洞庭湖四口水系水资源利用思路探析

徐慧娟 许 多 肖 华

(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉 430010)

对洪水风险的分析和评估一直是学术界关注的热点问题［1-3］。目前对洞庭湖的洪水特性研究文献包括防洪调度决策、洪水演进模型、水沙关系［4～6］，而对洪水利用方面的研究文献较少。为此，本文根据洞庭湖区水资源现状，科学分析水资源利用存在的问题，以解决四口洪道存在的防洪问题、水资源短缺问题为重点，针对不同特点，提出解决水资源供需矛盾的措施，同时分析了基于四口水系优化、河道整治等建设平原型水库的可行性［7～10］。

1 研究区面临的资源环境问题

洞庭湖位于荆江河段南岸，湖南省北部，现有天然湖泊面积2625 km2，容积167亿m3;南汇湘、资、沅、澧四水，北纳松滋、虎渡河、藕池河四口分泄的长江洪水，东接汩罗江和新墙河水。江河来水进入洞庭湖后经湖泊调蓄，由城陵矶北注入长江。四口水系即松滋、虎渡、藕池、调弦四河，河道总长965 km，是荆江和洞庭湖防洪体系的重要组成部分，对荆江河段防洪安危关系重大。研究区的水系概化图见图1。

新中国成立以来，国家对四口水系进行了大规模河道整治、堤防加固、治涝、水利灭螺等水利建设，四口河道防洪排涝能力有了较大提高，对保障地区人民生命财产安全、促进经济社会发展起了重要作用。但四口水系堤防的防洪能力较低、有计划分蓄洪困难、内涝渍灾十分频繁、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、管理落后等问题依然存在。

1.1 水资源

(1)水资源短缺。由于河湖淤积严重、水流不畅、湿地萎缩、四口分流进一步减少，地区水资源短缺问题更趋突出。随着四口河道的逐年淤积，已出现了冬春季河道断流、工程性缺水和水质性缺水同时存在，工农业生产和居民生活用水得不到保障。三峡水库蓄水后，长江中下游干流河道冲刷，虽然枯水季下泄水量有所增加，但不足以抵消河道冲刷引起的水位降低;荆南四口沿岸的部分城镇供水及农业灌溉用水仍依靠从四口河道引水，且由于四口河床采砂量增大，频繁的人类活动改变了河床的原有形态。因此，四口河道分流量将进一步减少，断流时间将更趋延长，季节性缺水问题也将更加严峻。2004年冬及2005年春，松滋河连续2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。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40万人饮水困难，旱情十分严重。

图1 洞庭湖四口水系概化示意

(2)水系水体污染加剧。洞庭湖年排污量约3亿多t，往年入湖淡水丰富，水质一般为Ⅲ类，秋冬季节大部分河湖水质为Ⅲ～Ⅳ类。受三峡等大型水利工程的影响，秋冬入湖淡水量减少80%，稀释能力大幅度降低，使洞庭湖水体总磷等营养物质的含量很高，冬季总磷含量严重超标。同时受短期利益驱动，大量造纸行业对湖区排放废水造成严重污染，2006年位于洞庭湖中部的茅草街、沅江河段污水延绵数十公里。若以秋冬淡水容量为限，洞庭湖区工农业生产无发展潜力。

1.2 防洪

(1)防洪形势依然严重。由于四口水系河网交错、串河多、相互影响、防汛堤线长(虽然经过洞庭湖一期、二期治理，但仍未达到设计标准)、堤防蓄滞洪区安全建设投入不足、安全设施建设严重滞后，因此难以做到适时适量分洪。同时，洞庭湖作为长江中游的重要调蓄场所，每年有大量泥沙淤积，湖区水位逐年抬高顶托，使水系水位抬升。

(2)内涝渍灾依然十分严重。四口水系沿河排涝泵站大多建于20世纪60、70年代，已到使用年限;机电设备陈旧老化，效益锐减;渠系等配套设施不到位，影响效益发挥;电排扬程不足，排涝能力下降;枢纽建筑物事故隐患多，影响工程安全运行等，导致水系地区内涝渍灾严重。

1.3 水生态环境

(1)洞庭湖水位降低、湿地严重缺水。每年9～10月长江入湖水量是洞庭湖区生产和维护湿地生态水量的主要来源，2006年9～10月入湖水量减少了200多亿m3，使洞庭湖生态水量减少一半，造成水位显著下降，湿地干枯。

(2)冬季长江进入洞庭湖水量减少，致使洞庭湖湿地面积缩小，同时，也导致沿河钉螺孳生，血吸虫病害严重。

(3)鱼类和鸟类数量显著减少。受长江三峡水库影响，洞庭湖冬春水位较前普遍降低了1～2 m，鱼类和鸟类生物栖息地缩小，食源减少，湿地生态环境恶化。近年调查显示，在东洞庭湖越冬的水鸟数量锐减，减幅达50%。

2 水资源利用

2.1 建闸控制

实施四口建闸能人为控制四口分流，实现错峰分洪，对减轻四口水系防汛压力起到很好的作用;可与三峡水库联合调度，在汛期不对荆江河段产生较大防洪压力，同时也能满足河道沿岸的灌溉和排涝要求。可能存的问题及对策:

(1)会加速四口洪道淤积，尤其是在口门段，会造成洪道内冲淤变化的重新分布。可结合水系优化及河道整治工程解决洪道淤积的问题。

(2)可能导致枯水期缺水严重，造成洪道内原有的航运线路中断，给交通运输带来不便，造成湖区血吸虫蔓延，加速水质、水环境恶化。可配合设施改造及优化水源工程，在断流期间引长江水入四口，减轻沿岸季节性缺水负担。

2.2 优化水系

为合理规划河网、缩短防洪堤线、减轻防洪负担，可适当堵(扩)支并流。

松滋河水系复杂，1960年以来随着苏支河过流量增加，加重了松东河沿线防洪压力和松西河的淤积，建议对苏支河实施河势控制即减小大湖口河过流量;通过适当增加流量以冲刷松西河道，扩大中支自治局河;堵藕池河西支及沱江控制东支鲶鱼须河等。

2.3 河道整治及设施改造

对四口水系沿程淤积严重、卡口等河段进行清淤疏浚，对部分河道因实施控制和水系优化后有可能需增加过流量的，应进行疏挖以保证河道畅通，延长枯水期河道通流时间，以解决流域内季节性和水质性缺水问题。

四口河道淤积使部分取、排水设施使用效率下降，电排时间延长，排涝负担加重。应对藕池水系的取、排水设施进行统一治理，同时可对四口水系沿岸堤防予以加高培厚，在河道出口处建设排水泵站，高洪时降低堤防的防汛压力。

2.4 调蓄水源

为解决水系季节性缺水问题，根据各分片实际情况可考虑以长江来水作为稳定水源。目前已获得批复的华容引水工程，即在调弦闸外新建提水泵站，枯水时可从长江提水入调弦河，以解决华容河沿线人畜饮水水源，特别是华容县城的缺水问题。

根据前述四口水系地区防洪和水资源利用的建设思路，通过采用上述措施，旨在形成平原水库，汛期缩短防汛堤线，枯期缓解两岸生产生活用水紧张局势。

3 水资源利用效果评估

为了分析上述措施对四口水系综合治理的效果，重点对四口水系建闸及疏浚效果进行评估。基于多次实地查勘及征询当地水利部门意见，拟定了以下几种“控制支汊、强化主干”的方案:

(1)在松滋河下游中支大湖口河建闸控制，同时疏浚中支自治局河;

(2)在藕池河冬支鲇鱼须河建闸控制，同时疏浚东支的梅田湖河;

(3)在藕池河中支陈家岭河建闸控制，同时疏浚东支的施家渡河。

根据各支汊的现状过流能力，控制闸的过流规模初步定为100 m3/s，闸门启闭时机按以下方式考虑:松滋河支汊闸按沙市水位进行调度，汛前，水位距超警戒水位0.5 m时开闸;汛后，水位低于警戒水位以下0.5 m后关闸。藕池河支汊闸按石首水位进行调度，汛前，水位距超警戒水位0.5 m时开闸;汛后，水位低于警戒水位以下0.5 m后关闸。荆江河段主要控制站的警戒水位和保证水位见表1。

表1 荆江河段主要控制站的警戒水位、保证水位 m

为分析四口水系采取控支强干措施后对上下游的防洪影响和枯水期所提供的水资源量，对1998年洪水进行了各方案的模拟计算，计算结果见表2。

计算结果表明，采用控支强干措施后不会引起长江干流和四口洪道的水位抬高，相反，由于流量得以控制，可减轻该地区的防汛压力。同时，统计了1998年洪水条件下，各支汊建闸控制后汛末关闸时可提供的蓄水量:大湖口河河段长39.1 km，汛期末关闸后上、下闸之间蓄水量为4932万m3;鲇鱼须河河段长25.9 km，上、下闸之间蓄水量为2067万m3;陈家岭河河段长20.1 km，关闸后上、下闸之间蓄水量为745万m3;藕池西支河段长68.5 km、中支河段长55.4 km，东支鲇鱼须河同时控制过流后，中支汛末关闸后蓄水量为6273万m3、西支为3290万m3，三岔河为3159万m3。

由此可见，采用建闸和疏浚措施效果比较显著。

表2 采取控支强干措施对荆江河段上下游水位及流量的影响

4 结语

(1)四口水系对荆江河段有削减洪峰，减轻荆江洪水压力的作用。但由于四口进水口逐年淤积以及三峡等大型水利工程的兴建，造成长江向洞庭湖分流能力减少，四口区域资源性缺水并对水环境产生一系列影响。

(2)力图通过实施建闸控制、优化水系、河道整治、设施改造和调蓄水源等措施，来解决四口水系的资源环境问题。建闸控制与三峡水库联合调度，实现汛期错峰，减轻四口地区防汛压力;优化水系将现有河道建设成为平原型水库，并配合河道整治、设施改造和调蓄水源等工程，在断流期间引长江水入四口水系，减轻沿岸季节性缺水压力。

(3)对四口水系实施建闸和疏浚措施后的效果进行了计算分析，结果表明，该措施对四口洪道的防洪及缺水问题可起到整治和缓解作用，可理顺水系、缩短防汛堤线、减轻防洪压力;同时，在汛末关闸可蓄水为四口水系提供部分水资源，有效缓解该地区季节性缺水的矛盾。

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