把脉长江水资源——三谈长江流域防洪抗旱

主讲人：陈进

把脉长江水资源
——三谈长江流域防洪抗旱

主讲人：陈进

长江防洪新形势

☞防洪永远都是长江的头等大事，尽管随着三峡等控制性水库的建成，长江中下游防洪形势大为改观，但应该认识到长江防洪格局也发生了显著变化，防洪风险依然存在

长江防洪总体格局发生的主要变化

洪水蓄滞空间格局变化。1954年特大洪水来临时，长江上没有一座大型水库，超量洪水主要通过堤防槽蓄在河道内或者分洪、漫溢到周边湖泊等低洼地区，当时防洪手段除了加高堤防、分洪避险外，没有水库调控手段，而现在可以有计划地将超量洪水调蓄在山区控制性水库中。

当年分洪或者洪水漫溢后，洪水退归河湖需要较长时间，洪水淹没面积大，滞留时间长，灾后恢复重建期长，而现在可以通过水库群联合调度，调整洪水蓄泄的空间分布，使防洪的主动性和灵活性显著增强。1998年大洪水时，长江流域已经建成大型水库119座，总库容达到904亿m3，中小型水库总库容合计516亿m3，各水库对所在支流洪水都进行了不同程度的调蓄，如丹江口水库调蓄了汉江的5次洪峰，隔河岩水库调蓄了清江的7次洪峰，柘溪水库调蓄了资水的9次洪峰，五强溪水库调蓄了沅江的9次洪峰。尽管这些水库主要调蓄的是支流洪水，但起到与干流洪水错峰的作用，使1998年没有大规模使用分蓄洪区。

由于江湖关系变化、泥沙淤积和积极抢险等原因，尽管1998年洪水总规模没有1954年大，但一些河段（枝城、沙市、监利、螺山和九江站）和湖泊（洞庭湖和鄱阳湖出口）洪水位高于1954年，防洪形势仍然十分紧张，灾害损失大，抢险和灾害重建费用仍然十分巨大。

长江中下游湖泊面积已经永久性减少。1949年时长江中下游湖泊面积有25 825 km2，其中通江湖泊面积17 198 km2，到1977年，中下游湖泊面积已经缩小到10 473 km2，比1954年减少60%，仅洞庭湖和鄱阳湖面积就分别减少了1 290 km2和1 460 km2，容积分别减少167亿m3和80亿m3，其他通江湖泊由于建闸控制也基本不再蓄滞长江干流的洪水。三峡水库建成后，虽然增加了221.5亿m3的防洪库容，但抵不上60多年间中下游湖泊湿地蓄洪容积的减少，所以，即使三峡水库投入运行，长江中下游仍然需要保留400亿m3的分蓄洪区，只是随着上游梯级水库群的建设，到2030年可以减少到300亿m3。

1954年和1998年洪水对比得出的防洪启示

三峡水库建成后，荆江河段防洪能力从10年一遇水平提高到100年一遇，而且中下游分蓄洪区使用的概率和规模显著减小，但对于超过100年一遇的特大洪水仍然存在洪水时空分配的难题。1954年，长江洪水主要蓄滞在中下游低洼的洪泛区和河道内，其中堤内（江湖以外）蓄滞洪总量达1023亿m3，而1998年堤内蓄滞洪量仅100亿m3左右，洪水蓄滞空间格局的变化不仅说明大型水库发挥了作用，也说明堤防抵御洪水和人们抗洪抢险的能力大幅度提高。

通过两场特大洪水的对比，得到以下认识：

长江特大洪水频率和规模变化不大，而河道及江湖关系受人类活动影响变化很大，河道槽蓄、水库和分蓄洪区能力已经发生巨大变化，超额洪水分配地点在三者间的分配格局大为不同。随着三峡等山区控制性水库的建成，100年一遇以下洪水蓄洪从中下游的防洪保护区向上游及支流大型水库转移，洪水压力将主要由水库和堤防承担，水库首当其冲，对于水库群防洪调度的要求越来越高。

由于传统的防洪保护区经济社会发展迅速，即使在分蓄洪区内分洪，淹没损失和灾后重建费用仍然不小。

遇大洪水不分洪，而水库的防洪库容仍然有限，不得不使各类堤防维持高水位，守堤压力大，一旦溃堤，损失会更大。

由于人类活动影响，特别是江湖阻隔、河道洲滩利用和围湖造田等影响，不仅减小了江湖的槽蓄能力，而且影响长江及湖泊生态系统的健康。

长江中下游防洪出现的新情况、新难题

泥沙大幅度减少。从20世纪90年代以来，长江上游除金沙江外，干支流泥沙含量显著减少，特别是嘉陵江减少幅度最大，到2002年以后，上游干支流泥沙输移量全部减少，原因是水库拦沙、侵蚀区降雨量减少、水土保持、天然林保护、河道采砂等综合因素，多数是人类活动引起的，各因素占比多少尚不清楚，这种趋势是长期性还是阶段性也不确定。可以预见，随着上游梯级水库群的建成和水土保持不断加强，泥沙减少的趋势还会持续百年以上。

水库调度方案变化。长江控制性水库大多数是季调节水库，需要在汛后蓄水，汛后竞争性蓄水不仅影响水库群的蓄满率，也使中下游及两湖地区提前进入枯季，所以，三峡水库建成后，调度方案已经多次调整，与初步设计方案比较，主要变化为：汛期水位波动幅度增大，蓄水时间明显提前，而且要求提高汛限水位的呼声越来越大。提前蓄水对于保障三峡等上游水库蓄满率、减轻汛后集中蓄水、减轻对中下游影响和增加发电量等效果明显，但对于水库排沙不利，也会加重清水下泄影响。中小洪水的控泄调度虽然使中下游堤防不超或者少超警戒水位，减轻沿岸防洪压力，但长期这样调度将减少洪水上滩频率，导致中下游河道萎缩，对河道及周边湖泊湿地生态系统也不利。洪水多年不上滩还会激发洲滩的开发利用，影响行洪通道的畅通，容易使中下游民众失去对洪水的警惕性，最终影响防洪安全。

分蓄洪区需要重新定位。历次的长江防洪规划都是以1954年洪水为对象，三峡水库建成之前，估计需要492亿m3的分蓄洪区容量，为了防御1870年大洪水，按照蓄洪总容积627亿m3考虑，在三峡水库建成后，仍然需要保留400亿m3。目前，100年一遇以下洪水基本可以不再使用主要分蓄洪区，给分蓄洪区的管理带来难题。从抵御特大洪水来说，留有足够的分蓄洪区是必要的，但分蓄洪区长期不使用，建设和管理成本高，经济上不一定合算，目前建成并使用过的主要分蓄洪区仅荆江和杜家台两个，其他分蓄洪区不是没有达标建设，就是在加速开发利用中，真正可供使用的分蓄洪区很少。

河道与堤防功能关系复杂。长江中下游河道与黄河的不同点是长江河道和岸坡底质多为黏性、粉沙质或者岩石，河床深，河道槽蓄量大，如荆江最大安全泄量可以达到56 700 m3/s，长江中下游河道最大槽蓄能力可以达到1 000亿m3以上。问题是堤防作用的发挥与防洪压力成正比，从理论上讲，经过60多年的堤防加固和建设，中下游主要堤防已经达到设计标准，承载一段时间的警戒水位、短时间的保证水位，在安全上是有保证的，但三峡水库建成后，中下游沿岸各地方政府和社会公众希望三峡水库发挥更大的防洪作用，减轻堤防防洪压力，甚至希望堤防不超警戒水位，其好处是不需要大量人员上堤查险。然而，堤防长期不挡水并不是好事，不仅会退化堤防的功能，也会加重水库防洪的压力。

水库群联合调度的利益协调难。到2015年，长江流域已经建成170多座大型水库，大型水库的防洪总库容达到666亿m3以上，到2030年，防洪库容还会有所增加，水库调洪蓄洪能力显著提高，但水库群联合调度存在许多技术和管理难题：如防洪调度与发电等兴利调度有矛盾；为了保证水库群汛后蓄满率，金沙江水库从8月初就开始蓄水，到8月底，相当多水库的防洪库容被兴利库容替代，水库群存留的防洪库容大幅度减少，后汛期长江防洪风险增加。长江总防洪库容仅是理论上的，其在不同时间和地点作用不同，将洪水科学调蓄在不同水库中的风险控制和责任分担，管理和技术难度较大，需要平衡单个水库的防洪与兴利调度、水库群之间的防洪调度与兴利调度的关系。

山洪灾害防治形势十分严峻。长江流域山丘区面积占比高达80%以上，山洪灾害面广点多，许多农民住房和道路等基础设施建在危险的山洪沟边，所以，每年因山洪灾害造成的人员死亡比例较高，山洪灾害防治的形势依然十分严峻。

城市和湖区内涝问题十分突出。由于城市地面发展快，地下排水系统建设落后、城市湖泊减少和水系不畅，城市内涝成为“常见病”，而分布广泛的农村湖区由于围湖造地（田）、围湖养殖、乱修圩堤、抽排能力不足等原因，蓄洪空间不足，内水（渍水）外水（河流）关系处理不当，湖区内涝问题依然突出。

长江防洪战略及对策建议

☞长江防洪基本原则仍然应该坚持“蓄泄兼顾，以泄为主”，发挥堤防在防洪中的基础性作用，做好分蓄洪区定位和管理，优化水库群调度，通过工程措施和非工程措施提高山洪灾害防治能力，提高城市应急响应能力和承涝能力

将洪水蓄在低洼的湖泊和分蓄洪区中，还是蓄在山区控制性水库中，如何发挥堤防、水库和分蓄洪区各自的作用，可供选择的方案众多，如何平衡流域整体防洪安全与地方利益，加速洪水下泄，平衡河湖洪水和内涝关系也常常存在争议，实际上是洪水风险控制、转移和利益分担问题。根据长江防洪新形势，提出如下对策建议：

保护好洲滩、分汊河道及江中岛等行洪通道的畅通，使河道过流能力和槽蓄能力稳定，发挥堤防在防洪中的基础性作用。严格保留现有的湖泊，维护好1998年后“退田还湖”成果，洪水蓄在低洼的湖泊中比蓄在高处的水库中更安全。

做好分蓄洪区定位和管理。限制已经规划的分蓄洪区土地开发利用，及早开展安全建设，建立运行管理制度，确定启用条件，该使用时就使用，确保特大洪水来临时分蓄洪区可用。

优化水库群调度，协调各方利益关系。尽快建立起洪水风险分担及利益补偿机制，协调好水库的防洪调度与兴利、单个水库与水库群调度的关系，建立科学和公平的水库群联合调度效果评价和利益补偿机制，规范水库群联合调度方案。

山洪灾害防治，从长远来看，在山洪灾害防治区应严格规范土地开发方式，在山洪威胁区，应逐步搬迁居民住房，推行山洪灾害保险制度，积极引进社会资金参与山洪灾害治理和灾害重建。近期，仍然要进一步完善降雨预报预警、通信、信息发布、避险、群测群防等非工程措施，特别要充分发挥基层干部动员能力，增强农民避险保生命的防灾意识。对于城镇、集中居民点、中小河流及难以实施搬迁避让的重点山洪沟，在充分利用非工程措施基础上，采取修建护岸和堤防等工程措施，提高抵抗山洪的能力。

利用“海绵城市”理念，因地制宜地加快城市水系连通和地下排水系统建设，建立基于GIS和水动力计算的分区设计暴雨条件下城市排水信息系统，及时发布渍水地点、持续时间和回避路线情况，提高城市应急响应和承涝能力。

长江的干旱形势

☞长江流域干旱特点、性质和形势与北方地区不同。云贵高原、四川盆地、重庆山丘地区、湖南衡邵山丘区、鄂北山丘区、河南南阳和赣南山丘区等地都是传统干旱高发区域，川西及重庆地区、江汉平原、洞庭湖和鄱阳湖区、长江三角洲地区本来水资源总量丰富，但也容易出现伏旱

长江流域不仅洪涝灾害多，而且干旱及旱灾也不少，但干旱特点、性质和形势与北方地区不同。长江流域80%以上面积为山丘区，降水发生后，由于坡降大，包括大部分地下水都很快汇流出山口，流出本地区，当降水停止一段时间，山地就开始出现旱情，中下游地区降雨主要汇入河湖等低洼地区，最后流入长江。如果当地有调节水库和渠道等水利设施，抗旱能力会显著增强，可以抵抗中等程度的干旱。如果没有足够的水库及灌渠或者提水设施，山坡地农作物很快开始缺水，气候干旱转变为农业干旱。遇严重干旱，即使当地有水库等水利设施，但由于较长时间不降雨，入库径流大幅度减少，再加上用水量增加，库水很快不够用，甚至出现干库情况，这时干旱区很容易发生饮水困难，出现比较严重的旱灾。长江流域的云贵高原、四川盆地、重庆山丘地区、湖南衡邵山丘区、鄂北山丘区、河南南阳和赣南山丘区等地都是传统干旱高发区域。云贵许多地区是喀斯特地貌，降雨很快进入地下，地表土壤薄，植被差，保水条件差。在高山区，山高水低，提水成本高，水利工程建设、运行管理困难，总是存在工程性缺水问题。在长江流域相对多的地方，坡耕地一直种到山顶附近，人口也常常生活在高处，这些地区很容易发生旱灾。长江流域在夏天雨季过后或者出现空梅时，由于气温高，大地和植物蒸发量大，特别是在夏季梅雨过后，副热带高压长时间地控制长江中下游地区，伏旱几乎每年都在不同地区出现，给夏季粮食生产和人们用水带来困难。长江流域川西及重庆地区、江汉平原、洞庭湖和鄱阳湖区、长江三角洲地区本来水资源总量丰富，但也容易出现伏旱。长江流域是我国最主要的水稻种植地区，水稻种植面积超过1 800万hm2，需水和耗水量大，遇干旱年份或者干旱季节常常影响水稻的正常生长，农业干旱频繁发生。

长江流域大城市附近湖泊等天然水域水污染严重或者出现富营养化，许多大中城市特别是中下游地区的城市主水（当地水）污染严重，严重依靠客水（上游水源），遇客水来量减少或者突发水污染事故，水质性缺水问题突出，如果遇当地干旱，会加重旱灾损失。

长江的抗旱战略及措施建议

☞工程措施和非工程措施综合起来使用效果最好。中小城镇和农村等易旱地区除建设必要的水利工程，应该建立干旱保险和政府救济的综合补偿制度；城市需要建设备用水源地，且备用水源应与严格的需求管理等应急措施结合运用

人多地少的特点决定了干旱和旱灾发生不可避免，历史上干旱及旱灾是常见现象。互联网时代信息传递快，原来不受重视的干旱事件很快被大量报道，使社会感觉到长江流域发生干旱的现象比北方还多，实际上，北方干旱更严重，只不过北方农业生产和城镇生活已经习惯于比较干旱的气候环境，而水多的长江流域发生干旱似乎是不应该的事。

解决干旱问题的方法也分为两类，一类是工程措施，如新建水源（如水库、泵站、机井等）工程、灌渠和田间灌溉系统，或者建设跨流域引调水工程。实际上，长江干流和主要支流不是没有水，而是提水、抽水和修建灌渠成本高，或者水低田高，或者没有配套灌渠。工程措施一般见效快，但成本高，对生态环境也有一些负面影响。另一类是非工程措施，如节水、改变农作物结构、建立旱灾保险等，不仅成本低，而且效果非常好，副作用少。两类措施综合起来使用效果最好。

长江流域多年平均降雨量有1 000 mm以上，绝大多数地区属于湿润地区，农作物和水生生物习惯于多水环境，如果降雨量大幅度减少，干旱就会引起旱灾。一般大中城市都有比较可靠的水源地，人畜饮水不会有大问题，干旱影响最严重的是中小城镇和农村，容易造成损失的也是农业，易旱地区除建设必要的水利工程保障农村饮用水安全外，应该建立干旱保险和政府救济的综合补偿制度，使农民遇旱损失减到最少。对于农业干旱，通过建设蓄水和灌溉设施可以解决一般性干旱；遇严重旱情，由于范围大，时间长，用水量大，干旱范围内的中小水库、湖泊和塘堰都蓄不到水，可以通过水泵或者泵站抽取低处水，甚至打机井抽取地下水，修建集雨设施，如果仍然不能解决问题，只有损失一季作物，政府和保险公司给予损失补偿。

城市缺水可以通过需求管理解决短时间的问题，但如果出现长时间缺水，不仅损失大，而且会引起社会不稳定，所以，城市需要建设备用水源地，如新建水库、恢复城市附近湖泊湿地水源地功能等。备用水源地规划、建设和管理应该注意以下几个问题：①大城市，特别是超过500万人口的特大城市，都应该有多源的备用水源地。大城市人口分布在不同城区，每个主要城区不仅应该有自己的单独备用水源，还应该有与其他城区相连接的供水管网，提高城市供水网联合调度和分配的能力。②备用水源地规模要适度，不应该与基本水源地规模一样。备用水源主要保障在应急情况下城市基本的用水需求，特别是人畜饮用水的需求，而不是整个城市的全部用水，避免不必要的浪费。③备用水源地不是次要水源，不能用水质较差的水源地充当，而应该水质更好，对备用水源地的保护要求更高。④备用水源地的运用主要是应急的，不应该作为常用水源使用。

在城市主要水源地出现问题时，不可能完全靠备用水源来解决全城的供水问题，而应该与严格的需求管理等应急措施结合运用。

抗旱管理应该分级分类，首先应该保证人畜饮用水，保证率一般要求达到99%以上，生活用水要求达到90%以上，工业用水一般只能达到80%以上，而农业一般在75%左右，这样，遇严重旱灾，可以将综合经济损失减少到最小，在经济上比较合理。不提倡不计成本地抗旱，如农业抗旱，虽然可以不计成本保障某地农业生产不受干旱影响，但如果成本远大于一季粮食的价值，在经济上就不合理。干旱是自然现象，消灭干旱不可能，也没有必要。抗旱工作不能以消除干旱为目标，而是要有长远而综合的抗旱规划、严格的水资源管理、有效的应急预案和快速的灾后重建等综合措施，由单纯的抗旱向干旱及旱灾管理转变。

（主讲人简介：陈进，水利部长江水利委员会长江科学院副院长，教授级高级工程师。）