對(duì)1954年水情設(shè)計(jì)，過流量為200 m3/s，閘外設(shè)計(jì)水位為33.14 m。

隨著江湖關(guān)系變化，閘外水位逐漸抬高，1998年最高水位達(dá)到34.26 m，比閘內(nèi)最高水位高1.22 m。閘外洞庭湖水位抬高導(dǎo)致六門閘排水能力下降，閉閘增多。當(dāng)洞庭湖洪水與長江洪水遭遇時(shí)，華容河的大量集水將失去出路，沿河堤防也將面臨高洪水位的威脅。

綜上所述，應(yīng)及時(shí)開展華容河河道疏浚、堤防加固等治理工程。

4 結(jié) 論

（1） 建閘對(duì)調(diào)弦河分流分沙產(chǎn)生巨大影響。分流比由建閘前的2.43%減小至0.06%。分沙比由建閘前的2.08%減小為0.06%，汛期含沙量大，調(diào)弦河分流量小，流速過緩，造成泥沙量基本淤積在河道內(nèi)。

（2） 建閘加速了華容河沿程淤積，淤積主要發(fā)生在建閘后短時(shí)期內(nèi)，1980年代后淤積速度放緩。華容河深泓高程普遍抬升，平均抬升約2.5 m，靠近閘越近，淤積幅度越大，口門段最大抬升近8 m;河槽寬度普遍束窄30～50 m，最大束窄近100 m，部分河段幾無河床形態(tài)。

（3） 建閘后華容河年平均流量由379? m3/s減少為40 m3/s，且每年絕大部分時(shí)間處于斷流狀態(tài)，河道過流能力大幅減弱，沿程河床淤積抬升，導(dǎo)致華容河整體分洪能力大幅降低。當(dāng)長江洪水遇洞庭湖洪水頂托時(shí)，華容河水位將急劇抬升，沿江堤防遭遇洪水威脅。為了提高華容河區(qū)域防洪能力，應(yīng)及時(shí)開展河道疏浚、堤防加固等綜合整治工程。

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（編輯：李 慧）

Analysis on influence of riverbed evolution of Huarong River on?flood control after construction of sluice

JIANG Liming，F(xiàn)U Jing

（Changjiang Water Resources and Hydropower Development Group Co.， Ltd.， Wuhan 430014， China）

Abstract： The Huarong River was one of the flood and sediment diversion passages of the Jingjiang River in the middle reaches of Yangtze River to Dongting Lake. In 1959， the Tiaoxiankou Sluice Gate and the Liumen Sluice Gate were built at the gates of Yangtze River and Dongting Lake， respectively， so the Huarong River became a inner river that can be artificially controlled. Nowadays， the Huarong River can only flow through for part of the flood season， and is cutoff for the rest of the year. On the basis of the analysis of the measured river topographic data in past 60 years， the characteristics of riverbed evolution since the construction of the controlling sluice gate were analyzed and summarized. The results showed that the flow diversion ratio of the Huarong River was sharply reduced to 0.06% from 2.43% before the construction of the sluice gate， and the sediment diversion ratio was reduced to 0.06% from 2.08%， lossing almost all diversion capacity; the riverbed rose about 2.5 m after the construction of the sluice gate， and at the mouth section， the riverbed rose about 8.0 m; the average shrinkage of the river width ranged from 35 m to 50 m， with the maximum shrinkage of 135 m. The flood diversion capacity of the Huarong River was greatly reduced. When the Yangtze River flood was backed by Dongting Lake flood， the safety of the Huarong River dike will be threatened. Therefore， it is necessary to carry out comprehensive treatment projects such as river dredging and dike reinforcement in time.

Key words： riverbed evolution; flow diversion ratio;sediment diversion ratio;sluice gate control; middle Yangtze River; Huarong River

收稿日期：2021-07-05

作者簡介：蔣黎明，男，工程師，主要從事水文河道等工程技術(shù)咨詢研究工作。E-mail：153044039@qq.com