第1章 绪论
本章主要介绍荆南四河水系概况、荆南四河水沙现状及疏浚整治情况,概括分析水库群联合调度对荆南四河水资源量的影响特征,从荆江三口洪道冲淤变化规律及趋势、新水沙条件下荆江三口的分流分沙变化规律及趋势、荆南四河水资源长历时演变规律、水库应对荆江三口断流措施与建议、荆江三口口门段整治措施等方面对本书的主要内容进行概述。
1.1荆南四河概述
荆南四河是连接荆江与洞庭湖的纽带,包括荆江南岸松滋、太平、藕池、调弦(1958年封堵)四口及其分流到洞庭湖的河道所组成的复杂河网(图1.1)。荆南四河水系分泄长江径流入洞庭湖,是洞庭湖水资源的重要来源之一。1981~2018年荆南四河多年平均入洞庭湖水量为595亿m3,占城陵矶出湖总水量的38.5%。荆南四河水系的水资源量是当地452万人的供水水源和575万亩(1亩≈666.67m2)农田的灌溉水源,对保障区域的工农业生产和人民生活供水安全具有重要意义。
图1.1荆南四河水系示意图
三峡水库蓄水运行后,在上游水库群联合调度条件下,长江上游来水来沙条件发生变化,长江中游将在较长时期内面临“清水”下泄的情况,长江干流河道将发生大范围、长历时的冲刷,导致荆江河段水位进一步降低。荆江与洞庭湖受到河道冲淤的影响,通过荆江三口洪道进入洞庭湖的水量将进一步减少,从而加剧荆南四河的水资源短缺问题,进而带来更深层的水环境、水生态等问题。面对当前的形势,如何通过梯级水库群优化调度来增加枯水期进入洞庭湖的流量,减少荆江断流时间,改善区域水资源短缺问题,是目前需要解决的关键问题。
基于上述背景,为保护荆江三口水系水资源,促进水环境、水生态健康发展并减小荆江及荆江三口水系沿线地区防洪压力,迫切需要对荆江三口水系进行疏浚整治,提高荆江三口分流能力,减少荆江三口淤积。对荆江三口河口段的疏浚整治,既可以扩大汛期过流断面,提高荆江三口分洪能力,缓解防洪压力;也可以配合三峡水库调度补水,增加荆江三口枯水期流量,改善荆江三口水系的断流状况,缓解荆江三口水系水生态、水环境的持续恶化;还有利于维护和提高荆江三口河口段航道等级,改善江湖航运。另外,三峡水库等长江上游干支流水库群联合运用后,长江干流来水过程变化,调洪补枯作用明显,来沙量显著减少,荆江三口分流入湖的泥沙量也大幅度减少,荆江三口(包括河口段)由累积性淤积暂时总体转为冲刷状态,泥沙淤积对疏浚整治的影响减小,这给荆江三口疏浚整治工程的实施创造了良好契机。抓住江湖关系变化的有利时机,因势利导,开展河道扩挖及疏浚整治,可使河口疏浚工程达到事半功倍的效果。
1.2水系概况
荆南四河水系位于湖北省、湖南省两省交界地带,包括湖南省岳阳市华容县,益阳市南县,常德市澧县、安乡县、津市市部分区域,以及湖北省荆州市石*市、公安县、松滋市部分区域,面积约为12050km2。荆南四河水系属于典型的平原水网区,区域内有荆江南岸低山丘陵分布,大致形成北高南低、西高东低的趋势,由地势较高的松滋河、虎渡河、藕池河渐次向地势较低的华容河出口过渡,受洪水泛滥、泥沙淤积、水流冲刷切割及人类筑堤围垦等活动的影响,河流总体由北向南、由西向东流动,并受地形影响互相串流,相互交织。松滋西河有西侧的洈水等山溪河流入河,华容河和华洪运河汇集山地来水,其余河流来水大多来自荆江河道分流。结合水资源三级分区和省市的行政区分区,划分荆南四河水系的区域,具体情况见表1.1。
表1.1荆南四河水系区域组成表
1.2.1长江干流
荆南四河水系北侧为长江干流荆江河段。荆江河段上起枝城,下迄洞庭湖口的城陵矶,全长337km。依河型不同,又以藕池口为界,分为上荆江、下荆江。其中:上荆江长度为167km,属微弯型河道;下荆江长度为170km,属典型的蜿蜒型河道。荆江贯穿于江汉平原和洞庭湖平原之间,北岸为荆北大平原,南岸为广阔的洞庭湖水网区,南岸有松滋、太平、藕池、调弦四口与洞庭湖相通,经四河水系分泄水沙入洞庭湖。
1.2.2松滋河
长江干流流经枝城以下约17km的陈二口处,以上百里洲为界分为南、北两汊,其中南汊为支汊。南汊经陈二口至大口,由采穴河与北汊沟通,陈二口至大口河段长度为22.7km。松滋河为1870年长江大洪水冲开南岸堤防所形成。松滋河在大口分为东、西二支。西支在湖北省内自大口经新江口、狮子口到杨家垱,长度约82.9km;从杨家垱进入湖南省后在青龙窖分为官垸河(又称松滋河西支)和自治局河(又称松滋河中支),官垸河自青龙窖经官垸、濠口、彭家港于张九台汇入自治局河,长度约36.3km;自治局河自青龙窖经三岔脑、自治局、张九台于小望角与东支汇合,长度约33.2km。松滋河东支在湖北省境内自大口经沙道观、中河口、林家厂到新渡口进入湖南省,长度约87.7km;松滋河东支在湖南省境内又被称为大湖口河,由新渡口经大湖口、小望角在新开口汇入松虎合流段,长度约49.5km,沿岸有安乡县。松虎合流段由新开口经小河口于肖家湾汇入澧水洪道,长度约21.2km。松滋河河道总长310.8km。
河道间有7条串河,分别为:沙道观附近西支与东支之间的串河莲支河,长度约6km,东支侧口门已封堵;南平镇附近西支与东支之间的串河苏支河,长度约10.6km, 自西支向东支分流,近年发展较快,*枯月份松滋河西支新江口流经苏支河入松滋河东支;曹咀垸附近松东河支汊官支河,长度约23km,淤积严重;中河口附近东支与虎渡河之间的串河中河口河,长度约2km,流向不定;尖刀咀附近东支和西支之间的串河葫芦坝串河(瓦窑河),长度约5.3km;官垸河与澧水洪道之间在彭家港、濠口附近的两条串河,长度分别约6.5km、14.9km,是澧水倒流入官垸河的主要通道,官垸河洪水也可经这两条串河流入澧水洪道。7条串河总长度68.3km。
1.2.3虎渡河
虎渡河长江分流口为太平口,位于沙市区上游约15km处的长江右岸,虎渡河全长约136.1km。从太平口流经弥陀寺、里甲口、夹竹园、黄山头节制闸(南闸)、白粉咀、陆家渡,在新开口附近(安乡县以下)与松滋河合流汇入西洞庭湖。1952年在距太平口下游约90km的黄山头修建了南闸节制闸,该闸为荆江分洪工程的组成部分,1998年洪水后除险加固,南闸节制闸底板高程为34.02m。
1.2.4藕池河
藕池河于荆江藕池口(位于沙市区下游约72km处,由于泥沙淤积的影响,主流进口已上移到约20km处的郑家河头)分泄长江水沙入洞庭湖,水系由1条主流和3条支流组成,跨越湖北省公安县、石*市和湖南省南县、华容县、安乡县,洪道总长约359km。主流即东支,自藕池口经管家铺、团山寺、梅田湖、注滋口入东洞庭湖,全长101km, 沿岸有南县;西支也称安乡河,从藕池口经康家岗、下柴市与中支汇合,全长70km;中支在管家铺以下自东支分流由团山寺经下柴市、厂窖至茅草街汇入南洞庭湖,全长98km;沱江自南县至茅草街连通藕池河东支和南洞庭湖,全长43km,目前已建闸控制;此外,陈家岭河(全长20km)和鲇鱼须河(全长27km)分别为中支和东支的分汊河段。
1.2.5华容河
华容河是由长江调弦口分流入东洞庭湖的河道,过焦山河后进入湖南省华容县,至治河渡分为南、北两支:北支经潘家渡、罐头尖至六门闸入东洞庭湖,北支全长约
60.68km;南支经护城乡、层山镇至罐头尖与北支汇合,南支全长24.90km。1958年冬调弦口上口封堵并已建灌溉闸控制,闸底板高程24.50m,设计引水流量44m3/s,华容河入东洞庭湖口处建有六门闸,设计流量200m3/s,闸底板高程23.08m。此外,从华容河潘家渡起,经毛家渡、尺八嘴至长江下荆江河段洪水港,建有华洪运河,兼顾区域灌溉、排水,运河全长32km。
由于调弦口已封堵建闸控制,本书中荆江三口指松滋口、太平口、藕池口。
1.2.6澧水洪道
澧水洪道自津市市小渡口起,经嘉山、七里湖、石龟山、蒿子港、沙河口,至柳林咀入目平湖,全长70.25km。沙河口以上河面宽1200~1900m,其中深水河槽宽400m左右,沙河口以下河面宽1900~3200m ,为1954年后平垸行洪形成的,属宽浅式河道。
小渡口至石龟山为七里湖,是松滋河、澧水洪水交汇和调蓄的场所。澧水发生洪水时,除石龟山下泄和七里湖调蓄外,其余洪水经五里河与松滋河中支汇合后经安乡县下泄,或经松滋河西支倒流后经松滋河东支、中支下泄。松滋河发生洪水时,松滋河中支、西支洪水经五里河入七里湖调蓄后下泄。
受澧水和松滋河分流下泄泥沙的影响,澧水洪道淤积严重,1956~2010年七里湖*大淤积高度为12.00m,平均淤积高度为4.12m;目平湖*大淤积高度为5.40m,平均淤积高度为2.00m。河道淤积一方面减小了调蓄洪水的能力;另一方面抬高了松澧地区的洪水位。
1.3荆南四河水沙现状及疏浚整治
1.3.1荆南四河分流分沙演变
松滋口、太平口、藕池口位于长江中游荆江南岸,是长江干流与洞庭湖的水沙连接通道,其分流变化与洞庭湖的防洪、航运、生态及水资源利用等息息相关,是江湖关系调整的动力条件和直观体现,历来备受人们的关注。自19世纪60年代以来,荆江河段经历了下荆江裁弯、葛洲坝水利枢纽工程截流、三峡水库蓄水等重要的历史变化,长江中游荆江河段水沙条件及输移特征发生了较大变化,荆江三口分流情况相应改变,江湖关系随之调整。荆江三口分流变化过程大致分为5个阶段,各个阶段起止时间及代表事件见表1.2。
三峡水库正常蓄水及其上游干支流一系列梯级水库的建成运行,对长江中游水沙的调控作用进一步增强,荆江三口分流有可能继续变化,势必进一步影响江湖关系。针对这一问题,有关荆江三口分流变化的研究众多:部分研究认为荆江三口洪道淤积萎缩,荆江三口分流减少(王崇浩和韩其为,1997);部分研究认为荆江三口分流会略有增大(方春明等,2007)或是维持当前水平(李义天等,2009;渠庚等,2007)。事实上,三峡水库蓄水后,除2006年特枯水文年外,2005~2009年荆江三口分流比表现出持续减小的现象,减幅约3%,然而自2010年开始,荆江三口分流比又恢复至2005年的水平。