2017年汛期三峽水庫城陵磯防洪補償調度影響分析

董炳江 許全喜 袁晶 朱玲玲

摘要：2017年6月下旬至7月初，長江中下游連續發生兩次強降雨過程，7月1日長江形成2017年第1號洪水，長江中下游干流蓮花塘以下江段及洞庭湖、鄱陽湖水位全線超警，發生了中游型大洪水。為減輕長江中下游防洪壓力，避免蓮花塘站超保證水位，7月1～3日，對三峽水庫進行了城陵磯防洪補償調度，將出庫流量由27 300 m?3/s減至8 000 m?3/s。對2017年汛期三峽水庫對城陵磯進行防洪補償調度后，水庫泥沙淤積、荊江三口分流、壩下游河道沖淤與崩岸以及長江中下游洲灘淹沒等影響進行了分析。結果表明，調度實施后，顯著減輕了洞庭湖區及長江中下游干流的防洪壓力，有力保障了長江中下游的防洪安全。研究成果可為三峽水庫制定科學調度方案、進一步發揮三峽工程綜合效益提供支撐。

關鍵詞：防洪補償調度; 城陵磯; 泥沙淤積; 崩岸; 三峽水庫

中圖法分類號： TV697.11文獻標志碼： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.02.018

三峽工程是長江治理開發的關鍵性工程，是長江綜合防洪體系的骨干工程，在長江中下游防洪體系中占有重要地位。在三峽工程初步設計階段，主要采用荊江河段防洪補償調度方式，重點防御荊江地區特大洪水，該方式難以適應長江中下游地區的現實要求[1]。因此，在2009年《三峽水庫優化調度方案》（以下簡稱“方案”）中，提出了在保證樞紐大壩安全和不降低荊江防洪標準的前提下，合理兼顧對城陵磯防洪補償的調度方式?！斗桨浮穼⑷龒{水庫的防洪庫容221.5億m?3自下而上分為3部分：第一部分預留庫容56.5億m?3，用作既對城陵磯防洪補償調度也對荊江防洪補償調度;第二部分預留庫容125.8億m?3，僅用作對荊江防洪補償調度;第三部分預留庫容39.2億m?3，作為對荊江特大洪水進行調度。在遇到三峽水庫上游來水不大而城陵磯附近地區（主要是洞庭湖）來水較大時，迫切需要三峽水庫攔洪以減輕防洪壓力的情況下，三峽水庫將運用預留的56.5億m?3防洪庫容（庫水位145～155 m），按控制城陵磯（蓮花塘）水位34.4 m（保證水位）進行防洪補償調度[2-6]。

2017年6月下旬至7月初，長江中下游連續發生兩次強降雨過程，強降雨主要集中在洞庭湖、鄱陽湖兩湖水系和長江中下游干流附近，7月1日長江形成2017年第1號洪水，長江中下游干流蓮花塘站以下江段及洞庭湖、鄱陽湖全線超警戒水位，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日起三峽水庫實施了城陵磯防洪補償調度，7月1～3日將出庫流量由27 300 m?3/s減至8 000 m?3/s。城陵磯防洪補償調度實施后，顯著減輕了洞庭湖區及長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2017年汛期三峽水庫就城陵磯防洪補償調度后，對三峽水庫泥沙淤積、荊江三口分流、壩下游河道沖淤與崩岸以及長江中下游洲灘淹沒等影響進行了分析，以期為三峽水庫制定科學調度方案、進一步發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，長江中下游連續發生兩次強降雨過程，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、鄱陽湖水系西部和長江中下游干流附近。這次集中強降雨過程持續時間長達11 d，過程累計降雨量超過100 mm的籠罩面積達58萬km?單站最大日降雨量達到278.5 mm（6月23日，沅江大楊溪煌山站），單站累計雨量最大達734 mm（洞庭湖區寒婆坳站）[7-8]。

此次長歷時強降雨過程造成洞庭湖水系湘江、鄱陽湖水系修水發生超歷史洪水，洞庭湖出口水道及其資水、沅江發生超保證水位洪水，洞庭湖區、鄱陽湖區全線超警戒水位。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、鄱陽湖出湖流量迅猛增加影響，長江中游干流水位快速上漲，7月1日08：00蓮花塘站水位到達警戒水位32.50 m，長江出現2017年第1號洪水;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），長江干流蓮花塘站以下主要控制站全線超警戒水位。經統計，2017年長江1號洪水期間，長江流域共107條河流183個水文（位）站發生超警戒水位及以上洪水，其中超警戒水位132個站，超保證水位30個站，超歷史紀錄水位21個站（見圖1）。

受強降雨影響，洞庭湖及其支流湘江、資水、沅江水位快速上漲，洞庭湖入長江流量快速增加，四水合成流量約50 000 m?3/s，占螺山總入流（約90 000 m?3/s）比例超55%。根據長江委水文局預報結果，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，防汛形勢十分嚴峻。

2水庫調度情況

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

7月1日，長江出現2017年第1號洪水，為減輕中下游防洪壓力，避免蓮花塘站超保證水位，三峽水庫在溪洛渡、向家壩等上游水庫群的配合下，并聯合洞庭湖水系水庫，實施對城陵磯補償調度。根據水雨情及未來趨勢，7月1日開始長江防總連續下發5道調度令，緊急調度三峽水庫，將出庫流量由27 300 m?3/s逐步壓減至歷史同期罕見的8 000 m?3/s。金沙江中游、雅礱江梯級水庫配合攔蓄水量，溪洛渡與向家壩聯合運用，7月2日0：00起向家壩水庫出庫流量按5 000 m?3/s維持（金沙江梯級水庫共攔蓄水量約48億m?3）。

在上游梯級水庫聯合攔蓄后，三峽入庫流量由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后入庫流量才開始逐步回升。三峽出庫流量從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后出庫流量開始逐步回升至25 000 m?3/s。7日20：00出現了入汛以來最大入庫流量32 000 m?3/s，受此影響，庫區水位上漲至157.10 m（10日06：00），此后庫區水位開始回落，直至7月31日基本回落至146 m左右，見圖2。經統計，7月1日12：00至7月6日06：00期間，三峽水庫累計攔蓄水量49.68億m?3。

此次聯合防洪調度有效減小了城陵磯地區水位上漲速率和幅度，降低洞庭湖區及長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，確保了長江干流蓮花塘水位不超保證水位，避免了城陵磯地區分洪，大大減輕了長江中下游地區防洪搶險壓力。同時，長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，大大緩解洞庭湖區的防洪壓力。

3水庫調度影響分析

3.1水庫泥沙淤積

2017年6、7月三峽入庫沙量情況分別為623萬、310萬t，分別占全年入庫沙量的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、出庫含沙量和輸沙率過程中可知，入庫沙量主要在6月下旬，7月份來沙較少，在6月26日寸灘出現22 000 m?3/s的洪峰，6月27日出現0.842 kg/m?3的沙峰。由于沙峰的輸移，出庫沙量主要集中在7月份，而6月份較少，見圖3，造成了6月份排沙比僅為6%，而7月份排沙比較高達26%，見表1。

三峽庫區沙峰傳播規律[11-14]表明，在寸灘流量15 000 m?3/s左右、壩前水位150 m時，沙峰傳播時間約為17 d。寸灘站6月27日出現的沙峰到達壩址大致為7月12日，城陵磯防洪補償調度時間段位于沙峰到達壩址前。調度期間，由于短期內減少了出庫流量，使黃陵廟在7月1～9日一直處于較低輸沙率（見圖4），經統計，期間9 d輸沙量僅為14萬t，如不考慮上游梯級水庫攔洪，三峽出庫流量按28 000 m?3/s下泄，輸沙量約為28萬t。因此，2017年汛期，由于城陵磯防洪補償調度減少出庫沙量約14萬t，占全年出庫沙量的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，三峽水庫實施城陵磯調度期間，下泄流量減至8 000 m?3/s后，使荊江河段水位大幅降低，同時洞庭湖水位快速上漲，7月3日20：00，洞庭湖區南咀站最高水位達到36.52 m，超保證水位0.47 m，見圖5。

洪水期南咀站水位高于沙市、監利水位，三口洪道形成倒比降，除松滋口外，太平口和藕池口均出現逆流現象，見圖6，其中彌陀寺、藕池（管）、藕池（康）產生逆流天數分別為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%。根據三峽水庫蓄水運用以來三口分流比與枝城站洪峰流量關系還原三口分流量計算，如不考慮上游梯級水庫攔洪，三峽出庫流量按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，由于城陵磯防洪補償調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

長江流域2016，2017年洪水均屬于區域性洪水，2016年洪水同時發生在中游和下游地區[15]，而2017年洪水主要發生在中游地區[7]。從壩下游河道沖刷來看，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，沖刷強度基本相當;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年該河段出現較強沖刷，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號洪水期間，洞庭湖來水占絕對主導地位，三峽水庫控制8 000 m?3/s下泄后，形成了洞庭湖城陵磯與長江蓮花塘水位落差達0.57 m，創歷史之最。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償調度期間，日均含沙量達到了0.121 kg/s。受上游來沙增加的影響，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。受荊江河段持續沖刷，監利站的2017年年中值粒徑達到0.200 mm，為三峽水庫蓄水以來最大值，螺山站2017年6，7月月中值粒徑分別為0.016，0.017 mm，遠大于2016年同期的0.012，0.011 mm。此外，螺山站2016年洪水過程主要集中于7月和8月上半月，其流量大于40 000 m?3/s的天數有37 d，2017年洪水過程主要集中于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

天數僅有21 d，高洪持續時間與2016年相比明顯偏少，見圖7。因此，與2016年相比較而言，2017年汛期的復雜水情對壩下游河道沖淤規律產生了一定的影響。

已有研究表明，水位下降幅度加快是河道崩岸發生的重要因素[16-17]。荊江河道水位從平灘水位附近（對應沙市水位在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定。在退水期，當河道內水位日均降幅在0.20 m以上時，岸坡穩定性有所降低;當日均降幅達到0.40 m以上時，岸坡容易失穩;當日均降幅達到0.60 m以上時，河道崩岸將頻繁發生。

2017年汛期城陵磯防洪補償調度后，宜昌站在7月4日06：00出現了最小流量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，見表3。

根據湖北、湖南、江西、安徽、江蘇等省防辦提供的有關資料統計[18]，截止2017年7月11日，長江中下游干流河段水位超警12 d以來干流堤防未發生險情，險情主要出現在洞庭湖、鄱陽湖區堤防，以及主要支流、圩垸堤防。因此，由于2016年汛后及2017年汛前長江干堤除險整治和崩岸應急守護工作，本次調度未對壩下游河道崩岸產生明顯不利影響。

3.4長江中下游典型洲灘淹沒

2017汛期城陵磯防洪補償調度期間，長江中下游洪水位大幅降低，對許多洲灘的淹沒情況產生了影響。根據長江中下游宜昌至湖口河段洲灘頂高程情況，調度后河段內大部分洲灘的淹沒面積減小，如宜枝河段的南陽磧（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）、城螺河段的南陽洲（洲灘高程為23.0～31.5 m）等，調度前洲灘完全淹沒在洪水位下，調度后洲灘灘頂露出水面見圖9。

4結 論

2017年長江1號洪水期間，為減輕中下游防洪壓力，避免蓮花塘站超保證水位，三峽水庫實施了城陵磯防洪補償調度。本文對2017年汛期三峽水庫城陵磯防洪補償調度進行影響分析，得出以下結論。

（1） 由于城陵磯防洪補償調度，三峽水庫減少出庫沙量約14萬t，占全年出庫沙量的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個百分點。

（2） 洪水期間，南咀水位高于沙市、監利水位，三口洪道形成倒比降，除松滋口外，太平口和藕池口均出現逆流現象，逆流總水量為1.2億m?3。由于城陵磯防洪補償調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個百分點。

（3） 在城陵磯防洪補償調度期間，宜昌和沙市站水位最大分別下降了6.96 m和2.96 m，長江中下游干流堤防未出現險情，險情主要出現在洞庭湖、鄱陽湖區堤防以及主要支流、圩垸堤防，本次調度未對壩下游河道崩岸產生明顯不利影響。

（4 ）城陵磯防洪補償調度期間，長江中下游洪水位大幅降低，對許多洲灘的淹沒情況產生了影響。

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引用本文：董炳江，許全喜，袁晶，朱玲玲.2017年汛期三峽水庫城陵磯防洪補償調度影響分析[J].人民長江，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