洞庭湖四口水系水資源利用思路探析

徐慧娟 許 多 肖 華

(長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司，湖北武漢 430010)

對洪水風(fēng)險的分析和評估一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點問題［1-3］。目前對洞庭湖的洪水特性研究文獻包括防洪調(diào)度決策、洪水演進模型、水沙關(guān)系［4～6］，而對洪水利用方面的研究文獻較少。為此，本文根據(jù)洞庭湖區(qū)水資源現(xiàn)狀，科學(xué)分析水資源利用存在的問題，以解決四口洪道存在的防洪問題、水資源短缺問題為重點，針對不同特點，提出解決水資源供需矛盾的措施，同時分析了基于四口水系優(yōu)化、河道整治等建設(shè)平原型水庫的可行性［7～10］。

1 研究區(qū)面臨的資源環(huán)境問題

洞庭湖位于荊江河段南岸，湖南省北部，現(xiàn)有天然湖泊面積2625 km2，容積167億m3;南匯湘、資、沅、澧四水，北納松滋、虎渡河、藕池河四口分泄的長江洪水，東接汩羅江和新墻河水。江河來水進入洞庭湖后經(jīng)湖泊調(diào)蓄，由城陵磯北注入長江。四口水系即松滋、虎渡、藕池、調(diào)弦四河，河道總長965 km，是荊江和洞庭湖防洪體系的重要組成部分，對荊江河段防洪安危關(guān)系重大。研究區(qū)的水系概化圖見圖1。

新中國成立以來，國家對四口水系進行了大規(guī)模河道整治、堤防加固、治澇、水利滅螺等水利建設(shè)，四口河道防洪排澇能力有了較大提高，對保障地區(qū)人民生命財產(chǎn)安全、促進經(jīng)濟社會發(fā)展起了重要作用。但四口水系堤防的防洪能力較低、有計劃分蓄洪困難、內(nèi)澇漬災(zāi)十分頻繁、冬春季河道斷流及水污染嚴(yán)重、旱情加劇、人畜飲水困難、水資源短缺及水環(huán)境惡化、管理落后等問題依然存在。

1.1 水資源

(1)水資源短缺。由于河湖淤積嚴(yán)重、水流不暢、濕地萎縮、四口分流進一步減少，地區(qū)水資源短缺問題更趨突出。隨著四口河道的逐年淤積，已出現(xiàn)了冬春季河道斷流、工程性缺水和水質(zhì)性缺水同時存在，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水得不到保障。三峽水庫蓄水后，長江中下游干流河道沖刷，雖然枯水季下泄水量有所增加，但不足以抵消河道沖刷引起的水位降低;荊南四口沿岸的部分城鎮(zhèn)供水及農(nóng)業(yè)灌溉用水仍依靠從四口河道引水，且由于四口河床采砂量增大，頻繁的人類活動改變了河床的原有形態(tài)。因此，四口河道分流量將進一步減少，斷流時間將更趨延長，季節(jié)性缺水問題也將更加嚴(yán)峻。2004年冬及2005年春，松滋河連續(xù)2次出現(xiàn)水質(zhì)突然變壞，造成松滋縣部分居民飲水中斷，公安縣也出現(xiàn)類似情況。2006年秋冬季，湖南省四口水系地區(qū)的常德、岳陽、益陽等3市受旱耕地達7.33萬hm2，近40萬人飲水困難，旱情十分嚴(yán)重。

圖1 洞庭湖四口水系概化示意

(2)水系水體污染加劇。洞庭湖年排污量約3億多t，往年入湖淡水豐富，水質(zhì)一般為Ⅲ類，秋冬季節(jié)大部分河湖水質(zhì)為Ⅲ～Ⅳ類。受三峽等大型水利工程的影響，秋冬入湖淡水量減少80%，稀釋能力大幅度降低，使洞庭湖水體總磷等營養(yǎng)物質(zhì)的含量很高，冬季總磷含量嚴(yán)重超標(biāo)。同時受短期利益驅(qū)動，大量造紙行業(yè)對湖區(qū)排放廢水造成嚴(yán)重污染，2006年位于洞庭湖中部的茅草街、沅江河段污水延綿數(shù)十公里。若以秋冬淡水容量為限，洞庭湖區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.2 防洪

(1)防洪形勢依然嚴(yán)重。由于四口水系河網(wǎng)交錯、串河多、相互影響、防汛堤線長(雖然經(jīng)過洞庭湖一期、二期治理，但仍未達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn))、堤防蓄滯洪區(qū)安全建設(shè)投入不足、安全設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后，因此難以做到適時適量分洪。同時，洞庭湖作為長江中游的重要調(diào)蓄場所，每年有大量泥沙淤積，湖區(qū)水位逐年抬高頂托，使水系水位抬升。

(2)內(nèi)澇漬災(zāi)依然十分嚴(yán)重。四口水系沿河排澇泵站大多建于20世紀(jì)60、70年代，已到使用年限;機電設(shè)備陳舊老化，效益銳減;渠系等配套設(shè)施不到位，影響效益發(fā)揮;電排揚程不足，排澇能力下降;樞紐建筑物事故隱患多，影響工程安全運行等，導(dǎo)致水系地區(qū)內(nèi)澇漬災(zāi)嚴(yán)重。

1.3 水生態(tài)環(huán)境

(1)洞庭湖水位降低、濕地嚴(yán)重缺水。每年9～10月長江入湖水量是洞庭湖區(qū)生產(chǎn)和維護濕地生態(tài)水量的主要來源，2006年9～10月入湖水量減少了200多億m3，使洞庭湖生態(tài)水量減少一半，造成水位顯著下降，濕地干枯。

(2)冬季長江進入洞庭湖水量減少，致使洞庭湖濕地面積縮小，同時，也導(dǎo)致沿河釘螺孳生，血吸蟲病害嚴(yán)重。

(3)魚類和鳥類數(shù)量顯著減少。受長江三峽水庫影響，洞庭湖冬春水位較前普遍降低了1～2 m，魚類和鳥類生物棲息地縮小，食源減少，濕地生態(tài)環(huán)境惡化。近年調(diào)查顯示，在東洞庭湖越冬的水鳥數(shù)量銳減，減幅達50%。

2 水資源利用

2.1 建閘控制

實施四口建閘能人為控制四口分流，實現(xiàn)錯峰分洪，對減輕四口水系防汛壓力起到很好的作用;可與三峽水庫聯(lián)合調(diào)度，在汛期不對荊江河段產(chǎn)生較大防洪壓力，同時也能滿足河道沿岸的灌溉和排澇要求?？赡艽娴膯栴}及對策:

(1)會加速四口洪道淤積，尤其是在口門段，會造成洪道內(nèi)沖淤變化的重新分布?？山Y(jié)合水系優(yōu)化及河道整治工程解決洪道淤積的問題。

(2)可能導(dǎo)致枯水期缺水嚴(yán)重，造成洪道內(nèi)原有的航運線路中斷，給交通運輸帶來不便，造成湖區(qū)血吸蟲蔓延，加速水質(zhì)、水環(huán)境惡化?？膳浜显O(shè)施改造及優(yōu)化水源工程，在斷流期間引長江水入四口，減輕沿岸季節(jié)性缺水負擔(dān)。

2.2 優(yōu)化水系

為合理規(guī)劃河網(wǎng)、縮短防洪堤線、減輕防洪負擔(dān)，可適當(dāng)堵(擴)支并流。

松滋河水系復(fù)雜，1960年以來隨著蘇支河過流量增加，加重了松東河沿線防洪壓力和松西河的淤積，建議對蘇支河實施河勢控制即減小大湖口河過流量;通過適當(dāng)增加流量以沖刷松西河道，擴大中支自治局河;堵藕池河西支及沱江控制東支鯰魚須河等。

2.3 河道整治及設(shè)施改造

對四口水系沿程淤積嚴(yán)重、卡口等河段進行清淤疏浚，對部分河道因?qū)嵤┛刂坪退祪?yōu)化后有可能需增加過流量的，應(yīng)進行疏挖以保證河道暢通，延長枯水期河道通流時間，以解決流域內(nèi)季節(jié)性和水質(zhì)性缺水問題。

四口河道淤積使部分取、排水設(shè)施使用效率下降，電排時間延長，排澇負擔(dān)加重。應(yīng)對藕池水系的取、排水設(shè)施進行統(tǒng)一治理，同時可對四口水系沿岸堤防予以加高培厚，在河道出口處建設(shè)排水泵站，高洪時降低堤防的防汛壓力。

2.4 調(diào)蓄水源

為解決水系季節(jié)性缺水問題，根據(jù)各分片實際情況可考慮以長江來水作為穩(wěn)定水源。目前已獲得批復(fù)的華容引水工程，即在調(diào)弦閘外新建提水泵站，枯水時可從長江提水入調(diào)弦河，以解決華容河沿線人畜飲水水源，特別是華容縣城的缺水問題。

根據(jù)前述四口水系地區(qū)防洪和水資源利用的建設(shè)思路，通過采用上述措施，旨在形成平原水庫，汛期縮短防汛堤線，枯期緩解兩岸生產(chǎn)生活用水緊張局勢。

3 水資源利用效果評估

為了分析上述措施對四口水系綜合治理的效果，重點對四口水系建閘及疏浚效果進行評估?；诙啻螌嵉夭榭奔罢髟儺?dāng)?shù)厮块T意見，擬定了以下幾種“控制支汊、強化主干”的方案:

(1)在松滋河下游中支大湖口河建閘控制，同時疏浚中支自治局河;

(2)在藕池河冬支鲇魚須河建閘控制，同時疏浚東支的梅田湖河;

(3)在藕池河中支陳家?guī)X河建閘控制，同時疏浚東支的施家渡河。

根據(jù)各支汊的現(xiàn)狀過流能力，控制閘的過流規(guī)模初步定為100 m3/s，閘門啟閉時機按以下方式考慮:松滋河支汊閘按沙市水位進行調(diào)度，汛前，水位距超警戒水位0.5 m時開閘;汛后，水位低于警戒水位以下0.5 m后關(guān)閘。藕池河支汊閘按石首水位進行調(diào)度，汛前，水位距超警戒水位0.5 m時開閘;汛后，水位低于警戒水位以下0.5 m后關(guān)閘。荊江河段主要控制站的警戒水位和保證水位見表1。

表1 荊江河段主要控制站的警戒水位、保證水位 m

為分析四口水系采取控支強干措施后對上下游的防洪影響和枯水期所提供的水資源量，對1998年洪水進行了各方案的模擬計算，計算結(jié)果見表2。

計算結(jié)果表明，采用控支強干措施后不會引起長江干流和四口洪道的水位抬高，相反，由于流量得以控制，可減輕該地區(qū)的防汛壓力。同時，統(tǒng)計了1998年洪水條件下，各支汊建閘控制后汛末關(guān)閘時可提供的蓄水量:大湖口河河段長39.1 km，汛期末關(guān)閘后上、下閘之間蓄水量為4932萬m3;鲇魚須河河段長25.9 km，上、下閘之間蓄水量為2067萬m3;陳家?guī)X河河段長20.1 km，關(guān)閘后上、下閘之間蓄水量為745萬m3;藕池西支河段長68.5 km、中支河段長55.4 km，東支鲇魚須河同時控制過流后，中支汛末關(guān)閘后蓄水量為6273萬m3、西支為3290萬m3，三岔河為3159萬m3。

由此可見，采用建閘和疏浚措施效果比較顯著。

表2 采取控支強干措施對荊江河段上下游水位及流量的影響

4 結(jié)語

(1)四口水系對荊江河段有削減洪峰，減輕荊江洪水壓力的作用。但由于四口進水口逐年淤積以及三峽等大型水利工程的興建，造成長江向洞庭湖分流能力減少，四口區(qū)域資源性缺水并對水環(huán)境產(chǎn)生一系列影響。

(2)力圖通過實施建閘控制、優(yōu)化水系、河道整治、設(shè)施改造和調(diào)蓄水源等措施，來解決四口水系的資源環(huán)境問題。建閘控制與三峽水庫聯(lián)合調(diào)度，實現(xiàn)汛期錯峰，減輕四口地區(qū)防汛壓力;優(yōu)化水系將現(xiàn)有河道建設(shè)成為平原型水庫，并配合河道整治、設(shè)施改造和調(diào)蓄水源等工程，在斷流期間引長江水入四口水系，減輕沿岸季節(jié)性缺水壓力。

(3)對四口水系實施建閘和疏浚措施后的效果進行了計算分析，結(jié)果表明，該措施對四口洪道的防洪及缺水問題可起到整治和緩解作用，可理順?biāo)怠⒖s短防汛堤線、減輕防洪壓力;同時，在汛末關(guān)閘可蓄水為四口水系提供部分水資源，有效緩解該地區(qū)季節(jié)性缺水的矛盾。

［1］ 田玉剛，覃東華，杜淵會.洞庭湖地區(qū)洪水災(zāi)害風(fēng)險評估［J］.災(zāi)害學(xué)，2011，26(3):56-60.

［2］ 童自華，呂坤.洞庭湖區(qū)澧南垸洪水風(fēng)險分析［J］.人民長江，2009，40(14):60-62.

［3］ 石林，曾光明，劉卡波，等.復(fù)雜河網(wǎng)平原地區(qū)的防洪調(diào)度決策——基于洪水災(zāi)害時空模擬的西洞庭湖沖柳地區(qū)案例研究［J］.自然災(zāi)害學(xué)報，2010，19(2):28-31.

［4］ 謝作濤，方紅衛(wèi)，仲志余.荊江——洞庭湖復(fù)雜河網(wǎng)洪水演進數(shù)學(xué)模型研究［J］.泥沙研究，2010，(3):38-43.

［5］ 穆錦斌，張小峰.荊江——洞庭湖洪水演進模型的率定和應(yīng)用［J］.人民長江，2010，41(12):42-44.

［6］ 吳作平，楊國錄，甘明輝.荊江——洞庭湖水沙關(guān)系及調(diào)整［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)，2002，35(3):5-9.

［7］ 歐朝敏，莊偉.三峽水庫防洪調(diào)度運行對洞庭湖區(qū)防洪減災(zāi)的貢獻［J］.長江流域資源與環(huán)境，2012，(11):91-97.

［8］ 甘明輝，劉卡波，楊大文，等.洞庭湖四口河系防洪、水資源與水環(huán)境研究［J］.水利發(fā)電學(xué)報，2011，(5):7-11.

［9］ 鄧命華，段煉中，黃昌林.洞庭湖蓄滯洪區(qū)建設(shè)管理問題與對策研究［J］.中國農(nóng)村水利水電，2009，(11):45-47.

［10］ 湯喜春.從洞庭湖區(qū)1954年、1998年、2002年大洪水談湖南未來防洪減災(zāi)策略［J］.湖南水利水電，2004，(6):11-13.