三峡水库调蓄作用下荆江三口逆流现象成因解析

来源：核心期刊咨询网时间：2019-10-14 10:5312

摘要：摘要：荆江三口是长江干流分流至洞庭湖以减轻荆江河段防洪压力的重要洪道。2017年长江1号洪水期间，荆江三口出现历史罕见的江湖逆流现象。为探明三口逆流现象成因并揭示其在江湖防洪中的作用，基于大量原始数据，对比分析了近60 a来尤其是三峡水库蓄水以来主

　　摘要：荆江三口是长江干流分流至洞庭湖以减轻荆江河段防洪压力的重要洪道。2017年长江1号洪水期间，荆江三口出现历史罕见的江湖逆流现象。为探明三口逆流现象成因并揭示其在江湖防洪中的作用，基于大量原始数据，对比分析了近60 a来尤其是三峡水库蓄水以来主要洪水期间的分流情况，并通过分析2017年三口逆流期间主要口门控制站的来水情况、水位演进过程、洪道沿程比降及同期三峡水库调蓄操作，明确了发生三口逆流的充要条件。研究成果能够为科学调度长江中上游水库群、有效缓解洞庭湖区的防洪压力提供有益借鉴。

　　关 键 词：逆流现象; 负流量; 荆江三口; 三峡水库

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　　长江枝城至城陵矶河段通称荆江，长约347 km，中部以藕池口为界分为上荆江和下荆江。荆江地处长江冲积平原河流的上段，河道多弯，行洪不畅，超额洪水经年冲刷，在其南岸形成分流入洞庭湖的松滋河、虎渡河、藕池河和调弦河[1-2]，四河分流口分别为松滋口、太平口、藕池口和调弦口[3-4]，自1959年调弦口建闸封堵后，形成荆江三口洪道[5]。长江干流的水沙经三口洪道分入洞庭湖后纳入湖南四水，再经由城陵矶汇入长江干流，江湖关系颇为复杂。荆江三口河网及控制站分布情况如表1和图1所示。

　　荆江三口洪道的演进情况历来由各分流口控制站及监测断面进行观测，控制站主要包括新江口、沙道观、弥陀寺、康家岗和管家铺，监测断面主要包括陈家湾、太平口、新厂[1，5]。陈家湾站位于长江干流太平口口门上游约5.5 km处，太平口站位于太平口口门内2.3 km处，弥陀寺站位于虎渡河太平口口门下游7.2 km处;陈家湾站距弥陀寺站约12.7 km，太平口站距弥陀寺站约4.9 km。新厂站位于长江干流藕池口口门上游约6.2 km，管家铺站至口门约14.8 km，康家岗站至口门约13.4 km。新厂站至管家铺站距离约21.0 km，新厂站至康家岗站距离约19.6 km，康家岗站至三岔河站(藕池河出口河段)距离约102.7 km。

　　1 荆江三口分流变化情况

　　1.1 三口分流变化

　　自20世纪60年代以来，荆江河段经历了下荆江裁弯、葛洲坝水利枢纽截流、三峡水库蓄水等重要历史变化，三口分流情况随之改变。现有研究成果显示，近60 a来，荆江三口的演变大致可分为5个阶段[3，6-8]，各阶段起止时间及代表事件见表2。

　　重大水利事件的发生[9-10]和水利工程的实施[11-12]对三口分流变化产生了不同程度的影响[13-14]，例如，下荆江裁弯使荆江三口分流分沙受到不同程度的影响，且对距离裁弯处较近的藕池口影响大于距离较远的松滋口[8，15-17]。葛洲坝水利枢纽和三峡水库的建成投产则不同程度引起荆江河段来沙量减少，河道冲刷下切，流量水位降低，同时加大了口门进口处与干流河底的高程差，对三口分流具有一定阻碍作用，削弱了荆江三口的分流能力，但同时三口洪道口门的冲刷扩展又在一定程度上加强了三口分流能力，前者影响小于后者，从而导致三口分流能力有所加强[18-21]。各阶段长江枝城与荆江三口分流情况如表3所示。

　　第7期 冯宝飞，等：三峡水库调蓄作用下荆江三口逆流现象成因解析 人 民 长 江2019年 针对三峡蓄水以来的分流情况进行详细分析，表4統计了自2003年以来主要洪水期间的分流情况[5]。可以看出，三峡蓄水以来的三口洪道分流情况展现以下特点：① 三口总分流比随枝城洪峰流量增大而波动增加，但各口门有所差异，藕池口随枝城洪峰流量增大而增大的趋势最为明显，松滋口有所增大，太平口变化不明显;② 三峡水库蓄水运行以来，主要洪水期间三口总分流比有所增加，在洪峰流量基本相同的情况下，三口合计分流比由20%增加到25%左右，各口门增幅1.9%～3.9%，以藕池口增幅最大。

　　1.2 三口负流量现象统计分析

　　作为洞庭湖分蓄长江洪水的要塞，三口洪道各口门的分流情况历来备受关注，其出现罕见负流量现象应该引起足够重视。自三峡水库蓄水运行以来，三口洪道累计出现两次负流量现象：一次是2015年应对“东方之星”沉船事件期间;另一次是2017年“长江1号洪水”期间。两次三口负流量现象统计见表5，其中，2015年“东方之星”沉船事件期间，长江防总于6月2日上午启动对三峡水库的连续3次应急调度，将出库流量由17 200 m3/s减小至7 000 m3/s以降低荆江河段水位，为沉船救援创造有利条件，调度影响于6月2日晚间抵达事故地点监利江段，期间累计负流量约为1.27亿m3。2017年“长江1号洪水”期间，为缓解中下游防洪压力，三峡水库出库流量由27 300 m3/s逐渐减至8 000 m3/s，及时有效地控制了长江干流荆江河段及洞庭湖区的水位上涨趋势，期间累计负径流量约为0.56亿m3。

　　据上述分析可知，荆江三口出现的两次负流量现象均与三峡水库的调蓄操作密切相关，2015年“东方之星”沉船事件期间的负流量现象成因中，人为引导因素占据主导地位;2017年的负流量现象则发生在“长江1号洪水”期间，属于天然洪水作用下，三口洪道因势利导自然出现的罕见现象。显然，后者对于三口洪道在江湖关系中的作用分析更具参考性。

　　2 荆江三口逆流现象及成因分析

　　前已述及，三口洪道负流量现象、尤其是丰水期负流量现象历史罕见，其出现对于长江流域的防洪调度及江湖关系演变具有十分重要的意义。但值得注意的是，洪道控制水文站出现负流量仅表示水文站附近河段内流向发生变化，而“三口逆流”现象所表达的含义则为“长江干流分洪入洞庭湖”转变为“洞庭湖分流入长江”，根据水力学概念，其定义应包含口门控制站负流量及倒比降两个层次，仅出现负流量现象尚不足以定义为三口逆流。考虑到2015年“东方之星”沉船事件期间三口负流量现象的特殊背景，本节以2017年“长江1号洪水”为例，结合三口逆流期间长江干流和洞庭湖水系的来水情况，及三口洪道沿程比降分析，探讨逆流现象出现成因，并结合长江中上游水库群联合调度情况、尤其是三峡水库的调度运行提出针对性建议。

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