新形势下长江中下游河道治理与保护长效机制探讨
2023-06-25孙贵洲姚仕明谢作涛丁兵
孙贵洲 姚仕明 谢作涛 丁兵
摘 要:加强长江中下游河道治理与保护,是保障中下游地区防洪安全、生态安全、供水安全、通航安全和河势稳定的基础。在分析三峡水库蓄水运用以来长江中下游河道水沙条件、河床冲淤、江湖关系变化的基础上,全面梳理了长江中下游河道治理与保护存在的主要问题和面临的新形势,围绕持续做好河道监测、滚动研究、崩岸预警、崩岸应急抢护、护岸岁修加固等工作,对长江中下游河道治理与保护长效机制进行了探讨。
关键词:长江;中下游;河道;治理与保护;长效机制
中图法分類号:TV147 文献标志码:A
经过新中国成立以来70多年的治理,长江中下游干流河道总体河势基本稳定,有力保障了人民生命财产安全,支撑了沿江经济社会可持续发展。近年来,随着以三峡水库为核心的长江干支流控制性水库群蓄水运用,长江中下游河道水沙条件、河床冲淤演变和江湖关系等发生了新的变化,中下游河道保护与治理中存在的问题逐步叠加凸显[1-3]。
为了保障长江中下游地区防洪安全、生态安全、供水安全、通航安全和河势稳定,促进长江经济带绿色协调发展,迫切需要进一步加强长江中下游河道治理与保护。除持续推动实施长江流域综合规划、长江流域防洪规划、长江中下游河道治理规划、三峡后续工作规划等相关规划安排的河道治理工程外,还需要从加强河道监测、滚动研究、崩岸预警、崩岸应急抢护、护岸岁修加固等方面进一步完善长江中下游河道治理保护体系。
1 河道基本情况
1.1 河道概况
长江中下游干流河道自宜昌至河口全长约1 893 km,
流经湖北、湖南、江西、安徽、江苏及上海6省(直辖市),以江西鄱阳湖湖口为界分为中游、下游。湖口以上的长江中游干流长约955 km;湖口以下的长江下游干流河段长约938 km。长江中下游干流河道流经广阔的冲积平原,沿程河型多样,有顺直型、弯曲型、蜿蜒型和分汊型四大类,以分汊型河道为主,其长度约占中下游干流总长的65%以上。按照河型及地理环境划分长江中下游干流为7段,由上至下依次为宜昌至枝城段、枝城至城陵矶(荆江)段、城陵矶至武汉段、武汉至湖口段、湖口至大通段、大通至江阴段和江阴以下段[4-6](见图1)。
经过70余年的治理,干流河道重点险工段、崩岸段、重要节点段及部分洲滩等得到了不同程度的守护,总体河势得到有效控制。
1.2 河道冲淤演变
受干支流水库群蓄水拦沙、水土保持措施固沙、河道采砂等人类活动与自然因素变化的影响,长江中下游来沙量大幅度减少。三峡水库蓄水运用以来的2003—2021年,在年平均径流量变化不大的情况下,宜昌站年平均输沙量仅为0.34亿t,比蓄水前减少93%。长江中下游干流河道在“清水”下泄的作用下,呈全线冲刷态势,强冲刷总体呈现由上游向下游逐渐发展的特点。据实测资料分析[7],2002年10月至2021年4月宜昌至湖口河段累计冲刷量约26.24亿m3,年均冲刷量1.38亿m3;2001年10月至2021年11月,湖口至江阴河段累计冲刷17.06亿m3,年均冲刷量0.85亿m3。当前,宜昌至枝城河段冲淤基本平衡,荆江河段仍维持较强烈的冲刷,城陵矶以下河段冲刷有所加剧。
三峡水库蓄水以来,长江中下游干流河道演变特点主要表现为枯水河槽普遍冲刷下切,断面形态总体向窄深化发展,中低滩冲刷萎缩,高滩时有崩退等,冲刷调整变化及其效应主要体现在以下几个方面。一是维系和控制河势的洲滩发生较大幅度冲蚀,局部河段河势调整幅度有所加大,如上世纪90年代以来变化较剧烈的石首河段北门口高边滩、武汉河段白沙洲持续冲刷崩退,其对河势的控制作用不断削弱,年际间主流摆动幅度增大;三峡水库蓄水前河势较稳定的弯道段滩槽以“渐进”或“突变”方式进行切滩撇弯,如下荆江调关弯道、荆江门弯道、七弓岭弯道在蓄水前的几十年内滩槽形态稳定少变,主流紧贴凹岸下行,新水沙条件下这些急弯段出现了凸岸边滩冲刷崩退、主流撇弯的演变现象。二是近岸河床冲刷下切对现有护岸工程的稳定构成威胁,已护工程薄弱段和未护段崩岸强度和尺度明显加大,其中以迎流顶冲段表现尤为突出。2004年汛后至2005年汛前华容县天字一号主流顶冲部位出现连续5个大崩窝,崩坎离堤脚不足100 m,至2016年4月,已护工程的枯水平台崩失,崩坎距长江干堤堤脚仅35 m;2007年7月16日,芜湖新大圩大拐弯道段已护岸坡发生崩岸险情,崩长170 m、崩宽30~50 m,原有外护圩堤崩入江中;2017年11月8日,扬中河段指南村未守护岸坡发生崩岸险情,形成了岸线崩长约540 m、最大坍进尺度约190 m的崩窝;2020年12月中旬,洪湖市长江干堤中小沙角未护段发生崩岸险情,崩长约900 m,最大崩宽约60 m。长江中下游干流河道河岸物质组成松散、覆盖层较厚,一次大的崩岸崩宽可达数十米至数百米,外滩较窄的堤段一次崩岸即可危及堤防安全,对防洪安全构成极大威胁。三是江心滩、边滩成型淤积体冲淤频繁,总体表现为冲刷,可能对汊道与航槽稳定带来不利影响。如近期沙市河段太平口心滩和三八滩、东流河段老虎滩大幅冲刷萎缩,汊道分流比发生了相应的调整;下荆江河段乌龟洲、安庆河段潜洲高滩前沿依附的心滩受水流冲刷切割出现交错或散乱浅滩,导致分流区主航槽航深不足。四是河床冲刷引起同流量下中枯水位下降,荆江三口分流道分流量有减少趋势,洞庭湖、鄱阳湖两湖枯水期提前以及枯水历时延长(仅考虑河床冲刷因素),对沿岸部分涉水工程运行带来一定影响。2021年,宜昌站流量6 000 m3/s、沙市站流量7 000 m3/s、汉口站流量10 000 m3/s时水位较2003年分别累计下降0.76 m、2.82 m、1.66 m[7],对沿江两岸取水设施、码头等涉水工程的正常运行造成不利影响。
在三峡水库运用前的数十年中,长江中下游干流河道总体冲淤平衡。随着溪洛渡、向家坝等长江上游干支流控制性水库陆续建设运用,三峡水库入库泥沙明显减少,加之三峡水库的拦沙作用,长江中下游干流河道面临着长期“清水”下泄的局面,中下游干流河道会发生长时期、长距离、大幅度的冲刷调整。根据长江科学院研究成果[8](采用2008—2017年水沙系列),宜昌至湖口河段在2002—2017年冲刷约21.24亿m3的基础上,预计未来30年还将冲刷约31亿m3,坝下游沙质河床冲刷仍未达到平衡,中下游干流河道在今后长时期内仍将面临持续冲刷的局面,对中下游地区防洪安全、生态安全、供水安全、航运通畅和河势稳定、岸线保护与利用等诸多方面影响深远。
2 面临的新形势及存在的主要问题
2.1 面临的新形势
长江中下游河道冲淤和江湖关系已发生变化并将在较长时期内继续调整。三峡水库蓄水以来(2003—2021年),三峡水库年均入库沙量1.48亿t,与三峡工程设计值相比,减少了约70%,三峡水库淤积明显减缓;随着上游干、支流大型水利枢纽的陆续兴建以及流域内水土保持工程的不断实施,未来入库沙量还将维持在较低水平,三峡水库泥沙达到冲淤平衡年限将大为延长。根据长江科学院研究成果[9],三峡水库淤积平衡时间约为370年,水库“清水”下泄将是一个长期过程。三峡水库出库泥沙大幅减少已引起长江中下游干流河道剧烈冲刷和江湖关系的调整,中下游干流河道冲刷强度、冲刷范围和发展速度均超过三峡工程论证阶段预测值,河道冲刷已发展到长江口,洞庭湖和鄱阳湖湖区总体呈现由淤转冲。受上游和入湖来沙减少的影响,在今后长时期内长江中下游河道仍将面临持续冲刷的局面,河道冲淤演变与江湖关系的调整也更趋复杂。
长江经济带高质量发展对河道治理与保护提出了新要求。全面推动长江经济带高质量发展,大力保护长江生态环境,依托黄金水道建设,优化沿江产业结构和城镇化布局,加快产业转型升级,促进经济增长空间从沿海向沿江内陆拓展和对岸线资源的合理利用,需要更为优良、稳定的河势作为基础条件,需要进一步加强长江中下游干流河道综合治理,形成河势和岸线稳定,泄流通畅,航道、港域、水生态环境优良的河道,增强其对长江经济带高质量发展的支撑与保障能力。
长江中下游防洪体系建设对河道治理提出了新要求。长江中下游为冲积性平原河道,河岸抗冲性较差,河床冲淤频繁,贴主流岸坡常发生崩岸险情,河道崩岸作为一种自然演变现象,会长期存在。三峡水库蓄水运用以来,在“清水”冲刷作用下,部分河段河势调整加剧,水流顶冲位置的变化和近岸河床的冲刷下切,岸坡失稳风险增大,崩岸险情时有发生,严重影响河势稳定、防洪工程和重要基础设施的安全。针对长江中下游崩岸险情危及防洪安全问题,在河道治理实践中尚存在崩岸预警难度大、部分已建护岸工程标准偏低、崩岸应急抢护与护岸岁修能力不足等安全隐患和薄弱環节,在今后河道治理中需强化风险管控,建立崩岸应急抢护和护岸岁修加固相结合的长效机制,进一步完善长江中下游防洪体系。
2.2 存在的主要问题
长江中下游河道和江湖关系的持续调整,会对防洪、供水、航运、生态等产生深远影响。2003—2021年,受长江上游来沙大幅减少及三峡等干支流水库群拦沙影响,长江中下游干流河道冲刷下切明显,宜昌至湖口干流河道平均冲深1~3 m,局部河段河势变化较大,崩岸时有发生。统计资料显示[10],中下游干流河道共发生崩岸险情1 000余处,崩岸总长700余km,对堤防工程安全构成直接威胁;宜昌、沙市、螺山和汉口站同流量下枯水位累计下降了0.7~2.8 m,其中沙市站年最低水位较蓄水前最枯水位下降约1.5 m,危及两岸取水设施正常运行;此外,高滩崩退、边心滩冲刷萎缩、部分支汊发育等演变发展对局部河段航道条件会带来不利影响。荆江三口分流减小、断流天数加长,城陵矶站与湖口站枯水期提前等江湖关系变化引起洞庭湖区、鄱阳湖区供水短缺、湿地萎缩、水生境恶化、生态系统功能衰退等问题突出;湖区“枯水一线”的枯水特征常态化致使洲滩长期出露,湿地景观格局破碎化加剧、生态系统功能衰退等。全面科学把握长江中下游河道和江湖关系的持续调整对防洪、供水、航运、生态等影响,是当前河道治理与保护面临的首要问题。
河道监测能力难以满足新形势下长江中下游河道治理的需要。河道原型观测是认识河道、治理河道的重要基础。目前长江中下游河道观测布局以掌握宏观河势变化为主,干流河道长程水道地形观测频次仅为5年1次,固定断面观测1~2年1次,纳入监测范围的险工及崩岸段仅有约200 km,观测范围有限。另外,由于缺乏快速分析技术、信息服务和发布平台,长江中下游河道动态监测资料整理分析的时间往往较长,预测分析成果得不到及时共享、传输、发布。此外,河道治理时效性很强,现有观测频次、观测范围、观测项目、信息管理能力等尚不足以全面、及时掌握中下游河道变化情况,极易错过最佳治理时机,难以满足新时期长江中下游河道治理的需要。
长江中下游崩岸监测预警能力有待提升。长江中下游河道崩岸是水土两相交互作用的结果,成因和机理十分复杂,河道崩岸预警更是复杂的技术难题。目前,河道崩岸预警仅在长江湖北段、安徽段、江苏段局部河段进行了初步应用,尚存在崩岸监测范围小、预警手段单一、精度不高、时效性不强、信息化程度较低等问题。如近期发生的洪湖长江干堤虾子沟、扬中河段指南村等大尺度崩岸,在崩岸前均未得到及时有效的预警。崩岸险情多发与崩岸监测预警能力不足的矛盾依然突出。
长江中下游干流河道崩岸应急抢险、护岸岁修加固机制亟待建立。受“清水”下泄长期冲刷及局部河势调整影响,长江中下游主流贴岸未护段,以及部分已护工程的薄弱段、迎流顶冲段的水毁险情时有发生,威胁岸坡稳定和堤防安全。崩岸发生具有隐蔽性、突发性、随机性、发展快等特点,崩岸治理具有很强的时效性,需要“抢早抢小”。崩岸应急整治工作时间紧、任务重,需在1~2个月实施完成,按照正常基建程序难以按时完成。目前,国家层面尚未建立稳定的崩岸应急抢护和护岸岁修加固经费渠道,地方政府财力相对薄弱,难以保证每年投入大量资金进行崩岸应急处置和已护工程日常维护,一些崩岸、水毁险情不能得到及时治理或错失最佳治理时机,导致险情继续扩大,后续要耗费更多财力进行治理。因此,亟待建立崩岸应急抢护和护岸岁修加固长效机制,破解缺乏稳定的投资渠道瓶颈,为及时处置重大崩岸险情,定期维护和加固已护工程提供保障。
3 治理与保护长效机制
3.1 治理与保护目标
全面贯彻落实习近平总书记关于推动长江经济带发展的重要讲话精神和治水重要论述、《长江保护法》等相关要求,牢固树立以人民为中心的发展思想和山水林田湖草沙系统治理思维,以防灾减灾救灾“两个坚持、三个转变”为导向,以稳定河势、防治重大崩岸险情、提高河道治理能力为目标,开展长江中下游干流河道动态监测,通过定期分析、滚动研究,全面系统掌握长江中下游干流河道冲淤及河势现状变化与未来发展趋势,及时提出长江中下游河道治理与保护对策;建立崩岸预警、应急抢护及护岸岁修加固长效机制,加强崩岸应急防护和已护工程岁修维护治理,保障河势和岸线稳定,提升长江中下游干流河道治理水平与能力,为长江经济带高质量发展提供水利支撑和保障。
3.2 建立长效机制的主要举措
(1)河道监测。河道监测是长江流域防洪的非工程措施之一,是一项需要长期常年开展的基础工作。制定未来一个时期包含河道基础性监测、险工险段监测与应急监测、信息管理与成果发布等内容的河道监测方案,提出年度监测工作计划,完成水道地形、固定断面、水面线与分流分沙、重点河段河道演变、险工险段等监测项目年度整编成果,为跟踪分析长江中下游河道冲淤及河势变化情况及开展滚动研究、崩岸预警与应急抢护、护岸岁修加固等工作提供基础资料。
(2)滚动研究。经过多年探索和实践,长江中下游河道治理与保护科研与应用水平取得了长足进步和发展。由于来水来沙条件的不确定性、河道冲淤演变的动态性、河道边界条件的复杂性,河道治理目标需求不断提升,需要在已有研究成果基础上,从水沙输移与河床演变基础理论、江湖演变规律及趋势预测、江湖功能影响、江湖治理方向与整治技术、江湖管理等五个方面持续深入开展长江中下游水沙特性、干流河势和江湖关系变化及其影响、河道治理保护措施和技术、河道管理等问题研究,为长江中下游河道治理与保护提供坚实的理论依据与技术支撑。
(3)崩岸预警。为促进长江河道崩岸监测预警能力提升,更好服务于长江治理与保护,建议组建长江河道崩岸监测预警中心,研究建立多尺度、多类型模型,如断面崩岸模型、一维及二维水沙数学模型、坡脚冲刷及岸坡稳定模型、土体极限平衡稳定模型等,预测监测河段可能崩岸的位置、范围、强度、时机等,实时掌握岸坡稳定程度动态变化,缩小预警的可能范围,提高崩岸预警成果精度;研究崩岸风险来源、风险类型、风险可控性等,提出风险评估指标和等级划分方法,完善风险评估技术。持续开展崩岸预警平台的开发建设、崩岸预警简报编制以及崩岸预警信息的发布、崩岸预警系统维护等工作。
(4)崩岸应急抢护机制。针对长江崩岸突发性强、危害性大的特点,实行崩岸应急抢护机制。一是建立长江中下游干流河道巡查监测机制,由沿江各级地方政府负责组织实施;二是建立先抢后补的应急抢护机制,即遭遇突发崩岸险情时,地方编制应急抢护方案,经上级有关部门审查后先行应急处置,省级及以上水行政部门审核后在崩岸应急抢护基金中筹措经费按比例补助,以鼓励地方抢早抢小,及时有效处置险情;三是建立应急抢护物资储备机制。在每年3月以前,按照河道巡查监测预警和应急抢护物资储备计划下达经费;汛前,相关地方水行政主管部门结合崩岸监测预警信息和河道崩岸巡查情况,筛选影响安全度汛亟需整治的崩岸段,编制崩岸应急抢护实施方案,报省级及以上水行政部门审查和审核后,利用崩岸应急抢护基金安排相关经费,补助地方开展崩岸应急抢护工作。流域机构和省级水行政主管部门按照分级管理原则,负责督导地方保质保量完成崩岸应急抢护任务,确保年度防洪安全。
(5)护岸岁修加固机制。护岸工程是一个动态工程,工程形态和结构随着河势调整可能发生变化,造成水损、水毁或失效。针对护岸工程特点,实行护岸岁修加固机制,一是建立长江中下游干流河道已护工程巡查机制;二是建立常态化的护岸工程岁修加固机制。地方人民政府是落实护岸岁修加固的责任主体,按照防汛行政首长负责制要求,沿江省份各级地方政府明确行政、技术和巡查责任人,根据巡查结果编报辖区内护岸岁修加固方案,组织实施岁修加固工程,做到定期查险,定期整险。
3.3 保障措施
(1)加强领导,落实责任。有关部门应优化资源的组合和配置,保证河道监测、滚动研究、崩岸预警等工作有序开展,并负责长效工作机制运行的协调、指导、监督等工作。长江中下游沿江地方政府负责本省崩岸应急抢护、护岸岁修加固工程资金筹措、建设、管理等任务。
(2)落实资金,加大支持。长江中下游干流河道治理与保护长效机制所涉及项目均为公益性,建议一方面,从三峡工程发电效益中拿出部分建立专项基金;另一方面,中央财政可适当加大对地方的支持力度,适当提高中央投资比例。地方政府建立财政专项资金,严格落实,加快资金拨付,确保资金落地。
(3)持续推进,强化監管。长江中下游干流河道治理长效机制涉及面广,时期较长,情况复杂,沿江地方政府应遵照长效工作机制严格执行,落实责任,加强管理,持续推进中下游河道治理与保护。强化项目和资金监管,严格节点控制,加强过程管理,严处违规行为,确保资金安全有效使用,保障长效机制的实施。
4 结语
长江中下游河道是洪水宣泄的通道,加强中下游干流河道治理与保护,是确保防洪安全、生态安全、供水安全、通航安全和河势稳定的一项重要基础性工作。经过多年的建设,长江中下游河道治理取得了显著成效,但在水灾害防御与治理、管理体制与机制等方面还存在治理体系不健全与治理能力不足的问题,严重制约了长江中下游干流河道治理保护体系建设。长江中下游河道演变是一个动态发展的过程,河道治理保护必须从河道实际变化情况出发,研究制定河道观测与跟踪分析工作方案,建立崩岸预警、险情处置、护岸工程岁修加固长效机制,强化科技支撑和机制的保障作用,实现河道“静态”治理向“动态”治理转变,进一步完善长江中下游防灾减灾体系,提升河道治理保护能力和管理水平,为推动治江事业高质量发展奠定坚实的基础。
參考文献:
[1]渠庚,丁兵,柴朝晖,等.长江下游河道发育过程与综合治理研究[M].北京:中国水利水电出版社,2021.
[2]长江治理与保护科技创新联盟.长江治理与保护报告2019[M].武汉:长江出版社,2019.
[3]长江治理与保护科技创新联盟.长江治理与保护报告2020[M].武汉:长江出版社,2020.
[4]长江水利委员会.长江中下游干流河道治理规划(2016 年修订)[R].武汉:长江科学院,2016.
[5]余文畴.长江河道认识与实践[M].北京:中国水利水电出版社,2013.
[6]余文畴,卢金友.长江河道演变与治理[M].北京:中国水利水电出版社,2005.
[7]姚金忠,程海云.长江三峡工程水文泥沙年报(2021年)[M].北京:中国三峡出版社,2022.
[8]长江科学院.坝下游河道长期冲刷及其影响研究报告[R],武汉:长江科学院,2020.
[9]长江科学院.三峡水库及上游区间产沙和三库联合优化调度条件下三峡水库及坝下游泥沙冲淤研究[R].武汉:长江科学院,2020.
[10]水利部长江水利委员会.长江泥沙年报2021[M].武汉:长江出版社,2022.
Long-term Mechanism of River Regulation and Protection in the Middle and Lower Reaches of the Changjiang River under the New Situation
SUN Guizhou1,2,YAO Shiming1,2,XIE Zuotao3,DING Bing1,2
(1.Changjiang River Scientific Research Institute,Wuhan 430010,China;2. Key Laboratory of River and Lake Regulation and Flood Control in the Middle and Lower Reaches of the Changjiang River of Ministry of Water Resources,Wuhan 430010,China;3. River and Lake Administration,Changjiang Water Resources Commission,Wuhan 430010,China)
Abstract: Regulation and protection of river course lays a foundation for the flood control safety,ecological safety,water supply safety,navigation safety and river regime stability in the middle and lower reaches of the Changjiang River. Having analyzed the changes in water and sediment conditions,riverbed erosion and siltation,as well as river-lake relationship since the impoundment and operation of the Three Gorges Reservoir,we sum up the main problems and new situations in the regulation and protection of the middle and lower reaches of the Changjiang River. With emphasis on continuous river monitoring,dynamic research,bank collapse warning,bank collapse emergency protection,annual bank protection and reinforcement,we discuss the long-term mechanism of regulation and protection in the middle and lower reaches of the Changjiang River.
Key words: Changjiang River;middle and lower reaches;river course;regulation and protection;long-term mechanism