湘江长沙段枯水期水位变化及其影响研究*

张小梅，贺 川，冯 畅，王文松

(湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南长沙410081)

1 湘江长沙段水位变化规律

湘江是湖南省境内最大的河流［1］，也是长江中游南岸重要的支流.湘江干流全长856千米，流域面积9.46万平方千米，湖南省境内湘江流域面积占全省面积的40%，沿途接纳大大小小的支流1300多条.山有高低，水有枯丰.河流水位变化与当地的降水密切相关.湘江位于湖南境内，属于亚热带季风气候，降水得利于夏季风从海洋带来的暖湿气流的影响.受夏季风进退的影响，我国东部地区降水出现周期性的变化.4月份，夏季风在华南沿海地区登入，继而向北推进.南方开始进入多雨期，随着降水的到来，河流开始进入丰水期，水位升高.10月份，夏季风完全撤离中国大陆，南方雨季结束.随后我国进入干旱少雨的秋冬季节，由于降水剧减，河流的补给主要来自于地下水，补给不足，河流水位剧降，进入枯水期.湘江的枯水期从10月开始一直延续到次年的3月，直到下一个雨期的来临，河流水位开始回升.

2 湘江长沙段枯水期水位特征分析

2.1 湘江长沙段2010－2011年度枯水期各月水位特征分析

湘江从10月开始进入枯水期，2010年10月1日长沙站水位显示为29.05米.而湘江10月份的最高水位是本月第一天的水位29.05米，最低水位也是此次水位持续下降过程中的最后一天，12日的水位26.5米.10月份的水位差为2.55米.

11月，湘江进入全面枯水期，枯水特征显著(图1).11月除了月初两天水位高于26米以外，其他天数水位均低于26米.11月1日长沙站水位为26.42米，是本月最高水位.11月份的最高水位比10月份的最低水位还低0.08米.此后十天水位持续下降，一路跌破25.1米的供水警戒线，直逼24.8米的历史最低水位.据统计11月份低于湘江千吨级航道设计水位的时间占湘江整个枯水期低于设计水位天数(108天)的26.9%.这些数据也验证了11月份为湘江特枯月份.

图1 湘江长沙段2010年年末枯水期水位变化值

12月中、上旬延续了11月份的水位状态，水位保持在25米左右，略有起伏.且频频突破供水警戒线，直逼24.8米的历史最低水位.到12月中下旬以后，湘江长沙段枯水期走出了特枯时期，水位长期处于低态势的状况有所回转.从12月的水位曲线看来，13日－24日为峰，以此为界，13日以前和24日以后的水位呈两极阶梯，前低后高.水位低于湘江千吨级航道设计水位的天数为14天，占整个枯水期低于设计水位天数的13%.

10月、11月、12月为湘江枯水期的前半期，从2011年1月开始，湘江进入枯水期的后半期，水位变化见图2.

图2 湘江长沙段2011年年首枯水期水位变化值

2011年1月份的水位变化幅度小，主要在26.2米和25.6米之间上下波动，是湘江整个枯水期水位差最小的月份，仅0.56米，也是枯水期长沙站水位变化最均匀的月份.1月长沙水位表现出一个显著的特征:全月没有一天水位低于25.1米的供水警戒线，最低水位也高出供水警戒线0.49米，但整个月的水位都低于湘江千吨级航道设计水位.

一般而言，湘江枯水期的时间是10月初至次年3月底，2010－2011年度的湘江整个枯水期共计182天，低于供水警戒线的天数为31天，占整个枯水期的17.3%;低于湘江千吨级航道设计水位的天数为108天，占整个枯水期的59.3%.然而到2011年4月，湘江年首的枯水时间并没有结束，湘江长沙水位却持续下降，4月的平均水位是25.97米，比3月的均水位还低0.7米.创下历史同期月平均最低水位.这一现象超乎寻常.去年同期(2010年4月)的平均水位为30.78米，水位相差近5米.反差之大，令人惊讶(见图3).这说明湘江长沙段2010－2011年度实际枯水期的时间比往年延长了一个月.

图3 湘江长沙站2010年4月水位和2011年4月水位情况

2.2 近年来湘江长沙段低水位状况

据湖南省水文部门统计，进入21世纪以来，湘江中下游地区枯水期水位持续走低，特别是2003年以来，长沙站连续8年年最低水位低于25.7米，并且不断刷新历史最低值(见表1).

表1 2003年以来湘江长沙站年最低水位出现情况［2］

从表中可以看出，湘江长沙站年最低水位，自2004年开始连续四年逐年刷新最低值，但水位都还在25.1米的供水警戒线以上.2009年湘江长沙战最低水位一举突破供水警戒线，降到24.80米，重新刷新历史最低记录.2010年湘江长沙站的最低水位也仅比2009年高了2厘米.从近几年(2003年以来)的统计资料中可以看出，长沙最低水位出现的时间主要集中在11月，2010、2011年甚至提前到10月.由此可以得出，近年来湘江枯水期水位特征:一是湘江枯水期水位持续走低，呈现低态势;二是湘江特枯水位出现的时间不断提早.与其他年份枯水期相比，近几年湘江枯水期到来的时间提早了，特枯水位出现的时间提早了近一个月，枯水期结束的时间却推迟了，实际枯水期的时间越来越长.湘江一般年限枯水期大约为5个月，近几年延长到7个月.

3 湘江长沙段枯水期水位走低的影响

3.1 对河流综合开发利用的影响

3.1.1 对沿江城市(长沙)居民生活用水的影响

湘江进入枯水期后，主要靠地下水补给，流量减少，水位走低.枯水期水位走低，本属正常现象.但2007年以来，湘江中下游地区连续4年遭遇特枯水位，长沙段水位频创新低，且枯水期的时间延长.特别是2009年10月26日长沙最低水位突破在25.1米的供水警戒线，创下了24.80米的历史最低水位.湘江枯水对沿线城市的生产、生活造成了一定的影响，最为直接而敏感的就是居民生活用水.

3.1.2 对灌溉的影响

农田灌溉是湖南省的用水大户，目前农田灌溉技术不高，离节水灌溉的要求相差甚远.湖南虽然水资源丰富，但水资源总量的60%左右在汛期作为洪水白白流走，水资源的利用率不足40%.湖南省的缺水主要表现为季节性和水质性缺水.2009年11月份，长沙站总降水量仅为37毫米，达到特大旱标准.2011年11月份长沙水位比去年更低，缺水更为严重.

湖南省多数地区是双季稻产区.8月下旬到9月是晚稻生长的旺季，最需水分.如果湘江提前进入枯水期，对长沙晚稻的影响较大.此外，长沙每年约种植秋冬农作物250.5万亩，包括油菜、蚕豌豆、马铃薯等.作物的生长需要水，而秋冬季节又是我省降水最少的时期.这样一来，湘江流域内季节性缺水更加突出，进一步加重了湖南旱情.湖南省灌溉任务艰巨，水利工程措施亟待完善.

3.1.3 对航运的影响

湘江中下游流域，地形起伏较小，加上南方降水充足，又流经长株潭经济发达、人口密集的地区，因而具有极高的航运价值.但湘江地处亚热带季风区，河流水位、流量受夏季风影响较大，季节变率大，航运不稳定.每年湘江进入枯水期，水位剧降.随着枯水期的深入，水位一旦低于26.35米的千吨级航道设计水位，湘江水上运输就会受到严重影响，船舶阻航滞航事件经常发生，并严重影响到湘江航运的可持续发展.

3.2 对生态景观的影响

3.2.1 对景观塑造的影响

长沙是湖南的省会城市，坐落于湘江下游，跨江两岸.长沙，以麓山为屏，湘江为带，沙洲浮于江山，浏阳河曲绕城外，湖泊星布，岗峦交错，城郭错落其间，是一座典型的山水城市.湘江两岸风光秀丽，景色优美，江上沙岛连绵，风景如画.然而近年来，湘江年年枯水，最低水位频频突破供水警戒线，直逼24.8米的历史最低水位.湘江进入枯水期，水位降低，流量减少，河流变得瘦小，河床大面积裸露.一旦风起，便是黄沙弥漫，全然不见当年“漫江碧透，百舸争流”的胜景.这对长沙主打的岳麓山－橘子洲“山环水绕、水映洲城”的江洲景观造成了极为不利的影响［3］，进而影响到整个湘江生态旅游景观的发展前景.

3.2.2 对堤岸稳定性的影响

湘江进入枯水期后，水位下降，特别是自11月全面进入枯水期以来，水位急剧下降.如果岩土饱和区内的渗水不能迅速排除，就会形成较大的水力坡降，产生与渗流方向一致的渗流动力水压力，坡体内的应力发生改变，从而会引发一系列的地面沉降、涌砂、流土及滑坡等工程问题，危及河流堤岸的稳定性［4］.再加之湘江两侧有的河段天然堤岸较低，不规则，因此在人口密集地段的河岸边都有人工加固的堤岸.随着湘江丰枯期水位的变化，对堤岸的稳定性造成一定的影响.

3.3 对社会经济的影响

受近年来年年枯水的影响，水位降低，多数水厂取水困难，城市正常供水面临巨大挑战，饮水安全存在隐患，湘江珠江段几乎断行.为了从根本上改变这一现状，市委、市政府加大了水利工程建设方面的投资力度.目前在建的湘江长沙综合枢纽工程，总投资59.97亿元，预计2014年完工.建成后，湘江有望结束枯水期，水位保持在30米左右.此外，长沙市计划完成5万处水利建设工程，总投入水利建设资金15亿元.湘江枯水期水量减少，河流自净能力和纳污能力减弱，为确保枯水期用水水质，环保部门加大了沿线污染源的控制，全省紧急关闭了19家企业、关停了300多加企业.这对工厂、企业及社会都造成一定的经济损失.

在航运方面，近年来，湘江实际枯水期不断延长，低于26.35米的千吨级航道设计水位的天数也越来越长，一年两头枯的局面不但没有缓解，反而有加剧的趋势.2011年4月本属于汛期的月份，长沙水位却长期低于航道设计水位，这是历年来罕见的现象.水位持续走低，最低水位低于设计水位近1.5米，有些重要航段基本断行，失去航运价值.即使是勉强能够通航的河段，也是大船改小船，由于船舶滞留严重，运输的时间延长了，耗油量增加了，增加了运输成本，也加重了环境污染.而且由于船舶滞留、船只碰撞、运输时间延误等原因引发的经济纠纷比平时增加了很多.水路不通畅，不少企业家不得不改走陆路，运输成本急剧增加，加重了企业的产生成本.规模小的公司应承担不了如此巨大的额外成本，濒临破产.另一方面，由于断行，很多航运公司也面临倒闭的危机.业内人士分析，受枯水影响，我省航运业直接损失至少在4000万元以上.一旦公司、企业倒闭，势必增加失业率，给个人家庭和社会都带来不利影响.

4 小结

湘江流域是长江流域水资源最丰富的地区之一，湘江多年平均径流量696亿立方米，2008年湘江流域用水总量171亿立方米，水资源的利用率不到25%.湘江缺水主要表现为季节性缺水和水质性缺水.因此，无论从水资源总量和水资源利用率来看，完全有条件通过综合措施解决沿江城市(长沙)用水需求，关键是看采取什么样的措施效果最好，对社会、环境都有利.事实上解决湘江低水问题的途径有多种，笔者建议工程措施与非工程措施结合并重.非工程措施方面，如节水措施、用水紧急预案、水库联合调水和水资源保护，尤其是要提高我省水资源的有效利用.工程措施主要是湘江流域的梯级开发，包括涔天河水库扩建和湘江长沙综合枢纽及各水厂取水口的改造.在工程建设过程中，注意环境保护，做到经济效益、环境效益和社会效益并重.

［1］刘琦俊，刘小东.赣江南昌河段枯水位变化规律探讨［J］.江西水利科技，2010，(1):51 －55.

［2］陈进，黄薇.湘江近年枯季低水位的原因及解决对策［J］.长江科学院院报，2010，(10):1 －4.

［3］李景保，愈小红，朱翔.湘江长沙段水文特征及其对橘子洲景区的影响［J］.湖南师范大学自然科学学报，2003，(2):93 －96.

［4］马崇武，刘忠玉，苗天德，等.江河水位升降对堤岸边坡稳定性的影响［J］.兰州大学学报(自然科学版)，2000，(3):56 －60.