荆江四口建闸利弊探讨（梅金焕,翁朝晖）

摘要: 荆江四口建闸牵涉到江湖关系。而且直接关系到湖北省防洪、灌溉、取水、生态乃至地区经济发展等切身利益，影响中下游总体防洪格局。在收集整理有关此问题研究成果的基础上，结合江湖关系变化的实际情况以及对三峡工程建成后江湖关系变化的研究成果，分析了三峡工程建成运用后四口建闸控制对长江中游地区防洪的影响及由此带来的生态、管理等相关问题。探讨了荆江四口建闸的必要性及其利弊。

关 键 词: 四口建闸;江湖关系;防洪;生态;管理;荆江

中图分类号: TV212.2 文献标识码: A

1 概述

荆江四口（松滋口、太平口、藕池口和调弦口，其中调弦口于1958年冬建闸封堵，实为三口）分泄江水入洞庭湖与湘、资、沅、澧四水汇合，经洞庭湖调蓄后，于城陵矶汇入长江。

据1951～1996年资料统计，四口多年平均分流量为1040亿m3 ，占枝城来水量的23%;分沙量为1.4亿t，占枝城来沙量的28%。荆江四口的分流减轻了荆江河段的防洪压力，有利于荆江的防洪。同时，四口入洞庭湖水量占总入湖水量的40%，入湖沙量则占总入湖沙量的80%。为了延长洞庭湖调蓄寿命，降低湖区高洪水位，历年来，不少人士提出过对四口进行人工控制的设想，以减少入湖水、沙量。

三峡工程建成前，荆江河段依靠堤防的防洪能力只有约10a一遇。分析研究表明，若对四口进行控制，将增加荆江河段的防洪压力，因此，无论是长江水利委员会（以下简称长江委）编制的《洞庭湖区综合治理近期规划报告》，还是我们的研究结果，均表明三峡工程建成发挥防洪效益前，四口不宜建闸控制。三峡工程建成正常运行后，长江荆江河段防洪形势将有根本性的改善，荆江河段遇100a一遇及以下洪水均可不启用荆江分蓄洪区，因此，从某些方面看，三峡工程的建成运用为荆江四口建闸控制创造了条件。

以下着重分析三峡工程蓄水运用后藕池河与松滋河建闸控制的作用及影响。

2 四口建闸对长江干流及洞庭湖的冲淤影响

为分析四口建闸对长江中游的防洪影响，我们运用了长江宜昌至大通河段的数学模型，其中，长江干流采用M1-NENUS-3数学模型，三口分流河道及洞庭湖冲淤计算采用三口洪道及洞庭湖冲淤概算模型，藕池河泥沙淤积分布计算采用河网通用数学模型。计算初始地形为1993年实测水下地形，计算水沙系列采用1961～1970年系列水沙资料。计算时考虑三峡水库运用后的蓄水拦沙作用，即模型进口边界条件为三峡水库出库水沙过程，支流清江汇入、湖南四水、汉江、鄱阳湖水沙资料等均采用该系列相应实测值。

采用数学模型分析计算了三峡水库建成后藕池口和松滋口两口均不建闸、藕池口单独建闸、松滋口单独建闸以及两口同时建闸4种情况。建闸控制对中下游的河道冲淤及防洪影响与其调度方式密切相关，其调度应以尽可能不影响荆江防洪、不增加荆江河段防汛负担为原则。模型计算时拟定藕池口闸的控制运用条件是:①当监利水位超过警戒水位35.50m（吴淞高程，下同）时，开闸分流;②当监利水位低于35.50m时，按灌溉、航运、工业用水及城镇用水合计流量500m3/s控制;③当分流量小于500m3/s时，按自然分流考虑。拟定松滋口闸的控制运用条件是:①当沙市水位超过警戒水位43.00m时，开闸分流;②当沙市水位低于43.00m时，按灌溉、航运、工业用水及城镇冲淤合计流量500m3/s控制;③当分流量小于500m3/s时，按自然分流考虑。

2.1 对长江干流河道的冲淤影响

四口建闸按上述方式调度，将改变荆江河段的径流量及输沙量，因而必定会引起荆江尤其是下荆江及其下游河道的冲淤变化。按上述控制运用条件，三峡工程建成运用后四口不建闸与建闸情况下长江中下游干流各河段冲淤计算成果列于表1。

计算结果表明:三峡工程蓄水运用后，长江中下游干流将发生长时期的冲淤调整，河道冲刷自上而下发展。上荆江河段表现为冲刷，四口建闸不会改变松滋口以上河段径流过程，但由于四口分流减少，对枝城水位有顶托影响，引起宜昌—松滋口河段流速减小，因而，四口建闸将减缓该河段的河道冲刷，但减缓程度很小。下荆江河段在三峡工程蓄水运用后表现为冲刷，若四口建闸控制，由于加大了下荆江的径流，河道将发生进一步冲刷。藕池口建闸、松滋口建闸、两口同时建闸与不建闸相比，在三峡工程蓄水运用后30a，该河段的累计冲刷量分别增加0.83、3.45、4.20亿t，即分别增加了4.6%、19.2%、23.4%。

四口建闸控制后，城陵矶以下河段径流量变化较小，但由于下荆江河段的径流量和冲刷量加大，一些本来经四口分流入洞庭湖沉积下来的泥沙在四口控制后将改由下荆江泄入城陵矶以下河段，即城陵矶以下河段在来水变化不大的情况下，来沙量增加，势必会造成城陵矶以下河段的冲刷减轻或淤积加重。计算表明，城陵矶至武汉河段在三峡工程蓄水运用后10a内，藕池口建闸、松滋口建闸、两口同时建闸较不建闸情况的冲刷量分别减少0.6、1.9、2.8亿t;三峡工程蓄水运用后20a内，冲刷量分别减少0.6、2.0、3.4亿t;三峡工程蓄水运用后30a内，冲刷量分别减少0.4、2.3、3.2亿t。由此可见，四口建闸控制后，城陵矶至汉口河段由于来沙量的增加，冲刷量减少。因此，四口建闸初期对该河段冲淤影响比较严重。

2.2 对四口洪道的冲淤影响

四口建闸控制了进入四口洪道的水沙，减轻了四口洪道的冲淤变化。计算表明，三峡工程蓄水运用后30a，四口不建闸控制、藕池口建闸、松滋口建闸、两口同时建闸情况下的四口累积冲刷量分别为2.35、2.40、1.15、1.10亿t;上述4种情况下的藕池河30a累积淤积量分别为0.89、0.42、0.71、0.30亿t。藕池河、松滋河是否建闸控制对虎渡河影响较小，上述4种情况下虎渡河30a累积冲刷量分别为0.23、0.23、0.37、0.38亿t。

以藕池河为例，应用河网数学模型，对松滋口、藕池口建闸与不建闸情况下藕池河冲淤进行了计算。计算结果表明，建闸方案淤积均主要分布在上游的5km内，即分流口门附近。主要是该段河道较宽，淤积严重。建闸方案将使该河段总体淤积有所降低，但口门附近淤积反而更为严重。这就导致藕池口或松滋口控制使得藕池河淤积总量减少的情况下，藕池口的分流量比不建闸方案更小。

实际运用表明，河道建闸控制运用后将引起河道的局部淤积。调弦河自1958年堵坝建闸以来，口门段河床淤塞严重。近50a间，河床一般淤高4～8m，上游进口段长600m，比堵坝时淤高近15m，几乎无河床形态。闸上游过洪断面从1954年1350m2 减少到目前的不足800m2 。虎渡河于1952年建南闸后，闸上游河床形成了重大淤积，河道最大淤高达5m，造成虎渡河水位抬高，使原设计的中河口处“松水虎流”转变成了中低水位时的“虎水松流”，松东河下游冲刷险情加剧，加大了松东河的防洪压力。

2.3 对洞庭湖淤积影响

三峡工程建成运用后，由四口进入洞庭湖的水沙明显减少。四口建闸进一步控制进入四口洪道的水沙，将使洞庭湖区的淤积进一步减少。计算结果表明，藕池口建闸、松滋口建闸、两口同时建闸较不建闸方案，在三峡工程建成运行30a后，洞庭湖累积淤积量分别减少0.52、3.42、3.97亿t，即平均每年减少淤积量分别为0.02、0.11、0.13亿t。

3 四口建闸的防洪作用及影响

3.1 对长江干流防洪的影响

3.1.1 对长江干流流量水位的影响

松滋河、藕池河建闸控制后将增加荆江河段的径流量，对荆江水位影响反映在两个方面:①荆江流量增加，加剧了荆江河道的冲刷，使水位降低;②荆江流量加大，直接抬高河道水位。采用1961～1970年水沙系列，运用数学模型模拟三峡工程建成后四口建闸控制对长江干流流量及水位的影响。以计算系列中的1962年为例，四口建闸虽然对荆江河段最高洪水位抬高影响不大，但藕池口闸关闸期间，沙市、监利水位最多可抬高0.29、0.47m;松滋口关闸期间，沙市、监利水位最多可抬高1.08、0.90m。两口同时建闸控制，平均每年将分别延长沙市、监利警戒水位以上时间4、6d，警戒水位以上时间延长，将增加防汛压力。

长江委就松滋口建闸与澧水错峰调度方式进行了研究，设想松滋口闸的分流量按澧水与松滋河分流量之和不超过14000m3/s，在不超过14000m3/s时，松滋闸不控制;当澧水流量超过14000m3/s时，松滋闸关闭。通过对1931、1935、1954年及1998年典型年的计算，表明松滋口建闸后，荆江及城陵矶以下河段主要控制站高洪水位有一定的抬高。枝城水位将抬高0.11～0.46m，沙市水位抬高0.09～0.60m，螺山水位抬高0.01～0.03m。说明四口建闸控制将对长江干流河段防洪带来一定影响。

3.1.2 对长江干流河势的影响

受1998年和1999年大水作用，荆江河段局部河势变化剧烈，河势稳定遭到了破坏。2002年在文村夹附近距荆江大堤约50m处发生崩岸，严重影响荆江大堤安全;沙市河段的三八滩经历了消亡和重塑的过程，河势急剧变化。三峡工程蓄水运用后，进入长江中下游河道的水沙过程发生明显改变，造成中下游河道发生自上而下长时间、长距离的沿程冲刷，尤其是迎流顶冲段，更加剧烈，并引起河道河势相应的调整。荆江河段受其影响较早，河道冲刷幅度较大，局部河段河势调整较为剧烈，并导致主流顶冲部位发生变化，可能会引起新的崩岸发生。四口建闸控制后，中水流量再度增加，造床作用增大，荆江河段冲刷进一步加剧，局部河势进一步调整，将导致崩岸加重，威胁现有护岸工程及堤防安全。

3.2 对洞庭湖区的防洪作用

按松滋口建闸与澧水错峰调度方式，松滋口建闸后将对洞庭湖区的防洪有一定的积极作用。根据长江委的计算结果，对于1931、1935、1954和1998年几个典型年，松滋口建闸后将降低西洞庭湖安乡站水位0.08～0.59m，降低南咀站水位0.04～0.24m，降低东洞庭湖注滋口站水位0.01～0.03m。松滋口建闸对洞庭湖区的防洪作用主要体现在西洞庭湖区。同时，也应该看到，松滋口、藕池口控泄后，多余水量转由荆江干流下泄，加大了干流的下泄量，必然对洞庭湖的出流有顶托作用，影响到东、南洞庭湖区高洪水位的降低。而且松滋口建闸后，进入城螺河段的水量不变，但输沙量加大，将减缓三峡蓄水引起的城螺河段的冲刷，进而影响到城螺河段及东洞庭湖区的洪水位降低。

4 四口建闸对生态的影响

已有的研究表明，通江湖泊建闸控制给长江野生鱼类的多样性造成了巨大损失。建闸控制切断了洄游性鱼类的洄游通道，使其失去了索饵场、繁殖场和育肥场，造成洄游性鱼类的比重急剧下降。

四口建闸控制不仅可能危害到野生鱼类，而且也将改变整个湿地生态系统。曾经随长江的生态节律而脉动的通江河道及湖泊，建闸后不再有明显的涨落区，这就丧失了许多浅滩沼泽，而依赖这种生境生存的植物、底栖动物和水鸟也将随之渐渐消失，湿地生物多样性将受到极大破坏。

目前，随着四口河道的逐年淤积，已出现了冬春季河道断流及水污染严重、旱情加剧、人畜饮水困难、水资源短缺及水环境恶化等问题。华容河下游已出现严重水污染现象。2004年冬及2005年春，松滋河连续两次出现水质突然变坏，造成松滋县部分居民饮水中断，公安县也出现类似情况，给人民群众生活带来了严重影响。2006年秋冬季，湖南省四口水系地区的常德、岳阳、益阳等3市受旱耕地达7.33万hm2 ，近40万人饮水发生困难，旱情十分严重，湖区大面积滩地凸现，许多深水航线也难以保证正常的航运。

因此，四口建闸除考虑防洪影响外，尚需深入研究河道生态需水、人畜饮水、农业灌溉、航运等一系列生态及水资源问题。

5 四口建闸的管理

四口建闸工程在湖北境内，其调度运用涉及到湖北、湖南两省，必然会带来相应的管理问题。对1958年建成的调弦闸的调度运用，长办长综（58）字第5432号函明确规定:当监利水位达到36.00m，根据上游水情水位将继续上涨，有可能超过监利1954年实际水位36.57m时，调弦口扒口分洪。1998年7月2日监利水位已达36.48m，预报将达到并超过1954年实际水位，湖北省防汛抗旱指挥部以鄂汛字［1998］17号文上报长江防汛总指挥部要求调弦口扒口分洪，但由于湖北、湖南两省在扒口分洪问题上意见的分歧，调弦口没有被运用。监利水位最终达到38.31m，为有史以来最高水位。而虎渡河的南闸自建成以来，已花费了大量的费用进行日常维护、维修、管理等，1998年大水后，又进行了整险加固。四口一旦建闸，其运行管理费用将很高。

6 主要看法与建议

6.1 洞庭湖洪水治理统一安排

四口建闸控制是为了减少长江入洞庭湖的水沙，延缓洞庭湖的淤积，降低湖区高洪水位。三峡水库2003年蓄水运用以来，加之上游来沙减少，宜昌站年输沙量只有1.0亿t左右，比多年平均输沙量减少约80%;三口入洞庭湖沙量约0.2亿t，较多年平均入湖沙量减少约85%。分析研究表明，随着三峡水库蓄水运用后中下游河湖冲淤变化，三口分流分沙比将进一步减少，长江干流进入洞庭湖的水沙也会减少，对洞庭湖区的防洪将起到积极的作用。

洞庭湖洪水除来自四口外，还来自四水及区间。根据洞庭湖年最大组合入湖最大洪峰3、7、15、30、60d洪量的地区组成统计成果分析，汛期入湖水量四口、四水分别占46%、47%，而7d和3d洪量、洪峰流量，四口则分别占31%、28%和26%。由于洞庭湖高洪时仍以四水来水为主，因此，四水洪水控制对洞庭湖防洪至关重要。近期应采取三峡工程、四水洪水控制以及分蓄洪区等综合防洪措施。

6.2 建闸的必要性

计算结果表明，三峡工程建成运行后50a，当枝城流量为51000m3/s时，三口分流总量由建库前的14900m3/s减至7370m3/s;其中松滋口分流量减为4740m3/s，比建库前减少1660m3/s;太平口分流量减为1940m3/s，比建库前减少360m3/s;藕池口分流量仅剩690m3/s，比建库前减少5510m3/s。藕池口分流量衰减最为严重，在藕池河建闸对洞庭湖的防洪作用不大。

三峡工程建成运行一段时间后，当新厂流量小于24600m3/s时（相应水位为35.20m），藕池口将断流。从这方面来看，三峡工程建成后，为保障藕池河下游灌溉引水以及航运等，将来有可能需加大藕池口分流，藕池口建闸已无必要。由于三峡工程建成后河道冲淤变化影响因素多，加之江湖关系的复杂性，松滋口建闸需在三峡工程建成投入运行一段时期，对泥沙冲淤研究成果较有把握后实施。另外，只有在河道冲淤稳定后，才能确定相应工程设计，如闸址、闸底板高程等。考虑到四口一旦建闸控制其运行管理费用高，还需结合其防洪效益进行相应的技术经济分析论证。

6.3 尚需深入研究的问题

（1）生态环境及水资源问题。以往着重研究的是河道冲淤变化及防洪问题，而对建闸控制引起的生态环境及水资源等相关问题研究较少。荆南四河属季节性河道，径流变差系数较大，河流生态需水具有周期性特征。因此，为保证河流的生态需水，不能以一个固定的基流作为闸的控制条件，应对控制流量进行深入研究，以满足不同时期河流生态需水以及航运、灌溉等需水要求。

（2）松滋口建闸与澧水错峰调度问题。如果松滋口建闸与澧水进行错峰调度，应进一步研究其调度运用方式、调度权限等。原则上应以长江主要控制站防汛特征水位为控制条件，在不影响长江干流防洪的前提下，实施松、澧错峰调度。

总之，四口建闸有利有弊，问题复杂，一时难以确定，许多问题尚需结合三峡工程运行后的河道冲淤变化及江湖关系变化进行深入研究。当前应针对四口水系洪水威胁严重、堤防的抗洪能力较弱、实现有计划分蓄洪困难、内涝渍灾严重、冬春季河道断流及水污染严重、人畜饮水困难、水资源短缺及水利管理落后等问题，对四口水系进行综合规划和治理。

作者简介: 梅金焕，男，湖北省防汛抗旱指挥部办公室副总工程师，教授级高级工程师。