湖南汨罗江流域典型水文断面查勘研究

刘海 唐哲

摘要：由于1973年汨罗江水文查勘资料已无法满足当今水文地质研究的需求，为了全面掌握汨罗江流域40余年自然变迁和人为影响造成的水文特性变化，2017年重新对汨罗江流域进行了水文查勘。简要概述了该流域典型水文断面的地貌、河床变化以及水质等情况，研究了汨罗江河道行洪能力、水情预报特性。此次水文查勘为洞庭湖流域的水污染治理、水资源开发、水生态保护奠定了科学基础。

关键词：典型水文断面;水文查勘;水生态保护;汨罗江流域

1 流域概况

汨罗江古称汨水，发源于湘赣边境幕阜山脉金凤山南麓，于湖南省汨罗市磊石镇注入东洞庭湖，流域面积5 543.2 km2，全长253.2 km，总落差249.8 m，河道平均坡降0.46 ‰。汨罗江沿程接纳5 km以上支流达173条，其中流域面积大于100 km2的支流有10条，呈不对称羽状水系。汨罗江主要流经平江县、汨罗市，是南洞庭湖滨湖区最大河流，为平江、汨罗地区提供灌溉和生活用水。

为加强洞庭湖流域的水污染治理[1]、水资源开发、水生态保护[2-3]，收集汨罗江河道行洪能力[4]、水情预报等水文资料，国家水文部门于1951年在汨罗江干流设立了加义、平江、黄旗塅（2005年迁至伍市）3个基本水文（位）站，长期收集并整理水文基础资料。同时，为了弥补水文站网分布稀少导致的水文资料缺失，水利部在1973～1975年组织了大型水文查勘[5] 来补足流域内水文资料，探索汨罗江流域河流演变和洪水特征[6-7]。

2 汨罗江水文查勘情况

1973年汨罗江水文查勘使用水准仪、经纬仪、平板仪等测量设备，收集的资料精度低[8]、范围不广、项目不全，已不能满足当今水文地质研究的需求。为了全面掌握汨罗江流域历经40多年自然变迁和人为影响的水文特性变化，亟待对汨罗江流域水文资料进行更新完善。

2017年，岳阳市水文局采用全站仪、GPS、ADCP声学多普勒流速仪[9]、无人机[10]等新仪器新设备，历时2 a，对汨罗江流域开展了高效、精确、全面的水文查勘。采用无人机航拍，收集了汨罗江河流地貌形态;更新完善了汨罗江流域40 a来河流演变、洪水特性、水质水量等水文资料;对典型河段的断面高程及周边地形进行了测量，调查了历史洪水及洪涝灾害情况，并计算了洪调年份的洪峰流量。

3 查勘成果分析

对38个河段纵横断面、桥梁、水利工程建筑及历史洪痕情况进行的查勘表明，1983年、1995年和2000年均发生了几次较大场次洪水，对平江县、汨罗市部分地区造成了较为严重的洪涝灾害。对比1973年水文查勘资料，拦河修闸、河道挖砂等人为活动，对汨罗江流域河流生态系统健康造成了较大破坏，严重影响了河流的行洪能力。

3.1 典型水文断面地貌变化

选取汨罗江干流平江、伍市，支流昌江河打树坪、车田2个河段进行了分析，河流分布形态见图1～2。

经水文查勘后，汨罗江平江河段顺直长约300 m，无岔流，河槽宽约100 m。断面上下游有水草生长。基本水尺断面形状为“U”形，河床为细砂组成，逐年有淤积变化，右岸为平江县新建的防洪大堤，左岸为沙壤土。汨罗江伍市河段河道顺直，河段右岸水位在约38.50 m开始漫滩，漫滩宽度在280 m左右。右岸断面有冲淤现象，河床由细沙组成。

汨罗江打树坪河段为洪调河段，处于平江县梅仙镇竹岭村口上组，两岸均为高山，河床砂卵石较为稳定。调查河段左岸相对平坦，植被良好，为沙壤土，河流生态具有一定的自我恢复能力。车田河为典型山溪性河流，河床较狭窄，河道蜿蜒曲折，不同河段河道宽窄变化大，洪水暴涨暴落。汨罗江车田河段处于平江县梅仙镇板口村板口电站下游，河床由砂石构成，结构稳定。调查河段顺直，左岸冲刷，右岸淤积，两岸居民较多，植被良好，为沙壤土;上断面有采砂场，河道采砂破坏了河床的稳定性，产生了大量砂坑;加之河道的冲刷能力增强，河床下切严重，严重制约了河段的行洪能力。

通过查阅现有水文资料、历史洪水资料和当地居民走访记录，结合现场洪水断面、河段周边地形测量和无人机拍摄的地貌全景，发现该河段于1983年和1995年发生了两场较大的洪水，由于河道行洪能力不足，山溪性河流洪水来水快、水量大，造成河岸崩塌、河道堵塞、水位壅高，对当地经济、居民生活产生了极大不利影响。

3.2 典型水文断面河床分析

对比1973年，受涉河水利工程运行和河道采砂等活动的影响，汨罗江河道发生了明显变化：河床不断下切，河道断面演变成“V”形或 “U”形，详见图3。断面冲淤明显，左右岸坡面呈直线或曲线，谷底与谷坡之间通常无明显分界限。河面狭窄，河道沙石裸露，河床破坏致使水生生物栖息生存环境恶化。水流不畅破坏了河床的完整性和稳定性，河道行洪能力下降，危及防洪安全。

2017年8月12日，汨羅江昌江流域发生了特大暴雨，最大3 h降雨量的重现期超过100 a一遇，降水主要集中在昌江上游。8月12日06：00，因暴雨强度大、产流汇流速度快，冬塔和石浆的洪水在南江桥高南村汇集后向下游迅速涌去。昌江流域上游洪水06：00开始起涨，昌江北源洪峰于10：00经过冬塔钟家，昌江洪峰于10：40经过石浆毛家，11：30经过南江镇高南村，水位涨幅达7.93 m;洪峰于13：00经过大洲乡大江村，于16：15经过下游梅仙镇，梅仙水文站水位涨幅达7.40 m，洪峰流量1 400 m3/s，于当日22：30经过汨罗江干流伍市水文站，洪峰流量达1 920 m3/s。洪水发生示意图见图4。

根据汨罗江流域的实际情况，洪水调查洪峰流量一般采用曼宁公式[11]计算：

由式（1）可知，影响流量的水力因素主要有断面面积、水面比降、糙率和水力半径。由于河床不断下切，河床采砂严重，河岸未经保护，水力半径变小，糙率变大，行洪能力下降，导致在通过相同流量的情况下过水断面面积变大，水位壅高，对河流沿线的堤岸造成影响。此次暴雨强度大，洪量集中，洪水来势猛，破坏力强，大洲乡以上河段底水偏高，导致洪水经过时洪峰峰值偏高，冬塔钟家大屋集贤大桥和大洲乡大江电站被冲毁，洪水破坏现场见图5。