三峡工程在长江防洪体系中的关键作用

江 文，江 焘

(长江水利委员会 网络与信息中心《水利水电快报》编辑部，湖北 武汉 430010)

长江是我国第一大河，是中华民族的母亲河，保护与治理开发好长江，既关系到流域人民的福祉，也关乎国家的长治久安。长江水利委员会在2018年工作会议上，提出了建设安澜、绿色、和谐、美丽“四个长江”的总体目标。其中“安澜长江”是治江工作中的重中之重，可以说“有了安全的长江，流域经济社会可持续发展才有根基。”目前，长江流域已建成大中小型水库5万多座，总库容达3 600多亿m3。其中，三峡水库作为长江上游干流梯级水库的最末一级，控制流域面积达100万km2，相当于长江上游水库群的“总开关”[1]。三峡水库建成后，长江下游防洪形势得到显著改善，但同时，质疑三峡工程的声音也随之而来。尤其在2020年长江发生流域性的大洪水后，总有这样的疑问出现：“为什么修建三峡水库后还会发生洪灾？”“三峡水库到底发挥了多大的作用？”。针对三峡工程，许多学者进行了相关研究，如李沛等[1]通过分析2020年三峡水库的防洪调度具体介绍了三峡水库的防洪作用；郑守仁[2]分析了三峡工程在2016年长江洪水中的作用；蔡其华[3]结合2010年三峡工程的实际调度运行，分析了三峡工程的防洪调度方式及效果；但是，大多数研究只关注于三峡工程在某一次大洪水发挥的作用，较少有研究进行综合分析。因此，本文通过检索国内外相关文献，分析了三峡工程的防洪任务、防洪调度、防洪功能以及三峡工程在长江防洪工程体系中的关键作用，并通过实例研究了三峡工程在区域性洪水与流域性洪水中的作用。本文旨在客观、公正、科学地认识三峡工程的防洪作用，一方面，对稳定社会、人心具有重要现实意义；另一方面，可为构建人水和谐防洪体系保障长江安澜，统筹推进“四个长江”建设提供理论依据。

1 三峡工程简介

1.1 工程概况

三峡工程是当今世界技术难度最高，综合规模最大的水利枢纽工程。它主要分为枢纽工程、移民工程与输变电工程三大部分[4]。其中的枢纽工程，即“长江三峡枢纽工程”，又简称“三峡工程”，是长江中下游防洪的关键性工程。因此，本文中的三峡工程，特指长江三峡枢纽工程。三峡工程包括大坝、水电站厂房和通航建筑物。大坝为混凝重力坝，坝顶高程185 m，坝长(轴线长)2 309 m，坝顶总长3 035 m。水电站为典型的坝后式电站，设有左、右岸两座厂房，共安装32台70万kW水轮发电机组，其中左岸14台，右岸12台，地下6台；另外还有2台5万kW的电源机组，总装机容量2 250万kW。通航建筑物布置在左岸，沿坝轴线方向从左到右依次为永久船闸、升船机、临时船闸(2003年4月9日停止使用后改建为两孔冲沙闸)。

1.2 建设历程

1918年，孙中山先生就提出了修建三峡工程的设想。20世纪50年代，毛泽东主席明确提出，希望在三峡修建水库，以毕其功于一役。1982年，邓小平对于是否兴建三峡工程，果断拍板：看准了就下决心，不要动摇。1986-1989年，国务院组织412位专家，对三峡工程的建设展开了全面论证。1990年7月至1991年8月，国务院三峡工程审查委员对新编制的《长江三峡工程可行性研究报告》进行审查。1992年4月3日，第七届全国人大五次会议上通过《关于兴建长江三峡工程的决议》。1994年12月14日，三峡工程正式开工[4]。2020年11月，三峡工程完成整体竣工验收全部程序，工程质量满足规程规范和设计要求，开始全面发挥防洪、发电、航运、水资源利用等综合效益。

2 三峡工程的防洪作用

长江流域历来是中国受洪水威胁最严重的地区，相关资料表明：自西汉(前206年)至清末(1911年)的2117年间，长江共发生水灾214次，平均约10a一次[4]。随着经济社会的发展，长江水灾频次愈升高发且灾情也愈发严重。历史上，1870、1954、1981年和1998年长江上游都发生特大洪水，但当时上游控制性水库还未兴建，洪水给中下游造成了巨大损失。

2.1 防洪任务

(1)保障下游防洪安全。①对上游型大洪水进行调节，减轻荆江河段和洞庭湖区的防洪压力[5]，尽量减少启用荆江地区蓄滞洪区的机率，将荆江河段防洪标准提升至100 a一遇。换句话说，遭遇不大于百年一遇(洪峰流量超过83 700万m3/s)的洪水时，通过三峡工程可使得枝城站最大流量控制在56 700 m3/s以内，分洪工程不启用，荆江河段可实现安全行洪。②遭遇千年一遇洪水时，经三峡水库调蓄后，枝城流量不超过80 000 m3/s，同时启用荆江地区的蓄滞洪措施，避免荆江河段可能发生的毁灭性灾难。

(2)保障三峡工程自身安全。①三峡工程的设计标准为可防御1 000 a一遇洪水(峰值流量为98 800 m3/s)，也就是说，遭遇千年一遇的洪水时，三峡工程可以正常运行，各项工程与设施不受影响。②三峡工程的校核标准为可防御万年一遇洪水再加10%(峰值流量为110 000 m3/s)，在该情况下，三峡大坝仍可挡水，大坝主体建筑物不会遭到破坏。

2.2 防洪调度

三峡大坝设计防洪限制水位145 m，设计正常运行水位175 m，防洪库容221.5亿m3。2009年，国务院批复的《长江防御洪水方案》中明确提出了三峡水库对城陵矶防洪补偿调度。三峡水库①145～155 m水位之间的56.5亿m3库容，对城陵矶地区进行防洪补偿；②155～171 m水位之间的125.8亿m3库容，重点考虑对荆江地区的防洪补偿；③171～175 m水位之间的39.2亿m3库容，用来防御上游的特大洪水[6]。

2.3 防洪方式

拦洪、削峰、错峰是三峡大坝的3种防洪方式。①拦洪。为确保汛期行洪安全，三峡水库利用221.5亿m3的防洪库容拦蓄超过下游安全泄量的洪水。②削峰。当长江下游防汛形势紧张时，三峡水库通过蓄洪削减来自上游的较大洪峰，控制出库流量并使其均匀下泄。③错峰。当中下游发生较大洪水时，科学调度三峡水库库容，使上游洪峰与中下游洪峰错开，减轻中下游防洪压力。

2.4 在长江防洪工程体系中的作用

三峡工程地理位置得天独厚，位于长江上游与中下游交界处，就好比是控制进入荆江洪水的总开关，能够恰好扼住上游洪水的“咽喉”，可控制荆江河段95%的洪水来量。三峡工程对长江上游洪水起到了关键的控制作用，是上游干支流其他水库无法替代的，为长江防洪体系中的关键骨干工程。

根据《长江流域综合规划(2012-2030年)》及《长江流域防洪规划》的总体布局，长江流域中下游已逐步形成以堤防为基础、三峡水库核心，其他干支流控制性水库、蓄滞洪区、河道(洲滩民垸)、排涝泵站及防洪非工程措施相配套的综合防洪体系[1]。2009年汛期三峡工程开始全面发挥防洪等综合效益。此后，金沙江上的向家坝、溪洛渡、锦屏、亭子口等水库也陆续开始发挥防洪作用，为调节洪水提供了重要手段。为提升长江中下游河段的防洪能力，通过对长江中下游河道、堤防进行加高加固，使中下游干堤建设基本达标。对蓄滞洪区的围堤进行了加高加固，开展了平垸行洪、退田还湖、移民建镇等工程的建设，为运用蓄滞洪区创造了良好条件。防洪非工程措施方面，通过水文监测、预报、预警，使水文预报的预见期延长，为防洪救灾部署争取了宝贵时间。2020年批复的《长江流域水工程联合调度运用计划》中，纳入联合调度范围的水工程有101座，包括长江三峡、金沙江乌东德、溪洛渡等水库以及荆江分洪区等蓄滞洪区，新滩口泵站等重要排涝泵站，南水北调中线等大型引调水工程[7]。胡向阳等[8]研究了长江上游25座控制性水库，构建了面向多区域防洪的长江上游水库群协同调度模型，并利用该模型研究了在1954年典型洪水情况下，上游水库群配合三峡水库对长江中下游的防洪调度。结果表明：遭遇1954年洪水时，三峡水库最高调洪水位160.70 m，累计拦蓄洪量95.86亿m3，防洪库容剩余125.64亿m3，较大地抵抗住了荆江洪水。

3 三峡工程在历年大洪水中的作用

3.1 区域性洪水与流域性洪水

根据《长江流域综合规划(2012-2030年)》，将长江流域中下游平原地区成灾大洪水划分为区域性洪水与流域性洪水。

(1)将区域性洪水定义为：由于长江子流域产生较大范围暴雨，导致长江干流某些江段或支流发生的洪水。历史上，长江流域发生过较为典型的区域性洪水有：①长江上游1981年特大洪水；②长江上中游1999年大洪水；③长江中下游1996年与2016年较大洪水。

(2)将流域性洪水定义为：由于多场连续大面积暴雨导致长江上、中、下游地区均发生的洪水。发生流域性洪水时，干流和支流洪水、上游和中下游洪水相互遭遇，在长江中下游干流形成的洪水具有峰高量大、高水位历时长的特点[9]。长江流域较为典型的流域性洪水有：1931、1954、1998及2020年洪水。

考虑到三峡工程于2007年首次发挥防洪功能，因此，本文选择2016年长江中下游较大洪水作为区域性洪水代表，2020年洪水作为流域性洪水代表，分析三峡工程在遭遇两种大洪水时发挥的防洪作用。

3.2 区域性洪水实例分析：2016年长江中下游较大洪水

3.2.1雨水情特点

2016年6-7月，长江流域暴雨频发，降雨时间集中且强度大，长江流域发生区域性大洪水，部分支流发生了特大洪水。2016年7月上旬长江流域洪水水位与流量均超过1998年同期洪水。2016年长江流域6-7月降雨过程主要有以下特点：①梅雨期长、雨量大；②降雨集中、雨带稳定；③暴雨强度大、极值多[9]。异常的降雨致使长江中下游地区发生了严重的洪涝灾害，长江干流监利以下江段和洞庭湖、鄱阳湖水位全面上涨，全线超过警戒水位。2016年长江流域洪水具有以下特点：①中下游干流水位高且持续时间长；②站点超警戒水位数量多，持续时间长；③城市内涝积水严重。

3.2.2三峡工程的防洪效果

三峡工程通过拦峰削峰对2016年长江中下游较大洪水进行了有效调度。李健等[10]对2016年长江1号洪水时空演变过程进行了分析，结果表明：2016年7月1日三峡水库拦截洪峰流量为19 000 m3/s，而当日三峡水库最大流量为48 500 m3/s，三峡水库控制出库流量为29 500 m3/s，由此计算出三峡水库的削峰率为(19 000÷48 500)≈39%，极大缓解了长江中下游的防洪压力；三峡水库将汉口站水位削减了约1.35 m，对荆江河段起到了显著的防洪作用。郑守仁[2]分析了三峡水库在2016年6-7月洪水调度过程中的5个阶段，结果表明：三峡水库在2016年长江洪水期间，调洪最高水位158.18 m，共拦蓄洪量达72亿m3。三峡工程通过与长江上游与中游30余座水库的联合调度，总计拦蓄227亿m3洪量；有效降低了武汉以下河段(0.2～0.4 m)、城陵矶附近区域(0.7～1.3 m)与荆江河段(0.8～1.7 m)的洪水水位；避免了钱粮湖和大通湖东两个蓄滞洪区的使用，使3.5万hm2耕地和38万人免于洪灾[11-12]。

3.3 流域性洪水实例分析：2020年长江大洪水

3.3.1雨水情特点

2020年长江流域性大洪水量级仅次于新中国成立后的1954年与1998年大洪水。陈敏[13]对2020年长江暴雨洪水进行了分析，结果表明：2020年主汛期，长江流域暴雨过程具有雨量大、强度高、极端性强以及强雨区高度重叠的特点。洪水具有以下特点：①洪水发生范围广。长江流域内超过90%的主要支流均发生了较大的洪水。②干流区间洪水突出。③中下游干流水位涨势迅猛，洪水峰高量大且持续时间长。

3.3.2三峡工程的防洪效果

三峡工程对2020年长江洪水起到了举足轻重的关键作用。李沛[1]等对三峡水库在2020年长江洪水调度过程中的防洪作用进行了具体分析，结果表明：①2020年7月2-26日形成了3次编号洪水。在第1号洪水7月2-12日期间，三峡水库削峰率为34%，25亿m3的洪水被成功拦截，分别使莲花塘站、汉口站、湖口站水位降低0.8、0.5、0.2 m。第2、3号洪水分别于7月17和26日形成，三峡水库削峰率分别为46%、37%，拦蓄洪量分别约为88亿m3、33亿m3。整体来看，通过三峡水库，2020年长江3次编号洪水均得到了有效调度，洪峰削减率为34%～46%，拦蓄洪量为25亿～88亿m3。黄艳[14]研究了2020年长江4、5号洪水期间三峡水库的调度过程，结果表明：三峡水库调蓄最高洪水位为167.65 m，拦蓄了约108亿m3的洪水。2020年7月洪水期间，三峡水库作为核心骨干工程，联合上中游控制性水库群拦蓄洪量约300亿m3。在防御2020年长江洪水中，三峡工程的有效运用极大减轻了长江中下游的防洪压力，使荆江地区60万人，3.287万hm2耕地免遭洪灾的威胁。

3.4 结论

本文阐述了三峡工程的防洪任务、防洪调度、防洪功能以及三峡工程在长江防洪工程体系中的作用，并选取了典型区域性洪水与流域性洪水——2016年长江中下游较大洪水与2020年长江洪水进行了实例分析，得到结论如下。

(1)三峡工程的防洪任务为保障下游防洪安全与自身安全。三峡工程221.5亿m3的防洪库容分为三大部分，分别用于对城陵矶、荆江的防洪补偿以及上游特大洪水的防御。三峡工程主要通过拦洪、削峰、错峰方式发挥防洪作用。三峡工程在长江防洪工程体系中发挥了核心骨干作用。

(2)通过三峡工程的拦峰、削峰作用，对区域性与流域性洪水进行了有效调度。2016年区域性洪水中，三峡工程共拦蓄洪量达72亿m3，配合长江上游与中游30余座水库的联合调度，总计拦蓄227亿m3洪量；2020年流域性洪水中，三峡工程拦蓄洪量超100亿m3，联合上中游控制性水库群拦蓄洪量约300亿m3。三峡工程的有效运用极大减轻了长江中下游的防洪压力，保障了长江中下游人民生命财产安全。