洞庭湖泥沙输移和淤积分布特性研究

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(1.湖南省水利水电勘测设计研究总院 规划处，长沙 410007； 2.湖南省洞庭湖研究中心 防洪研究室，长沙 410007；3.中国水利水电科学研究院 泥沙研究所，北京 100048)

洞庭湖位于湖南省北部、长江荆江河段南岸，地跨湖南、湖北两省。洞庭湖北有松滋、太平、藕池和调玄四口(调玄口已于1958年冬堵闭)分泄长江来水来沙，西南有湘水、资水、沅水、澧水四水汇入，湖区周边还有汨罗江、新墙河等中小河流直接入湖，经湖泊调蓄后，由城陵矶注入长江。根据地形地貌特点，可以赤山、磊石山为界将洞庭湖分为西洞庭湖(包括七里湖和目平湖)、南洞庭湖和东洞庭湖(详见图1)。由于承接来流的水沙条件不同，各湖的泥沙输移和淤积的时空分布有较大差异。分析研究洞庭湖的泥沙输移和淤积分布规律，对科学制定洞庭湖区河道整治和综合治理规划、合理利用和保护水资源，具有十分重要的意义。

图1 洞庭湖区示意图

1 三峡水库运行前的泥沙输移和淤积分布特性

1.1 西洞庭湖区

西洞庭湖主要承纳松滋河、虎渡河、沅水、澧水的来水来沙。水系中沅水、澧水的径流量占来水总量的55%，松滋河、虎渡河输沙量大约占来沙总量的79%。据1956—2002年资料统计，松滋、太平两口多年平均入西洞庭湖的输沙量为6 465万t，沅水、澧水两水入湖沙量为1 658万t，分别占入湖总沙量的79.6%，20.4%；多年平均出湖沙量为4 464万t，占入湖沙量的55%，沉积在西洞庭湖与洪道内的沙量占入湖总沙量的45%。见表1[1-2]。

同时，松滋、太平两口年均进入西洞庭湖的沙量明显减少,经南嘴的出湖沙量变化不大，而从小河咀出湖的沙量呈递减变化。年淤积量由4 774万t减少至1 573万t，减少了67.1%。

表1 西洞庭湖入出湖年平均输沙量统计

1992年长江水利委员会水文局在目平湖区域布设接港口、肖家湾、牛望咀3个断面进行流量、含沙量测验。据1992年巡测资料，出口输沙率占进口的59.2%,区域内输沙率衰减26.6%～56.8%，平均衰减40.8%。其中洪道中衰减26.6%、目平湖衰减14.2%，说明西洞庭湖萎缩已处于晚期，区域内的淤积不是以湖泊为主，而是以洪道为主。

表2 1990年6月27日至8月15日南洞庭湖入出湖沙量统计

1.2 南、东洞庭湖区

东、南洞庭湖之间无水文测站控制，长江水利委员会水文局于1990年在挖口子、白沙、荷叶湖布置了巡测断面，观测水位、流量、含沙量。据观测资料分析，从北部入湖的沙量扣除从草尾河进入东洞庭湖的部分外，有64.2%的沙量进入南洞庭湖。进入南洞庭湖的总沙量中，沉积在湖内的泥沙占43.4%(表2)。根据湘水、资水、小河咀、南嘴及厂窖来沙统计，1952—1972年进入南洞庭湖的泥沙为8 891万t/a，以后为6 480万t/a，按上述淤积比例计算，裁弯前后年平均分别淤积在南洞庭湖的泥沙为3 859万t/a及2 812万t/a[1-2]。

南洞庭湖属洪道型湖泊，湖内水系复杂，相互顶托干扰。长江四口洪水晚于四水，含沙量较大的水流自西北流向东南，因而湖内的淤积分布特点为：北面淤积严重，西北部大于东南部；东南湖、黄土包、活水洲、虾湖洲、荷叶湖等地的淤积量约为整个南洞庭淤积量的80%。北部的泥沙主要淤积在西起拐棍洲、东至九条沟，东西长约53 km，黄土包河以南宽3～13 km，面积400 km2的湖面上[3-4]。

整理长江水利委员会水文局1990年在荷叶湖断面巡测资料与同期有关测站实测资料分析，见表3[2]。东洞庭湖汛期来沙量的82.2%淤积在湖内。多年来，淤积在湖内的泥沙约占来沙量的74.2%，如按这个淤积比计算东洞庭湖的沉积量，则根据南洞庭湖、草尾河及藕池河东支汇入东洞庭湖的泥沙资料统计，1972年以前，每年入湖为11 328万t/a，以后为7 018万t/a，其中藕池河东支来沙分别占入湖沙量的41.1%及29.3%。若考虑藕池河的来沙中有20%淤积在河道中，那么进入湖内的总沙量分别为10 396万t/a及6 618万t/a，淤积在湖内泥沙分别为7 714万t/a及4 910万t/a；相应湖内年平均淤厚分别为0.047 m/a及0.030 m/a，1952—1995年累计平均淤厚1.63 m。东洞庭湖的淤积主要发生在注滋口三角洲和上、下飘尾。漉湖至湖心一带，后期地形图高程不但没有增高反而有所降低。

表3 1990年6月27日至8月25日东洞庭湖入出湖沙量统计

1.3 全洞庭湖区

由于三口、四水大量泥沙入湖，特别是三口泥沙数量大，致使洞庭湖泥沙淤积严重。1951—1990年的40 a间共淤积55.78亿t。年均淤积1.39亿t,相应的总来沙75.20亿t，出湖19.31亿t，排沙比0.257。1991—2002年四水和三口入湖沙量，均有明显减小，此时12 a总淤积量为7.32亿t，年均淤积0.610亿t，相应的来沙量10.32亿t，出湖2.88亿t，排沙比0.279。1951—2002年洞庭湖区总淤积量为63.10亿t[3，5]。

上述淤积用进出泥沙之差代替，不单代表湖区淤积，也包括了三口河道和四水尾闾。长江水利委员会荆江局据1952年和1995年地形图，采用切割断面的方法，求出三口河道共淤积5.69亿m3，平均每年淤积1 300万m3。其中松滋河淤积1.67亿m3，虎渡河淤积0.708亿m3，松虎洪道0.44亿m3，藕池河淤积2.87亿m3。考虑到三口口门外淤积0.35亿m3，以及围垦侵占河道的淤积，估计三口河道44 a淤积量应在6.05亿～7.25亿m3之间,即淤积占同期洞庭湖总淤积59.08亿m3的13.3%～16.1%。

从全湖看，东洞庭湖淤积分布为西部大于东部、南部大于北部。其具体淤积分布特征：①南部淤积日趋严重；②新墙河入湖三角洲的沉积较快。据1990年3月实地查勘结果，新墙河与入湖交汇处口门区，湖心洲滩相继隆现，两侧边滩淤高加宽；③藕池河东支河口东移，西部洲滩急剧增长；④下飘尾至君山间淤积速度加快。随着下荆江裁弯后来沙量减少，特别是藕池河东支沙量明显减少，东洞庭湖淤积速度也比50年代至70年代减慢。

综上所述，三峡工程运用前，洞庭湖区的泥沙绝大多数淤积在3大湖泊中(约占95%)，其中东洞庭湖淤积占总量的39.5%。由于湖泊面积东洞庭湖最大，西洞庭湖最小，所以在平均淤积速率上，西洞庭湖最大，每年为0.067 m；东洞庭湖最小，每年为0.027 m；南洞庭湖居中，每年为0.028 m。如与上世纪50年代至70年代初淤积速度比较,荆江裁弯后，西、东洞庭湖均有减缓，而南洞庭湖则基本接近。

对比1978年、1989年洞庭湖全区遥感图像以及1995年地形图，可以看出，最近20 a泥沙淤积使各湖洲滩不断延伸，东洞庭湖的注滋口三角洲最快，飘尾三角洲次之。而泥沙很难淤留的南洞庭湖的南部，东洞庭湖的漉湖至湖心一带，以及东洞庭湖的西北角和原调弦口入湖口处等水域，均无淤高痕迹甚至有加大加深之势。

2 三峡工程运用后的泥沙输移和淤积分布特性

2.1 西洞庭湖区

2.1.1 年冲淤量变化

据2003—2010年资料统计，松滋、太平两口年平均入西洞庭湖的输沙量818万t，沅水、澧水两水入湖沙量369万t，分别占入湖总沙量的68.9%，31.1%；年均出湖沙量1 023万t，其中从南嘴出湖的泥沙879万t，从小河咀出湖的泥沙为144万t，年平均沉积在西洞庭湖与洪道内的沙量164万t，占入湖总沙量的13.8%，见表4[2]。与三峡工程运用前比，由于入湖沙量大幅减小，出湖沙量也大为减小，沉积量同步减小，沉积率也相应减小。

2.1.2 枯期冲淤变化

西洞庭湖枯期1至4月及9月15日至12月31日进出湖泥沙统计如表5。2003—2010年枯水期松滋、太平两口年平均入西洞庭湖的输沙量为62.0万t，沅水、澧水两水入湖沙量为11.4万t，分别占入湖总沙量的84.5%，15.5%；枯水期年均出湖沙量为132.7万t，区间年平均冲刷量为59.3万t。由于区间全年平均为淤积164万t，因此汛期应为淤积223.3万t，说明三峡工程运用后西洞庭湖也是具有汛期淤积，枯期冲刷的特点。

表4 三峡工程运用后(2003—2010年)西洞庭湖年输沙量统计

表5 三峡工程运用后(2003—2010年)西洞庭湖枯期输沙量统计

表6 三峡工程运用后(2003—2010年)东、南洞庭湖年沙量统计

表7 三峡工程运用后(2003—2010年)东、南洞庭湖枯期入出湖沙量统计

2.2 南、东洞庭湖区

2.2.1 年冲淤量变化

南洞庭湖属洪道型湖泊，湖内水系复杂，南洞庭湖与东洞庭湖间的泥沙输移缺少详细资料，这里把南洞庭湖与东洞庭湖作为一个整体进行泥沙输移分析。

三峡工程运用后，2003—2010年年平均入南洞庭湖和东洞庭湖的沙量为2 016万t，城陵矶年均出湖沙量为1 680万t，南洞庭湖与东洞庭湖年平均淤积量为336万t，占入湖总沙量的16.7%，见表6。与三峡工程运用前比，由于入湖沙量大幅减小，出湖沙量也大为减小，区间沉积量大为减小，除2007年出现淤积外，2006年以后的其他各年份均出现冲刷。

2.2.2 枯期冲淤变化

南洞庭湖和东洞庭湖枯期1—4月和9月15日至12月31日进出湖泥沙统计如表7。2003—2010年枯期年平均入南洞庭湖和东洞庭湖的沙量为297万t，年均出湖沙量为906万t，区间年平均冲刷量为609万t，见表7。由于区间全年平均为淤积336万t，因此汛期应为淤积945万t，说明三峡工程运用后南洞庭湖与东洞庭湖也具有汛期淤积、枯期冲刷的特点。

2.3 全洞庭湖区

三峡水库运行后的2003—2010年，进入洞庭湖的泥沙为2 356万t，入湖泥沙大大减少，仅占运行前入湖泥沙的15.9%，其中来自三口的泥沙为1 234万t，来自四水的泥沙为1 121万t。从城陵矶进入长江的泥沙为1 680万t，洞庭湖年均淤积676万t。从年内分月情况来看，整个洞庭湖从入湖控制站至出湖区间，1—5月和10—12月出现冲刷，6—9月出现淤积，全年总体上出现淤积。

整个洞庭湖从入湖控制站至出湖区间，2003—2005年年均淤积1 477万t，其中汛期淤积2 002万t，枯期冲刷525万t。2006—2010年年均淤积86万t，已接近冲淤平衡，其中汛期淤积840万t、枯期冲刷754万t。

3 结 语

自上世纪50年代以来，由于江湖关系的变化和下荆江裁弯的影响，进入洞庭湖的泥沙减少，三峡水库运行后，这种变化更进一步加剧。由于入湖泥沙的减少，洞庭湖泥沙淤积大大减少，三峡水库运行后的2003—2010年年均淤积量仅为运行前的6.3%。

由于西洞庭湖、东南洞庭湖的地形地貌特点、水力学条件和承接来流的水沙条件不同，各湖的泥沙输移和淤积的时空分布有较大差异。西洞庭湖已基本达到冲淤平衡，近年泥沙淤积主要发生在河道。东南洞庭湖是洞庭湖泥沙淤积的主要场所，但淤积率也呈逐步降低趋势。

三峡水库运行后，在不考虑区间来沙的条件下，洞庭湖区冲淤呈现汛期淤积、非汛期冲刷的规律， 2003—2010年，全年仅6—9月出现淤积，而1—5月和10—12月均出现冲刷。

洞庭湖泥沙输移和淤积分布的变化，有利于延长洞庭湖寿命和对长江洪水的调蓄作用，同时为洞庭湖区河道进行全面整治创造了条件。

参考文献：

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