长江与洞庭湖关系演变与调控

1、中国水利水电科学研究院中国水利水电科学研究院胡春宏胡春宏 张双虎张双虎2016年年9月月13日日长江与洞庭湖关系演变与调控长江与洞庭湖关系演变与调控报告提纲报告提纲洞庭湖综合治理措施洞庭湖综合治理措施长江与洞庭湖关系演变长江与洞庭湖关系演变21江湖关系定义江湖关系定义三峡水库运行前的江湖关系三峡水库运行前的江湖关系三峡水库运行后的江湖关系三峡水库运行后的江湖关系未来江湖关系演变趋势未来江湖关系演变趋势洞庭湖位置示意图洞庭湖位置示意图u洞庭湖地位：洞庭湖地位： 中国第二大淡水湖泊中国第二大淡水湖泊 长江中下游重要调洪场所长江中下游重要调洪场所 长江中下游重要水源地长江中下游重要水源地 国际重要湿

2、地国际重要湿地 湖区百姓赖以生存的基础湖区百姓赖以生存的基础水位水位面积曲线（面积曲线（2625km2）水位水位容积容积曲线（曲线（234亿亿m3）u江湖关系定义江湖关系定义： 连通的江湖之间的相互作用，包括连通的江湖之间的相互作用，包括江江湖水量交换湖水量交换、河床河床湖盆的冲淤变化湖盆的冲淤变化及其水文、生态、环境效应。长江与洞庭及其水文、生态、环境效应。长江与洞庭湖关系主要表征有：湖关系主要表征有：（1 1）荆江河段冲荆江河段冲淤淤及其及其水位流量关系变化水位流量关系变化（2 2）长江分流入洞庭湖长江分流入洞庭湖水沙水沙的的变化变化（3 3）荆南四河的荆南四河的冲冲淤淤变化变化（4 4）

3、洞庭湖冲淤及水文情势洞庭湖冲淤及水文情势变化变化（5 5）城汉城汉河段河段冲淤冲淤及其水位及其水位流量流量关系关系变化变化江湖江湖关系关系演变演变是是影响洞庭湖治理、开发与保护策略的重要影响洞庭湖治理、开发与保护策略的重要因素因素。荆荆江江虎虎渡渡河河太平口太平口华华容容河河调弦口调弦口p 近代江湖格局形成近代江湖格局形成 1542年荆江大堤形成，年荆江大堤形成，太平口太平口、调弦口调弦口分流入湖；分流入湖； 1860年藕池口冲开、年藕池口冲开、1870年松滋年松滋口冲开，形成以口冲开，形成以“四口分流入湖四口分流入湖”为标志的近代江湖格局。为标志的近代江湖格局。四口分流四口分流入湖水量入湖水

4、量持续增加持续增加四四口分流口分流入湖水量入湖水量持续减少持续减少四四口分流口分流入湖水量入湖水量持续减少持续减少湖区湖区910月份月份水位消落速度加快水位消落速度加快18601870年年20世纪世纪3040年代年代2003年年 近代江湖格局形成后，近代江湖格局形成后，以以入入湖水沙量湖水沙量为标志，可以将为标志，可以将江湖关江湖关系系演变分为演变分为“两种状态、三个阶段两种状态、三个阶段”。 u江湖关系演变的阶段划分江湖关系演变的阶段划分状态状态一一第一第一个阶段个阶段状态二状态二第二个阶段第二个阶段状态二状态二第三个阶段第三个阶段 （1 1）荆江河段荆江河段普遍冲刷、中枯流量水位下降普遍冲

5、刷、中枯流量水位下降 （2 2）荆南三口分流分沙量显著减少、断流天数荆南三口分流分沙量显著减少、断流天数增加增加 （3 3）荆南三河累积性淤积、洪水位不断荆南三河累积性淤积、洪水位不断抬高抬高 （4 4）洞庭湖淤积洞庭湖淤积萎缩萎缩、洪水位抬高、洪水位抬高 （5 5）城城汉河段累积性淤积、同流量水位汉河段累积性淤积、同流量水位抬高抬高u 三峡水库运行前的江湖关系演变特征三峡水库运行前的江湖关系演变特征 总体变化趋势是总体变化趋势是逐渐趋缓逐渐趋缓，洞庭湖治理以洞庭湖治理以防洪防洪为主。为主。u 荆江河段冲刷、城汉河段淤积荆江河段冲刷、城汉河段淤积阶段阶段宜枝河段宜枝河段上荆江上荆江下荆江下荆江

6、荆江河段荆江河段城汉河段城汉河段1975-1996-13498-237703410-20360273801996-19983448-25583303745-99601998-2002-4350-8352-1837-10189-669419752002-14400-346804876-2980410726三峡水库蓄水前长江干流泥沙冲淤量三峡水库蓄水前长江干流泥沙冲淤量 单位：万单位：万m m3 36000600010000100002000020000-2.41-2.07-2.07-0.67-0.67沙市沙市水文站水文站10000100002 20000000040000400001.981.6

7、21.46螺螺山水文站山水文站u 三口分流分沙量减少三口分流分沙量减少三峡水库运用前荆南三口年分流量过程三峡水库运用前荆南三口年分流量过程n 1999-2002年与年与1959-1966年相年相比，三口年均分流量减少比，三口年均分流量减少706亿亿m3，减少了，减少了53%n 藕池河藕池河减少最多，减少了减少最多，减少了471亿亿m3n 1967-1972年年下荆江裁弯下荆江裁弯是三是三口分流减少的主因。口分流减少的主因。阶段阶段枝城枝城松滋河松滋河虎渡河虎渡河藕池河藕池河三口合计三口合计分流比分流比1959-19664595490.6215.4625.31331.429.0%1967-197

8、24287445.5185.8390.31021.623.8%1973-19804430426.9159.9225.7812.618.3%1981-19984459379.1134.8190703.915.8%1999-20024403344.9125.6154.7625.214.2%不同阶段荆南三口分流量统计不同阶段荆南三口分流量统计 单位单位: :亿亿m m3 3荆南三口分沙量变化荆南三口分沙量变化18497150041105093005670 1999-2002年与年与1959-1966年相比，荆南三口分沙量年相比，荆南三口分沙量减减少少12827万万t，减少近，减少近70%。u 三口分

9、流分沙量减少三口分流分沙量减少u 荆南三河累积性淤积荆南三河累积性淤积 洪水挟大量泥沙入湖，加之洞庭湖洪水顶托，大量泥沙淤积在荆南三河洪水挟大量泥沙入湖，加之洞庭湖洪水顶托，大量泥沙淤积在荆南三河 1952-2003年荆南三河累计年荆南三河累计淤积淤积泥沙泥沙6.5亿亿m3，占占同期三口输沙量的同期三口输沙量的13% 其中松滋河、虎渡河、松虎洪道、藕池河淤分别占总淤积量的其中松滋河、虎渡河、松虎洪道、藕池河淤分别占总淤积量的26.2%、13.2%、6.6%、53.9% 荆南三河洪水逐渐抬高，断流时间提前、延长荆南三河洪水逐渐抬高，断流时间提前、延长u 三口断流时间延长三口断流时间延长时段时段多

10、年平均年断流天数多年平均年断流天数断流时枝城相应流量断流时枝城相应流量 （m3/s）沙道观沙道观弥陀寺弥陀寺藕池藕池(管管)藕池藕池(康康)沙道观沙道观弥陀寺弥陀寺藕池藕池(管管)藕池藕池(康康)1959-196603517213/42923925130701967-19720380241/34704958159501973-19807170145258466051807790183501981-1998167152161251859076808290176001999-20021891701922351030076501027016530 三口五站中，除三口五站中，除新江口站新江口站外其余四

11、站全部断流；断流时间逐渐延长，藕外其余四站全部断流；断流时间逐渐延长，藕池河在池河在9月份就开始断流月份就开始断流，断流时间断流时间8个月个月。荆南三口断流时间统计荆南三口断流时间统计u 洞庭湖淤积萎缩，调洪能力下降洞庭湖淤积萎缩，调洪能力下降 19592002年，洞庭湖淤积泥沙年，洞庭湖淤积泥沙44.26亿亿t，年均淤积年均淤积1.06亿亿t； 西洞庭湖西洞庭湖淤高淤高45m、南洞庭湖、东洞庭湖平均、南洞庭湖、东洞庭湖平均淤高约淤高约1.9m; 泥沙淤积和围湖造田等影响，洞庭湖严重萎缩。泥沙淤积和围湖造田等影响，洞庭湖严重萎缩。1954年以来洞庭湖最年以来洞庭湖最大水域面积大水域面积减少减少

12、1290km2，容积，容积减少减少101亿亿m3，分别减少，分别减少33%、38%。三峡水库运行前洞庭湖典型站年平均水位变化三峡水库运行前洞庭湖典型站年平均水位变化 洞庭湖年水位无明显变化趋势，略有抬高洞庭湖年水位无明显变化趋势，略有抬高。 （1 1）荆江河段荆江河段冲刷加剧，城汉河段由淤转冲冲刷加剧，城汉河段由淤转冲 （2 2）荆南三口分流分沙荆南三口分流分沙量量锐减锐减 （3 3）荆南三荆南三河河发生暂时性冲刷发生暂时性冲刷 （4 4）洞庭湖水位降低、）洞庭湖水位降低、9-109-10月份消落幅度加大月份消落幅度加大u 三峡水库运用后江湖关系演变特征三峡水库运用后江湖关系演变特征洞庭湖治理

13、以洞庭湖治理以防洪与兴利防洪与兴利并举。并举。u 长江上游来水来沙变化长江上游来水来沙变化 43383991三峡水库运行后三峡水库运行后入库入库水量变化水量变化三峡水库运行前后入库沙量变化三峡水库运行前后入库沙量变化 三峡水库运行后（三峡水库运行后（2003-2012年）长江上游来水减少了年）长江上游来水减少了347亿亿m3，减少，减少8%，来，来沙量减少（与沙量减少（与1990年前比）年前比）2.94亿亿t，减少，减少61%。4.8亿亿t3.57亿亿t1.86亿亿t三峡水库对径流过程的调蓄三峡水库对径流过程的调蓄 2003-2012年的年的9-10月，三峡水月，三峡水库蓄水库蓄水100亿亿m

14、3；2008-2012年年的的9-10月水库蓄水月水库蓄水160亿亿m3 与三峡水库运行前相比，宜昌与三峡水库运行前相比，宜昌站输沙站输沙0.47亿亿t，减少了减少了90%u 荆荆江河段冲刷加剧，城汉河段由淤转冲江河段冲刷加剧，城汉河段由淤转冲 三峡水库运行前后长江干流冲淤变化三峡水库运行前后长江干流冲淤变化 20032014年，荆江河段累计年，荆江河段累计冲刷冲刷7.92亿亿t，城汉河段累计冲刷，城汉河段累计冲刷2.19亿亿t, 荆荆江河段年均冲刷量是江河段年均冲刷量是19752002年年的的6倍倍 荆荆江河段江河段平均冲深平均冲深2.13m，深泓，深泓最大最大冲深冲深16.5m(调关河段调

15、关河段)沙市沙市水文站水文站螺山螺山水文站水文站u 荆南三口分流分沙锐减荆南三口分流分沙锐减 2003-2012年荆南三口年均分流年荆南三口年均分流493.2亿亿m3，较，较1991-2000年平均年平均值值减少减少129亿亿m3，减少了，减少了21% 8-9月份分流量减少最大月份分流量减少最大 10月份降低幅度最大月份降低幅度最大三峡水库运行后三口年均分流量变化三峡水库运行后三口年均分流量变化三峡水库运行后三口月平均分流量变化三峡水库运行后三口月平均分流量变化荆南三口分流量减少定量评估荆南三口分流量减少定量评估2008-2012年与年与1991-2002年相年相比，比，三口分流三口分流减少减

16、少129亿亿m3. 长江上游来水偏枯对三口分流量的影响长江上游来水偏枯对三口分流量的影响阶段阶段枝城枝城荆南三口荆南三口枝城枝城荆南三口荆南三口备注备注1991-20024338.0 622.3 4245.0 583.8 不含19982003-20124092.0 493.2 4212.0 527.7 不含2006相差相差-246.0 -129.1 -33.0 -56.1 1991-20024338.0 622.3 4189.0 562.1 不含1998、19992008-20124164.0 493.8 4164.0 493.8 相差相差-174.0 -128.5 -25.0 -68.3 三

17、峡水库运行后三峡水库运行后三峡水库运行前三峡水库运行前2008 4280.8 528.7 1996 4267.3 628.4 2009 4043.2 444.9 2002 4005.0 521.8 2010 4194.2 566.0 2001 4199.5 493.1 2011 3577.6 276.4 1997 3644.0 421.0 2012 4724.4 653.1 2000 4787.4 684.7 平均4164.0 493.8 平均4180.6 549.8 三峡水库运行前后荆南三口分流量统计三峡水库运行前后荆南三口分流量统计 单位单位: :亿亿m m3 3 三峡水库运行前三峡水库运

18、行前后，在后，在枝城来水枝城来水相差不大相差不大的前提的前提下，三口年均下，三口年均分分流量减少流量减少6070亿亿m3 荆江和荆南三河冲淤变化对分流量影响荆江和荆南三河冲淤变化对分流量影响u 分流能力分流能力是指某一枝城流量三口分流量，可以表征荆江河道和荆南是指某一枝城流量三口分流量，可以表征荆江河道和荆南三河冲淤对三口分流量的影响。三河冲淤对三口分流量的影响。三峡水库运行前后荆南三河分流能力对比三峡水库运行前后荆南三河分流能力对比中小流量下分流能力对比中小流量下分流能力对比u 枝城流量小于枝城流量小于25000m3/s时时三口分流能力降低，大于三口分流能力降低，大于25000m3/s时分流

19、时分流能力增加；能力增加；u 由于由于地形冲淤变化地形冲淤变化，2008-2012年荆南三口年荆南三口年均分流量减少年均分流量减少20亿亿m3。 三峡水库对径流过程调蓄对分流量影响三峡水库对径流过程调蓄对分流量影响u 荆南三口分流量与枝城来水量呈一荆南三口分流量与枝城来水量呈一元二次正相关，三峡水库对元二次正相关，三峡水库对中小洪中小洪水调蓄水调蓄和和汛后兴利蓄水汛后兴利蓄水降低三口分降低三口分流量流量u 枯水期增泄水位抬高与地形冲刷水枯水期增泄水位抬高与地形冲刷水位降低抵消，位降低抵消，增泄对分流量增加作增泄对分流量增加作用不大用不大枝城水量与三口分流量相关关系枝城水量与三口分流量相关关系u

20、 三峡水库对径流过程的调蓄，三峡水库对径流过程的调蓄，2008-2012年荆南三口年荆南三口年均分流量减少年均分流量减少45亿亿m320162016年三峡水库兴利蓄水对三口分流量的影响年三峡水库兴利蓄水对三口分流量的影响三峡水库三峡水库蓄水后蓄水后u 湖湖区水位降低、区水位降低、9-109-10月份消落加快月份消落加快目平湖南咀站目平湖南咀站南洞南洞庭杨柳潭庭杨柳潭东洞庭城陵矶东洞庭城陵矶三峡水库运行前后三峡水库运行前后年水位年水位过程过程三峡水库运行前后三峡水库运行前后月水位月水位对比对比蓄水蓄水期期三峡水库三峡水库蓄水后蓄水后 三峡水库运用后，东、南三峡水库运用后，东、南洞庭湖和目平湖多年

21、平均洞庭湖和目平湖多年平均水位分别水位分别降低降低0.02、0.19和和0.33m 2008-2012年与年与1980-2002年年相比相比,9-10月水位消落深度月水位消落深度增加增加1.5m 三峡水库运用后三峡水库运用后10月下旬月下旬水位与运用前水位与运用前11月下旬水位月下旬水位接近，接近，枯水期枯水期提前提前1个个月月 u 三口洪道发生暂时冲刷三口洪道发生暂时冲刷2003-2006年年2006-2009年年2009-2011年年2003-2011年年松滋河-1598499-2421-3520虎渡河-615-320-558-1493松虎洪道-1238-94596-736藕池河-3099

22、501280-1769三峡水库蓄水后荆南三河冲淤统计三峡水库蓄水后荆南三河冲淤统计 单位单位: :万万m m3 3 松滋河、虎渡河松滋河、虎渡河冲刷；冲刷； 松虎洪道、藕池河松虎洪道、藕池河2009年年前冲刷前冲刷、2009年后淤积年后淤积u 洞庭湖淤积减缓洞庭湖淤积减缓 洞庭湖区由淤积转冲洞庭湖区由淤积转冲，少量淤积主要，少量淤积主要集中在南洞庭湖西部和洞庭湖南部，集中在南洞庭湖西部和洞庭湖南部，其余以冲刷其余以冲刷为主为主 三峡水库蓄水后洞庭湖年均淤积三峡水库蓄水后洞庭湖年均淤积226万万t，较三峡水库蓄水前，较三峡水库蓄水前减少减少95%以上以上2003-20112003-2011年洞庭

23、湖淤分布年洞庭湖淤分布u 模型计算条件模型计算条件长江上游大型梯级水库分布长江上游大型梯级水库分布 考虑考虑16座座水库联合运行，且乌东德、白水库联合运行，且乌东德、白鹤滩在鹤滩在2020年年前后投入运行前后投入运行 90水沙水沙系列（系列（1991-2000年），以年），以10年为年为一周期滚动计算一周期滚动计算 中国水科院一维江湖水沙数学模型中国水科院一维江湖水沙数学模型 江湖关系演变趋势总体江湖关系演变趋势总体同三同三峡水库蓄水后峡水库蓄水后，但变化幅度，但变化幅度逐渐趋缓逐渐趋缓u 荆江河道长期持续冲刷荆江河道长期持续冲刷 三峡水库运行三峡水库运行100年内年内，坝，坝下河段将持续冲刷

24、，宜昌至下河段将持续冲刷，宜昌至城陵矶河段累计冲刷城陵矶河段累计冲刷15.5亿亿m3，其中，其中2062年后冲刷缓年后冲刷缓慢慢 2012-2052年沙市站年沙市站6000m3/s、20000m3/s和和30000m3/s流流量量对应水位累计分别对应水位累计分别降低降低1.42m、0.89m和和0.42m15.28宜城宜城- -城陵矶河段未来泥沙冲淤量城陵矶河段未来泥沙冲淤量未来沙市站水位流量关系变化未来沙市站水位流量关系变化u 三口分流分沙持续减少三口分流分沙持续减少 三峡水库运行后第三峡水库运行后第5 5个个1010年平均年平均与建库前与建库前9090系列相比，三口分流系列相比，三口分流减

25、少减少122122亿亿m m3 3，减少了，减少了19%19% 19911991年典型水文年，年典型水文年，20522052年与现年与现状状20122012年相比，荆南三口分流量年相比，荆南三口分流量减少减少7070亿亿m m3 3 ，减少了，减少了12%12%；与实；与实测测19911991年相比年相比减少减少140140亿亿m m3 3 ，减，减少了少了21%21%荆南三口未来分流量预测（荆南三口未来分流量预测（19911991年典型）年典型）荆南三口未来分流量预测（荆南三口未来分流量预测（9090系列平均）系列平均）u 湖区湖区9-109-10月份水位降低显著月份水位降低显著 1991年

26、水文年，年水文年，2052年与年与现状现状2012年相比，年相比，9-10月份七里山站水位分月份七里山站水位分别别降低降低1.82m、0.95m；与；与1991年年实测相比分别实测相比分别降低降低3.71m、5.31m七里山站未来湖区水位变化（七里山站未来湖区水位变化（19911991年典型）年典型）南咀未来湖区水位变化（南咀未来湖区水位变化（19911991年典型）年典型）报告提纲报告提纲洞庭湖综合治理措施洞庭湖综合治理措施长江与洞庭湖关系演变长江与洞庭湖关系演变21松滋河疏浚建闸松滋河疏浚建闸城陵城陵矶综合枢纽建设矶综合枢纽建设 松松滋河滋河综合治理工程措施：综合治理工程措施：u 松滋口建

27、闸松滋口建闸u 松滋东支松滋东支( (瓦窑河以上瓦窑河以上) )、中、中支自治局河疏浚；支自治局河疏浚；u 松松滋西支大湖口河平原水库滋西支大湖口河平原水库建设建设u 引河引河开挖开挖松滋河综合治理工程示意图松滋河综合治理工程示意图 工程工程方案方案:u 松松滋闸最大过流能力滋闸最大过流能力11000m3/su 疏浚后当枝城流量疏浚后当枝城流量6000m3/s时，松时，松滋河分流量达滋河分流量达400m3/s;u 总疏浚泥沙量总疏浚泥沙量6200万万m3;31.0m31m30m27.4m26.2m26.2m 总体总体定位定位“错峰不控洪错峰不控洪、调枯不断流调枯不断流”。 通常情况通常情况闸门

28、全开敞泄闸门全开敞泄，汛期汛期相机实施相机实施松滋河来水与澧水洪水松滋河来水与澧水洪水错峰错峰调度调度，枯水期，枯水期增加增加分流分流入湖水量入湖水量”。u 松松滋闸运行调度原则滋闸运行调度原则u 松松滋闸疏浚建闸作用滋闸疏浚建闸作用 松滋河疏浚建闸对提高湖区枯水期水位作用有限。松滋河疏浚建闸对提高湖区枯水期水位作用有限。u 枢纽枢纽闸址闸址 枢纽位于洞庭湖出口河段七里山水文站附近，上距洞庭湖枢纽位于洞庭湖出口河段七里山水文站附近，上距洞庭湖一桥一桥1.1km,下距拟建的洞庭湖二桥下距拟建的洞庭湖二桥2.1km，即，即七里山坝址七里山坝址。长长江江洞洞庭庭湖湖枢纽枢纽城陵矶枢纽位置示意图城陵矶枢纽位置示意图七里七里山坝址山坝址3420mu枢纽布置枢纽布置 城陵矶枢纽是一个城陵矶枢纽是一个全闸工程全闸工程，轴线全长约，轴线全长约3420m。从左到右。从左到右依次布置：左岸溢流明渠段、左岸泄水闸段、船闸段、右岸泄依次布置：左岸溢流明渠段、左岸泄水闸段、船闸段、右岸泄水闸段、鱼道及右岸连接段。水闸段、鱼道及右岸连接段。u 枢纽调度原则枢纽调度原则 48月闸门全开敞泄，保持洞庭湖调洪蓄洪能力月闸门全开敞泄，保持洞庭湖调洪蓄洪能力 调控畅洪调控畅洪 缓解长江上游控制性枢纽蓄水对洞庭湖枯期水位的影响缓解长江上游控制性枢纽蓄水对洞庭