2017年汛期三峡水库城陵矶防洪补偿调度影响分析

董炳江 许全喜 袁晶 朱玲玲

摘要：2017年6月下旬至7月初，长江中下游连续发生两次强降雨过程，7月1日长江形成2017年第1号洪水，长江中下游干流莲花塘以下江段及洞庭湖、鄱阳湖水位全线超警，发生了中游型大洪水。为减轻长江中下游防洪压力，避免莲花塘站超保证水位，7月1～3日，对三峡水库进行了城陵矶防洪补偿调度，将出库流量由27 300 m 3/s减至8 000 m 3/s。对2017年汛期三峡水库对城陵矶进行防洪补偿调度后，水库泥沙淤积、荆江三口分流、坝下游河道冲淤与崩岸以及长江中下游洲滩淹没等影响进行了分析。结果表明，调度实施后，显著减轻了洞庭湖区及长江中下游干流的防洪压力，有力保障了长江中下游的防洪安全。研究成果可为三峡水库制定科学调度方案、进一步发挥三峡工程综合效益提供支撑。

关键词：防洪补偿调度; 城陵矶; 泥沙淤积; 崩岸; 三峡水库

中图法分类号： TV697.11文献标志码： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.02.018

三峡工程是长江治理开发的关键性工程，是长江综合防洪体系的骨干工程，在长江中下游防洪体系中占有重要地位。在三峡工程初步设计阶段，主要采用荆江河段防洪补偿调度方式，重点防御荆江地区特大洪水，该方式难以适应长江中下游地区的现实要求[1]。因此，在2009年《三峡水库优化调度方案》（以下简称“方案”）中，提出了在保证枢纽大坝安全和不降低荆江防洪标准的前提下，合理兼顾对城陵矶防洪补偿的调度方式。《方案》将三峡水库的防洪库容221.5亿m 3自下而上分为3部分：第一部分预留库容56.5亿m 3，用作既对城陵矶防洪补偿调度也对荆江防洪补偿调度;第二部分预留库容125.8亿m 3，仅用作对荆江防洪补偿调度;第三部分预留库容39.2亿m 3，作为对荆江特大洪水进行调度。在遇到三峡水库上游来水不大而城陵矶附近地区（主要是洞庭湖）来水较大时，迫切需要三峡水库拦洪以减轻防洪压力的情况下，三峡水库将运用预留的56.5亿m 3防洪库容（库水位145～155 m），按控制城陵矶（莲花塘）水位34.4 m（保证水位）进行防洪补偿调度[2-6]。

2017年6月下旬至7月初，长江中下游连续发生两次强降雨过程，强降雨主要集中在洞庭湖、鄱阳湖两湖水系和长江中下游干流附近，7月1日长江形成2017年第1号洪水，长江中下游干流莲花塘站以下江段及洞庭湖、鄱阳湖全线超警戒水位，莲花塘站接近保证水位。为减轻中下游防洪压力，避免莲花塘站超保证水位，7月1日起三峡水库实施了城陵矶防洪补偿调度，7月1～3日将出库流量由27 300 m 3/s减至8 000 m 3/s。城陵矶防洪补偿调度实施后，显著减轻了洞庭湖区及长江中下游干流的防洪压力，降低莲花塘河段洪峰水位1.0～1.5 m，避免其超保证水位。

本文对2017年汛期三峡水库就城陵矶防洪补偿调度后，对三峡水库泥沙淤积、荆江三口分流、坝下游河道冲淤与崩岸以及长江中下游洲滩淹没等影响进行了分析，以期为三峡水库制定科学调度方案、进一步发挥三峡工程综合效益提供支撑。

1汛期水雨情

2017年6月22日至7月2日，长江中下游连续发生两次强降雨过程，其中：6月22日至28日降雨主要集中在两湖水系，6月29日至7月2日降雨主要集中在洞庭湖水系、鄱阳湖水系西部和长江中下游干流附近。这次集中强降雨过程持续时间长达11 d，过程累计降雨量超过100 mm的笼罩面积达58万km 单站最大日降雨量达到278.5 mm（6月23日，沅江大杨溪煌山站），单站累计雨量最大达734 mm（洞庭湖区寒婆坳站）[7-8]。

此次长历时强降雨过程造成洞庭湖水系湘江、鄱阳湖水系修水发生超历史洪水，洞庭湖出口水道及其资水、沅江发生超保证水位洪水，洞庭湖区、鄱阳湖区全线超警戒水位。7月1日08：00湘江湘潭站水位39.76 m、超过保证水位0.26 m，资水桃江站水位44.04 m、超保证水位1.74 m，沅江桃源站43.94 m、超警戒1.44 m。受洞庭湖、鄱阳湖出湖流量迅猛增加影响，长江中游干流水位快速上涨，7月1日08：00莲花塘站水位到达警戒水位32.50 m，长江出现2017年第1号洪水;7月3日晚，洞庭湖出口控制站七里山站超保证水位（34.55 m），长江干流莲花塘站以下主要控制站全线超警戒水位。经统计，2017年长江1号洪水期间，长江流域共107条河流183个水文（位）站发生超警戒水位及以上洪水，其中超警戒水位132个站，超保证水位30个站，超历史纪录水位21个站（见图1）。

受强降雨影响，洞庭湖及其支流湘江、资水、沅江水位快速上涨，洞庭湖入长江流量快速增加，四水合成流量约50 000 m 3/s，占螺山总入流（约90 000 m 3/s）比例超55%。根据长江委水文局预报结果，莲花塘站7月4日将接近保证水位（34.4 m）左右，螺山至大通河段将超警1.0～1.5 m，防汛形势十分严峻。

2水库调度情况

2017年汛前，三峡及上中游水库群等按计划消落[9-10]，其中：4～5月洞庭湖区主要控制性水库消落到位，6～7月长江上游主要水库消落到位。截至6月10日，长江上中游水库群共腾空防洪库容530亿m 3。

7月1日，長江出现2017年第1号洪水，为减轻中下游防洪压力，避免莲花塘站超保证水位，三峡水库在溪洛渡、向家坝等上游水库群的配合下，并联合洞庭湖水系水库，实施对城陵矶补偿调度。根据水雨情及未来趋势，7月1日开始长江防总连续下发5道调度令，紧急调度三峡水库，将出库流量由27 300 m 3/s逐步压减至历史同期罕见的8 000 m 3/s。金沙江中游、雅砻江梯级水库配合拦蓄水量，溪洛渡与向家坝联合运用，7月2日0：00起向家坝水库出库流量按5 000 m 3/s维持（金沙江梯级水库共拦蓄水量约48亿m 3）。

在上游梯级水库联合拦蓄后，三峡入库流量由7月1日12：00的26 000 m 3/s逐步减小至2日12：00的17 500 m 3/s，至7日08：00后入库流量才开始逐步回升。三峡出库流量从7月1日8：00的27 300 m 3/s逐步减小至3日01：00的8 000 m 3/s，并在3日01：00至6日06：00期间基本保持8 000 m 3/s左右，6日06：00后出库流量开始逐步回升至25 000 m 3/s。7日20：00出现了入汛以来最大入库流量32 000 m 3/s，受此影响，库区水位上涨至157.10 m（10日06：00），此后库区水位开始回落，直至7月31日基本回落至146 m左右，见图2。经统计，7月1日12：00至7月6日06：00期间，三峡水库累计拦蓄水量49.68亿m 3。

此次联合防洪调度有效减小了城陵矶地区水位上涨速率和幅度，降低洞庭湖区及长江干流莲花塘河段洪峰水位约1.0～1.5 m、汉口河段洪峰水位约0.6～1.0 m、九江至大通河段洪峰水位约0.3～0.5 m，确保了长江干流莲花塘水位不超保证水位，避免了城陵矶地区分洪，大大减轻了长江中下游地区防洪抢险压力。同时，长江干流水位的降低加大了出湖水道的比降，有利于泄流畅通，使城陵矶超保时间由9 d缩短至5 d，最高水位降低了0.5 m，大大缓解洞庭湖区的防洪压力。

3水库调度影响分析

3.1水库泥沙淤积

2017年6、7月三峡入库沙量情况分别为623万、310万t，分别占全年入库沙量的18%和9%，较2003～2016年同期均值分别偏少61%、95%。

从2017年6～7月三峡入、出库含沙量和输沙率过程中可知，入库沙量主要在6月下旬，7月份来沙较少，在6月26日寸滩出现22 000 m 3/s的洪峰，6月27日出现0.842 kg/m 3的沙峰。由于沙峰的输移，出库沙量主要集中在7月份，而6月份较少，见图3，造成了6月份排沙比仅为6%，而7月份排沙比较高达26%，见表1。

三峡库区沙峰传播规律[11-14]表明，在寸滩流量15 000 m 3/s左右、坝前水位150 m时，沙峰传播时间约为17 d。寸滩站6月27日出现的沙峰到达坝址大致为7月12日，城陵矶防洪补偿调度时间段位于沙峰到达坝址前。调度期间，由于短期内减少了出库流量，使黄陵庙在7月1～9日一直处于较低输沙率（见图4），经统计，期间9 d输沙量仅为14万t，如不考虑上游梯级水库拦洪，三峡出库流量按28 000 m 3/s下泄，输沙量约为28万t。因此，2017年汛期，由于城陵矶防洪补偿调度减少出库沙量约14万t，占全年出库沙量的4.3%，增加的泥沙淤积量占全年淤积量的0.5%，减少全年排沙比0.4%。

3.2荆江三口分流

2017年7月初，三峡水库实施城陵矶调度期间，下泄流量减至8 000 m 3/s后，使荆江河段水位大幅降低，同时洞庭湖水位快速上涨，7月3日20：00，洞庭湖区南咀站最高水位达到36.52 m，超保证水位0.47 m，见图5。

洪水期南咀站水位高于沙市、监利水位，三口洪道形成倒比降，除松滋口外，太平口和藕池口均出现逆流现象，见图6，其中弥陀寺、藕池（管）、藕池（康）产生逆流天数分别为4，3，5 d，逆流总水量为1.2亿m 3，占2017年三口分流量的0.3%，见表2。

7月1～9日枝城平均流量为15 000 m 3/s，最大、最小日均流量分别为24 700，7 400 m 3/s，9 d三口分流量为14.2亿m 3，分流比为12.5%。根据三峡水库蓄水运用以来三口分流比与枝城站洪峰流量关系还原三口分流量计算，如不考虑上游梯级水库拦洪，三峡出库流量按28 000 m 3/s下泄，期间9 d平均分流比约为18.5%，分流量约为40.2亿m 3。因此，2017年汛期，由于城陵矶防洪补偿调度减少三口分流量约26亿m 3，占全年三口分流量的5.7%，减少三口分流比0.6%。

3.3坝下游河道冲淤与崩岸情况

长江流域2016，2017年洪水均属于区域性洪水，2016年洪水同时发生在中游和下游地区[15]，而2017年洪水主要发生在中游地区[7]。从坝下游河道冲刷来看，2016、2017年宜昌至湖口河段河床分别冲刷4.65亿，0.30亿m 3，其中：宜昌至城陵磯河段河床分别冲刷1.11亿、1.16亿m 3，冲刷强度基本相当;城陵矶至湖口河段2016年冲刷3.54亿m 3，而2017年则淤积0.87亿m 3，且淤积主要位于城陵矶至汉口段（淤积泥沙0.77亿m 3）。

以螺山至汉口河段作为典型河段分析，2016年该河段出现较强冲刷，河床冲刷泥沙1.91亿m 3，2017年则淤积0.63亿m 3。首先，2017年汛期螺山站含沙量较高，一定程度造成螺山至汉口河段淤积。2017年1号洪水期间，洞庭湖来水占绝对主导地位，三峡水库控制8 000 m 3/s下泄后，形成了洞庭湖城陵矶与长江莲花塘水位落差达0.57 m，创历史之最。出湖泥沙也随之增加，城陵矶站2017年6、7月平均含沙量分别为0.081，0.056 kg/s，均高于2016年同期将近一倍，特别在城陵矶防洪补偿调度期间，日均含沙量达到了0.121 kg/s。受上游来沙增加的影响，2017年6、7月份螺山站月平均含沙量分别为0.100，0.096 kg/s，高于2016年同期30%，19%。其次，2017年螺山至汉口河段泥沙颗粒较粗，容易落淤。受荆江河段持续冲刷，监利站的2017年年中值粒径达到0.200 mm，为三峡水库蓄水以来最大值，螺山站2017年6，7月月中值粒径分别为0.016，0.017 mm，远大于2016年同期的0.012，0.011 mm。此外，螺山站2016年洪水过程主要集中于7月和8月上半月，其流量大于40 000 m 3/s的天数有37 d，2017年洪水过程主要集中于7月上半月，虽然洪峰流量大于2016年，但流量大于40000 m 3/s的

天数仅有21 d，高洪持续时间与2016年相比明显偏少，见图7。因此，与2016年相比较而言，2017年汛期的复杂水情对坝下游河道冲淤规律产生了一定的影响。

已有研究表明，水位下降幅度加快是河道崩岸发生的重要因素[16-17]。荆江河道水位从平滩水位附近（对应沙市水位在40 m、流量25 000～30 000 m 3/s左右，石首水位在32～33 m左右）逐渐消退的速度大小影響岸坡稳定。在退水期，当河道内水位日均降幅在0.20 m以上时，岸坡稳定性有所降低;当日均降幅达到0.40 m以上时，岸坡容易失稳;当日均降幅达到0.60 m以上时，河道崩岸将频繁发生。

2017年汛期城陵矶防洪补偿调度后，宜昌站在7月4日06：00出现了最小流量6 570 m 3/s和最低水位40.36 m，两者均为同期历史最低值，见图8。7月1日12：00～4日12：00（3 d）宜昌站水位下降了6.96 m，沙市站水位下降了2.96 m，石首站水位下降了1.05 m，见表3。

根据湖北、湖南、江西、安徽、江苏等省防办提供的有关资料统计[18]，截止2017年7月11日，长江中下游干流河段水位超警12 d以来干流堤防未发生险情，险情主要出现在洞庭湖、鄱阳湖区堤防，以及主要支流、圩垸堤防。因此，由于2016年汛后及2017年汛前长江干堤除险整治和崩岸应急守护工作，本次调度未对坝下游河道崩岸产生明显不利影响。

3.4长江中下游典型洲滩淹没

2017汛期城陵矶防洪补偿调度期间，长江中下游洪水位大幅降低，对许多洲滩的淹没情况产生了影响。根据长江中下游宜昌至湖口河段洲滩顶高程情况，调度后河段内大部分洲滩的淹没面积减小，如宜枝河段的南阳碛（洲滩高程为37.0～40.1 m）、公安河段的突起洲（洲滩高程为30.0～41.5 m）、城螺河段的南阳洲（洲滩高程为23.0～31.5 m）等，调度前洲滩完全淹没在洪水位下，调度后洲滩滩顶露出水面见图9。

4结 论

2017年长江1号洪水期间，为减轻中下游防洪压力，避免莲花塘站超保证水位，三峡水库实施了城陵矶防洪补偿调度。本文对2017年汛期三峡水库城陵矶防洪补偿调度进行影响分析，得出以下结论。

（1） 由于城陵矶防洪补偿调度，三峡水库减少出库沙量约14万t，占全年出库沙量的4.3%，增加的泥沙淤积量占全年淤积量的0.5%，减少全年排沙比0.4个百分点。

（2） 洪水期间，南咀水位高于沙市、监利水位，三口洪道形成倒比降，除松滋口外，太平口和藕池口均出现逆流现象，逆流总水量为1.2亿m 3。由于城陵矶防洪补偿调度减少三口分流量约26亿m 3，占全年三口分流量的5.7%，减少三口分流比0.6个百分点。

（3） 在城陵矶防洪补偿调度期间，宜昌和沙市站水位最大分别下降了6.96 m和2.96 m，长江中下游干流堤防未出现险情，险情主要出现在洞庭湖、鄱阳湖区堤防以及主要支流、圩垸堤防，本次调度未对坝下游河道崩岸产生明显不利影响。

（4 ）城陵矶防洪补偿调度期间，长江中下游洪水位大幅降低，对许多洲滩的淹没情况产生了影响。

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引用本文：董炳江，许全喜，袁晶，朱玲玲.2017年汛期三峡水库城陵矶防洪补偿调度影响分析[J].人民长江，2019，50（2）：95-100.

Effect of compensation operation of Three Gorges reservoir to flood control of Chenglingji reach during flood season of Changjiang in 2017

DONG Bingjiang， XU Quanxi， YUAN Jing， ZHU Lingling

（Bureau of Hydrology， Changjiang Water Resource Commission， Wuhan 430010， China）

Abstract： From late June to early July of 2017， middle and lower reaches of the Yangtze River experienced two consecutive heavy rainfalls， and Changjiang No. 1 flood formed on the July 1st， during which water levels of Lianhuatang station and its lower reaches， Dongting Lake， and Poyang Lake had all exceeded warning levels. In order to alleviate the flood control pressure in the middle and lower reaches of the Yangtze River and keep water level of Lianhuatang station below its highest safety level， Three Gorges reservoir carried out compensation operation to Chenglingji reach during July 1st and 3rd， which reduced the reservoir outflow from 27 300 m 3/s to 8 000 m 3/s. Aiming at this compensation operation， we analyzed its impacts on reservoir sediment deposits， the flow diversion of the three distributaries of Jingjiang River to Dongting Lake， river channel erosion and river bank failure in the downstream of dam site， and marshland submerge. The results showed that the compensation operation had significantly alleviated flood pressure in middle and lower of the YangtzeRiver， ensured the flood control safety， and the operation experiences could provide reference for preparing more scientific operation solutions in future.

Key words：flood control operation; Chenglingji section; sediment deposits; bank collapse; Three Gorges Reservoir