长江与洞庭湖关系演变与调控

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中国水利水电科学研究院胡春宏张双虎2016年9月13日长江与洞庭湖关系演变与调控报告提纲洞庭湖综合治理措施长江与洞庭湖关系演变21江湖关系定义三峡水库运行前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1.1洞庭湖基本情况

洞庭湖位置示意图洞庭湖地位：

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水源地国际重要湿地湖区百姓赖以生存的基础水位~面积曲线（2625km2）水位~容积曲线（234亿m3）1.2江湖关系定义江湖关系定义：

连通的江湖之间的相互作用，包括江湖水量交换、河床湖盆的冲淤变化及其水文、生态、环境效应。长江与洞庭湖关系主要表征有：（1）荆江河段冲淤及其水位流量关系变化（2）长江分流入洞庭湖水沙的变化（3）荆南四河的冲淤变化（4）洞庭湖冲淤及水文情势变化（5）城汉河段冲淤及其水位流量关系变化江湖关系演变是影响洞庭湖治理、开发与保护策略的重要因素。1.2江湖关系定义

荆江虎渡河太平口华容河调弦口近代江湖格局形成1542年荆江大堤形成，太平口、调弦口分流入湖；1860年藕池口冲开、1870年松滋口冲开，形成以“四口分流入湖”为标志的近代江湖格局。1.2江湖关系定义四口分流入湖水量持续增加四口分流入湖水量持续减少四口分流入湖水量持续减少湖区9~10月份水位消落速度加快1860~1870年20世纪30~40年代2003年

近代江湖格局形成后，以入湖水沙量为标志，可以将江湖关系演变分为“两种状态、三个阶段”。

江湖关系演变的阶段划分状态一第一个阶段状态二第二个阶段状态二第三个阶段1.3三峡水库运前的江湖关系（1）荆江河段普遍冲刷、中枯流量水位下降（2）荆南三口分流分沙量显著减少、断流天数增加（3）荆南三河累积性淤积、洪水位不断抬高（4）洞庭湖淤积萎缩、洪水位抬高（5）城汉河段累积性淤积、同流量水位抬高

三峡水库运行前的江湖关系演变特征

总体变化趋势是逐渐趋缓，洞庭湖治理以防洪为主。1.3三峡水库运行前的江湖关系荆江河段冲刷、城汉河段淤积阶段宜枝河段上荆江下荆江荆江河段城汉河段1975-1996-13498-237703410-20360273801996-19983448-25583303745-99601998-2002-4350-8352-1837-10189-66941975~2002-14400-346804876-2980410726三峡水库蓄水前长江干流泥沙冲淤量单位：万m360001000020000-2.41-2.07-0.67沙市水文站1000020000400001.981.621.46螺山水文站1.3三峡水库运行前的江湖关系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1999-2002年与1959-1966年相比，三口年均分流量减少706亿m3，减少了53%藕池河减少最多，减少了471亿m31967-1972年下荆江裁弯是三口分流减少的主因。阶段枝城松滋河虎渡河藕池河三口合计分流比1959-19664595490.6215.4625.31331.429.0%1967-19724287445.5185.8390.31021.623.8%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单位:亿m31.3三峡水库运行前的江湖关系荆南三口分沙量变化18497150041105093005670

1999-2002年与1959-1966年相比，荆南三口分沙量减少12827万t，减少近70%。三口分流分沙量减少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1952-2003年荆南三河累计淤积泥沙6.5亿m3，占同期三口输沙量的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1.3三峡水库运行前的江湖关系三口断流时间延长时段多年平均年断流天数断流时枝城相应流量（m3/s）沙道观弥陀寺藕池(管)藕池(康)沙道观弥陀寺藕池(管)藕池(康)1959-196603517213/42923925130701967-19720380241/34704958159501973-19807170145258466051807790183501981-1998167152161251859076808290176001999-20021891701922351030076501027016530

三口五站中，除新江口站外其余四站全部断流；断流时间逐渐延长，藕池河在9月份就开始断流，断流时间8个月。荆南三口断流时间统计1.3三峡水库运行前的江湖关系洞庭湖淤积萎缩，调洪能力下降

1959~2002年，洞庭湖淤积泥沙44.26亿t，年均淤积1.06亿t；西洞庭湖淤高4~5m、南洞庭湖、东洞庭湖平均淤高约1.9m;泥沙淤积和围湖造田等影响，洞庭湖严重萎缩。1954年以来洞庭湖最大水域面积减少1290km2，容积减少101亿m3，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洞庭湖年水位无明显变化趋势，略有抬高。1.4三峡水库运行后的江湖关系（1）荆江河段冲刷加剧，城汉河段由淤转冲（2）荆南三口分流分沙量锐减（3）荆南三河发生暂时性冲刷（4）洞庭湖水位降低、9-10月份消落幅度加大

三峡水库运用后江湖关系演变特征洞庭湖治理以防洪与兴利并举。1.4三峡水库运行后的江湖关系长江上游来水来沙变化

43383991三峡水库运行后入库水量变化三峡水库运行前后入库沙量变化三峡水库运行后（2003-2012年）长江上游来水减少了347亿m3，减少8%，来沙量减少（与1990年前比）2.94亿t，减少61%。4.8亿t3.57亿t1.86亿t三峡水库对径流过程的调蓄2003-2012年的9-10月，三峡水库蓄水100亿m3；2008-2012年的9-10月水库蓄水160亿m3与三峡水库运行前相比，宜昌站输沙0.47亿t，减少了90%1.4三峡水库运行后的江湖关系

荆江河段冲刷加剧，城汉河段由淤转冲

三峡水库运行前后长江干流冲淤变化2003~2014年，荆江河段累计冲刷7.92亿t，城汉河段累计冲刷2.19亿t,荆江河段年均冲刷量是1975~2002年的6倍荆江河段平均冲深2.13m，深泓最大冲深16.5m(调关河段)沙市水文站螺山水文站1.4三峡水库运行后的江湖关系荆南三口分流分沙锐减

2003-2012年荆南三口年均分流493.2亿m3，较1991-2000年平均值减少129亿m3，减少了21%8-9月份分流量减少最大10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月平均分流量变化荆南三口分流量减少定量评估2008-2012年与1991-2002年相比，三口分流减少129亿m3.1.4三峡水库运行后的江湖关系长江上游来水偏枯对三口分流量的影响阶段枝城荆南三口枝城荆南三口备注1991-20024338.0622.34245.0583.8不含19982003-20124092.0493.24212.0527.7不含2006相差-246.0-129.1-33.0-56.11991-20024338.0622.34189.0562.1不含1998、19992008-20124164.0493.84164.0493.8相差-174.0-128.5-25.0-68.3三峡水库运行后三峡水库运行前20084280.8528.719964267.3628.420094043.2444.920024005.0521.820104194.2566.020014199.5493.120113577.6276.419973644.0421.020124724.4653.120004787.4684.7平均4164.0493.8平均4180.6549.8三峡水库运行前后荆南三口分流量统计单位:亿m3三峡水库运行前后，在枝城来水相差不大的前提下，三口年均分流量减少60~70亿m31.4三峡水库运行后的江湖关系荆江和荆南三河冲淤变化对分流量影响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中小流量下分流能力对比枝城流量小于25000m3/s时三口分流能力降低，大于25000m3/s时分流能力增加；由于地形冲淤变化，2008-2012年荆南三口年均分流量减少20亿m3。1.4三峡水库运行后的江湖关系三峡水库对径流过程调蓄对分流量影响荆南三口分流量与枝城来水量呈一元二次正相关，三峡水库对中小洪水调蓄和汛后兴利蓄水降低三口分流量枯水期增泄水位抬高与地形冲刷水位降低抵消，增泄对分流量增加作用不大枝城水量与三口分流量相关关系三峡水库对径流过程的调蓄，2008-2012年荆南三口年均分流量减少45亿m3

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2016年三峡水库兴利蓄水对三口分流量的影响三峡水库蓄水后1.4三峡水库运行后的江湖关系1.4三峡水库运行后的江湖关系

湖区水位降低、9-10月份消落加快目平湖南咀站南洞庭杨柳潭东洞庭城陵矶三峡水库运行前后年水位过程三峡水库运行前后月水位对比蓄水期三峡水库蓄水后三峡水库运用后，东、南洞庭湖和目平湖多年平均水位分别降低0.02、0.19和0.33m2008-2012年与1980-2002年相比,9-10月水位消落深度增加1.5m三峡水库运用后10月下旬水位与运用前11月下旬水位接近，枯水期提前1个月

1.4三峡水库运行后的江湖关系三口洪道发生暂时冲刷2003-2006年2006-2009年2009-2011年2003-2011年松滋河-1598499-2421-3520虎渡河-615-320-558-1493松虎洪道-1238-94596-736藕池河-3099501280-1769三峡水库蓄水后荆南三河冲淤统计单位:万m3松滋河、虎渡河冲刷；松虎洪道、藕池河2009年前冲刷、2009年后淤积洞庭湖淤积减缓洞庭湖区由淤积转冲，少量淤积主要集中在南洞庭湖西部和洞庭湖南部，其余以冲刷为主

三峡水库蓄水后洞庭湖年均淤积226万t，较三峡水库蓄水前减少95%以上2003-2011年洞庭湖淤分布1.5未来江湖关系演变趋势预测模型计算条件长江上游大型梯级水库分布考虑16座水库联合运行，且乌东德、白鹤滩在2020年前后投入运行90水沙系列（1991-2000年），以10年为一周期滚动计算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同三峡水库蓄水后，但变化幅度逐渐趋缓1.5未来江湖关系演变趋势预测荆江河道长期持续冲刷三峡水库运行100年内，坝下河段将持续冲刷，宜昌至城陵矶河段累计冲刷15.5亿m3，其中2062年后冲刷缓慢2012-2052年沙市站6000m3/s、20000m3/s和30000m3/s流量对应水位累计分别降低1.42m、0.89m和0.42m15.28宜城-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1.5未来江湖关系演变趋势预测三口分流分沙持续减少三峡水库运行后第5个10年平均与建库前90系列相比，三口分流减少122亿m3，减少了19%1991年典型水文年，2052年与现状2012年相比，荆南三口分流量减少70亿m3，减少了12%；与实测1991年相比减少140亿m3，减少了21%荆南三口未来分流量预测（1991年典型）荆南三口未来分流量预测（90系列平均）1.5未来江湖关系演变趋势预测湖区9-10月份水位降低显著1991年水文年，2052年与现状2012年相比，9-10月份七里山站水位分别降低1.82m、0.95m；与1991年实测相比分别降低3.71m、5.31m七里山站未来湖区水位变化（1991年典型）南咀未来湖区水位变化（1991年典型）报告提纲洞庭湖综合治理措施长江与洞庭湖关系演变21松滋河疏浚建闸城陵矶综合枢纽建设2.1洞庭湖面临的水安全问题2.2洞庭湖综合治理措施

松滋河综合治理工程措施：松滋口建闸松滋东支(瓦窑河以上)、中支自治局河疏浚；松滋西支大湖口河平原水库建设引河开挖松滋河综合治理工程示意图

工程方案:松滋闸最大过流能力11000m3/s疏浚后当枝城流量6000m3/s时，松滋河分流量达400m3/s;总疏浚泥沙量6200万m3;31.0m31m30m27.4m26.2m26.2m2.3松滋河疏浚建闸2.3松滋河疏浚建闸总体定位“错峰不控洪、调枯不断流”。通常情况闸门全开敞泄，汛期相机实施松滋河来水与澧水洪水错峰调度，枯水期增加分流入湖水量”。

松滋闸运行调度原则

松滋闸疏浚建闸作用

松滋河疏浚建闸对提高湖区枯水期水位作用有限。2.4城陵矶综合枢纽建设

枢纽闸址

枢纽位于洞庭湖出口河段七里山水文站附近，上距洞庭湖一桥1.1km,下距拟建的洞庭湖二桥2.1km，即七里山坝址。长江洞庭湖枢纽城陵矶枢纽位置示意图七里山坝址3420m2.4城陵矶综合枢纽建设枢纽布置

城陵矶枢纽是一个全闸工程，轴线全长约3420m。从左到右依次布置：左岸溢流明渠段、左岸泄水闸段、船闸段、右岸泄水闸段、鱼道