三峡及上游水库对长江中下游洪水的控制作用

郭一兵　熊　明

摘要 三峡工程防洪效益巨大，防洪库客221.5亿m³，它控制了沙市以上绝大部分洪水，控制了螺山以上大分洪水，从防护地区的地理位置和水文条件来看，三峡水库对荆江地区和城陵矶地区的防洪作用是长江上游水库无法替代的。

关键词 三峡水库 长江流域 上游水库 洪水控制

兴建三峡工程的主要目的是解除长江中下游的洪水威胁，因此三峡工程的首要任务是防洪。水库防洪作用的大小取决于以下两个方面：首先是水库控制洪水的大小，其次是水库以下至防洪控制点间的洪水大小，两个方面相辅相成。三峡工程的防洪重点在荆江和城陵肌地区，三峡坝址距沙市约190m，区间面积仅2.6万km²；坝址距城陵矶约430km，区间有洞庭湖水系入汇，区间面积29.0万km²。从防护地区的地理位置和水文条件来看，三峡水库对荆江地区和城陵矶地区的防洪极为有利。

1、三峡工程对荆江地区的洪水控制

荆江地区以沙市水文站作为防洪控制点，则长江在宜昌以上的流域面积占沙市以上的97%，宜昌至沙市区间有清江及沮漳河人汇，但其流域面积只占2%和1%，因此，其区间洪水占沙市洪水比重也很小。根据1951～1983年资料统计，宜昌多年平均15天和30天洪量占沙市洪量的比重约为96%，比重比与面积比大体相当，各大水年比重均在94%以上，且各年之间变化幅度不大。清江长阳和沮漳河河溶站多年平均洪量约占沙市洪量的3%和0.5%，即使1935年大水三峡区间下段与清江同处一个暴雨区，由于最大洪峰流量两者并未形成遭遇，清江各时段洪量占沙市洪水比重较小，由此可见，沙市洪水绝大部分来自宜昌以上，宜沙区间洪水比重很小。清江河口距沙市较近，清江洪峰流量及短时段的洪量对抬高沙市水位仍有一定的作用，这种作用的大小视洪水遭遇情况而异，根据清江长阳洪峰流量大于7300m³/s以上的19个大水统计，长阳年最大洪峰与宜昌年最大洪峰遭遇仅2次约占10%，长阳站最大洪峰流量与宜昌一次洪水过程的最大15天和30天洪水遭遇分别为10次和12次，约占统计年数的1/2，可见清江洪峰流量与宜昌洪水过程遭遇的机会较多，而年最大洪峰流量两者遭遇机会极少。由于清江和长江洪水在量级上相差悬殊，又受河槽调蓄及松滋、太平两口分流的影响，洪峰到沙市后，峰形坦化，加之沙市水位不仅受上游来水的影响，也受下游城陵矶洪水顶托，当宜昌出现年最大洪峰流量时，清江流量多在1000～3000m³/s之间，仅拾高沙市水位约0.1～0.2m，所以沙市水位主要决定宜昌以上来水，而三峡工程控制了沙市以上的绝大部分来水，能够利用三峡水库的防洪库容对沙市进行洪水补偿调度，基本上能解除荆江地区的洪水威胁。如今，清江流域控制性水利工程——隔河岩水库已建成，将来与三峡工程联合运用，对荆江地区的防洪更为有利。

表1 宜昌至沙市河段洪水组成表 亿m3
年份	时段	清江(长阳)		沮漳河(河溶)		长江(宜昌)		长江(沙市)
	天	洪量	%	洪量	%	洪量	%	洪量	%
1931	15	19.1	2.96	5.66	0.88	621.3	96.16	646.1	100
	30	29.8	2.71	8.2	0.74	1063	96.55	1101	100
1935	15	6.86	1.33	0.72	0.14	509.1	98.53	516.7	100
	30	22.9	2.57	1.44	0.16	868.1	97.27	892.4	100
1954	15	31.5	3.82	8.88	1.08	785.1	95.10	825.5	100
	30	55.8	3.33	14.6	1.00	1386	95.17	1456	100
1966	15	2.1	0.35	O.1	0.02	592.4	99.63	594.6	100
	30	2.93	0.31	O.166	0.02	933.6	99.67	936.7	100
1981	15	7.89	1.39	0.531	O.09	558.3	98.52	566.7	100
	30	20.2	1.99	0.865	0.09	994.6	97.92	1016	100
1982	15	32.9	5.30	3.92	O.63	583.8	94.07	620.6	100
	30	50.3	4.81	5.41	0.52	989.0	94.67	1045	100
1951～1983	15	16.1	3.1	2.17	O.5	508.1	96.4	526.3	100
平均	30	27.2	3.0	3.87	0.4	898.3	96.6	929.4	100
备注：沙市洪量由清江搬鱼嘴、沮漳河河溶和宜昌洪量相加而得。

2、三峡工程对城陵矶地区的洪水控制

城陵肌地区以螺山站作为防洪控制点，由于三峡坝址至螺山区间除清江等支流直接注入长江外还有洞庭湖的湘、资、沅、澧四水汇入洞庭湖，然后入汇长江，其集水面积达25.7万km²，所以宜昌洪水占螺山洪水的比重不如占沙市洪水的比重那么大，但就平均情况而言，仍达65%～75%，可见螺山的洪水仍以宜昌以上来水为主。从表2可知，从7天至120天宜昌多年平均洪量占螺山洪量的比重为65%至73%，但由于各年来水情况不同，其占螺山的洪水比重存在较大差异，如1981年宜昌发生1949年以来最大洪水时，宜螺区间基本上没有发生较大洪水，宜昌各时段洪量占螺山洪量的比重达80%以上，且由于洞庭湖洪前底水较低，沙市水位为44.46m时城陵矶水位仅29.55m。即使象1931年、1935年、宜螺区间大水，宜昌以上来水各时段洪量仍占螺山洪水量的60%和50%以上。1954年长江中下游发生近百年来的大洪水，洪灾损失极为严重，但宜昌各时段洪量占螺山洪量比重达64%～69%，可见三峡工程控制了螺山大部分洪水来源可以充利用三峡水库的防洪库容，减轻下游的洪灾。长江干流螺山站1954年各时段洪量组成见表3。

表2长江干支流域山多年平均洪水组成表亿m3
时段		长江	长江	湘、资、沅、澧总入流量	洞庭湖	长江
(天)		宜昌	沙市		区间	螺山
7	洪量	234.17	247.60	94.76	9.84	352.11
	%	65.94	70.32	26.89	2.80	100
15	洪量	470.19	495.52	162.79	13.45	611.75
	%	69.99	73.77	24.23	2.00	100
30	洪量	831.12	871.11	284.17	22.87	1175.45
	%	70.71	74.11	23.95	1.95	100
60	洪量	1489.73	155.11	478.6	41.91	2075.65
	%	71.77	74.92	23.06	222.02	100
120	洪量	2657.30	2763.62	796.25	74.75	3634.62
	%	73.11	76.04	21.91	2.06	100
面积	km2	1005501		208807	48405	1294911
占螺山面积	%	77.7		16.1	3.7	100
1、洞庭湖区间系指四水控制站以下至洞庭湖周边。 2、湘、资、沈、澧总入流量系指四水控制站入流量的总和。

在长江中下游洪水组成遭遇中，有近年来出现过的短时段峰、量以宜螺区间来水为主的典型，如1996年7月，城陵矶出现了有记录以来的最高水位，汉口站亦是自1865年以来仅次于1954年洪水的最高洪水位。1996年6月下旬至7月中旬，长江中游连续发生几次大的降雨过程，其中以7月13日至18日发生的暴雨较为恶劣，暴雨中心稳定在洞庭湖水系中的资水、沉水流域至湖北洪湖到鄂东北支流一带，暴雨中心5天暴雨量多在200mm以上，100mm以上的降雨笼罩面积达27.8万km²。本次暴雨致使沉水五强溪水库，资水朽溪水库入库洪水调蓄后的下泄流量仍接近历史记录，南洞庭湖及东洞庭湖水位超过历史记录，7月16日螺山最大总入流量达85000m³/s，其中宜昌相应流量仅为30800m³/s，宜昌7天洪量仅占螺山洪量的42%，比一般年份来水都小，说明本年洪水特别是洪峰和短时段洪量均以宜螺区间来水为主，但15天以上的洪量仍以宜昌来水为主。即使这种洪水组成，只要有足够的洪水预见期及预报精度亦可运用三峡水库对城陵矶地区的洪水进行补偿调节，降底城陵矶地区洪水位，减轻洪灾损失。

表3长江干支流螺山站1954年各时段洪量组成表 亿m3
时段		长江	长江	湘、资、沅澧总入流量	洞庭湖	长江
/天		宜昌	沙市		区间	螺山
7	洪量	366.08	384.10	177.33	9.59	571.02
	%	64.11	6.27	31.05	1.68	100
15	洪量	777.17	818.04	281.43	20.37	1126.04
	%	69.02	72.65	25.53	1.83	100
30	洪量	1357.60	1428.87	494.32	47.80	1970.99
	%	68.88	72.5	25.08	2.42	100
60	洪量	2228.77	2345.67	1025.89	130.68	3485.24
	%	63.95	67.30	28.95	3.75	100
120	洪量	3631.91	3798.52	1605.18	217.26	5620.97
	%	64.61	67.58	28.56	3.87	100

3、上游建库对三峡洪水控制作用

在80年代后期三峡工程论证时，有的专家提出，在上游干支流建水库以替代三峡水库解决长江中下游的防洪问题。为此，长江委对长江流域规划中上游干支流拟建水库的防洪作用进行了分析研究，认为上游水库不可能替代三峡水库的防洪作用。

为简化分析工作，把上游干支流有一定调节性能的最末一级的水库当作该流域的控制性工程。如金沙江为向家坝，蜗江干流为紫坪铺，大渡河为铜街子，嘉陵江为亭子口，乌江为彭水，以上干支流水库最末一级坝址总控制流域面积为71万km²，称为已控区间，其它称为未控区间，约29万km²。从已控与未控区间洪水来源与组成遭遇，分析上游干支流水库对三峡工程洪水的控制作用，从而论证上游干支流水库是否有替代三峡水库的防洪作用。

宜昌以上流域面积100万km²，从暴雨产生情况分析，金沙江、雅碧江、大渡河的上游约有40万km²不产生暴雨，三峡工程以上的洪水主要来源于东部的60万km²，故上游于支流水库虽然控制面积较大，但已控与未控面积的产洪量大体相当，而未控区间的产水量略大于已控区间的产水量。由于未控区间位于川西和川东暴雨地带，从各时段干支流水库区间所占比重看(见表4)，未控区间7～30天多年平均洪量占宜昌的比重为51%～44%，随着时段的增长，占宜昌的比重逐渐降低。而金沙江屏山站多年平均来水量各时段约占26%～31%，各时段变化不大。乌江彭水和嘉陵江亭子口的比重相当，约为5%～6%。根据前8位大洪水典型资料统计，1952、1956、1968、1981、1982年7天洪量主要来自未控区间，各年洪量占宜昌洪量的2/3，1996年未控区间的洪量占宜昌洪量的比重最小仅1/3，其中金沙江屏山洪量占宜昌洪量的比重达1/2以上。1954各干支流洪量占宜昌洪量比较平均。

宜昌的较大洪水，往往是由于其中几条支流地区出现大洪水或几条支流同时出现一般洪水遭遇后才出现的。但已控面积上大洪水发生，而未控区间没有大洪水的典型极为罕见未控区间发生大洪水，已控区间仅为一般洪水的典型较多。如1949年洪水主要来自岷江，1981年、1870年洪水主要来自嘉陵江，1982年、1860年洪水主要来三峡区间，1982年寸滩至宜昌5万km²区间洪峰流量达40700m³/s，1954年洪水主要来自乌江、三峡区间及金沙江下段。由此可见，由于流域面积大暴雨时空分布不同，对宜昌一次洪水而言，不是上游所有水库都能同时发挥作用的。如1981年洪水，嘉陵江的水库对1981年型洪水发挥拦洪作用，而乌江在该次洪水过程中其流量约为1000m³/s，基本上没有洪水可以拦蓄。乌江1954年洪水刚好与1981年洪水相反，其洪水较大，而嘉陵江较小。因此，可以认为上游拟建的水库不可能同时发挥拦洪作用。

综上所述，由于未控区间是三峡以上暴雨洪水的主要来源，其洪水所占比重较大，加之暴雨时空分布不均匀致使干支流水库不可能同时发挥拦洪作用，且距防洪控制点遥远，故上游干支流建库不可替代三峡水库对中下游洪水的控制作用。

[作者简介]

郭一兵 长江水委员会水文局总工 教授级高级工程师

熊 明 长江水利委员会水文局 高级工程师