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试论江湖关系

试论江湖关系

【摘要】长江与洞庭湖的关系就是大家通常所说的“江湖关系”。阐述了江湖关系的复杂性和研究的重要性,分析了影响江湖关系的主要因素,阐述了江湖关系的内涵,论述了长江与洞庭湖泥沙冲淤、蓄泄能力诸因素间相互影响、相互作用的机理。从优化四口水系、维护调蓄功能、适应江湖响应、规范人类活动等方面提出综合治理的对策建议。

【关键词】长江;洞庭湖;泥沙冲淤;调蓄功能;综合治理

1 江湖关系的复杂性

地球现有地形和地貌的形成是山、江、湖、海互动的结果,四者之间互动表现最为活跃的是在江、湖之间。长江与洞庭湖的关系,在历史的长河中不断发展、变化,两者之间的能量流(水量、水位)、物质流(泥沙、污染物)、生物流和价值流昼夜不停地交换,充分呈现出江湖水系的生命特性。受自然及人文驱动力的影响,长江与洞庭湖的关系不断发生变化,洞庭湖也由此经历了由小变大,又逐渐由大变小的演变。

长江中游干流枝城至城陵矶河段,亦即荆江河段,贯穿于江汉平原与洞庭湖平原之间。1860年和1870年两次特大洪水,相继冲开藕池、松滋两口,形成了荆江松滋、太平、藕池、调弦四口分流的格局。荆江四口分流入洞庭

湖,与湘、资、沅、澧四水汇合,经过洞庭湖的调蓄后再从城陵矶汇入长江,形成了庞大的、十分复杂的河湖水网区,水流、泥沙冲淤变化、河道演变复杂。

由于江、湖环衔,长江水沙条件与河床变化会导致洞庭湖的连锁反应,洞庭湖的变化又会再反馈于长江,两者之间的互动改变着江湖蓄泄能力、河湖生态系统的完整性与稳定性、水生生物多样性、湿地功能以及水资源的开发与保护。

洞庭湖是长江中游最重要的洪水调蓄场所,荆江四口分流流量虽有逐步减少的趋势,但仍相当于长江枝城高洪流量的1/4,这对荆江防洪有决定性的意义。对于城陵矶以下,洞庭湖多年平均削减洪峰流量为11400m3/s,约为平均入湖洪峰流量的28%。可见,维持这一调蓄能力对防洪至关重要。但由于受泥沙淤积、围垦等因素影响,洞庭湖调蓄能力日渐衰退。而洞庭湖区又是著名的鱼米之乡,因此,其本身的防洪保安也甚为重要。

科学认识、正确处理江湖关系,是维护健康长江、构建和谐洞庭的重点和关键,主要体现在两个方面:①长江中游是长江防洪的重点地区,而洞庭湖区的防洪治理一直是长江中游防洪治理的难点;江湖关系是影响长江中下游

防洪策略的主要因素之一,处理好江湖关系,做到江湖两利,是长江防洪的关键。②长江与洞庭湖之间的互动会引起江湖复合生态系统的生态过程的变化,对水资源利用、湿地生态系统的稳定性等方面产生影响,对调节长江中下游湖水系肌体功能、维护长江健康至关重要。

洞庭湖区水网复杂、水沙关系复杂,加之受制于上游来水来沙的变化、水利工程的兴建,中下游防洪建设等自然和人类活动的影响,因此江湖关系变化非常复杂,是长江防洪研究的重点。

2 江湖关系的内涵

现实的江湖关系实质上是自然、人地关系、人水关系背景以及人与人关系背景下四者复合形成的江、湖、地、人之间的关系。

2.1 影响江湖关系的主要因素

自从人类开始社会活动以来,江湖关系的变化始终与自然演变和人类活动密切相关,两者相互影响。两千年以前以自然演变为主,之后,人类活动逐渐成为江湖关系变化的主要因素。挟带大量泥沙的洪水是江湖自然演变的主要原因,洪水不仅可以塑造河道,也可以在下游洼地形成湖泊和湿地。

历史上长江从平均海拔4000m以上的青藏高原倾泻而下,涌入三峡,江水为之一束,待到江流汹涌出峡时,地势陡然变宽,落差急剧减小,江水开始在广阔的云梦泽恣意漫流。枯水季节长江或许还有河道可寻,一旦涨水,长江河道湮灭在大湖之间。长江洪水进入云梦泽的时候,携带的泥沙在湖中,渐渐淤出了洲滩。按照自然规律,泥沙的堆积必然使湖盆日渐浅平,使湖盆调蓄洪水的功能日益衰减。

随着云梦泽淤积洲滩的出现,人们开始在洲滩荒地上围垦耕种。围垦范围不断扩大,云梦泽的调蓄能力日益减小,荆江河道洪水位不断抬升,江水

开始向南倒灌入洞庭湖,洞庭湖湖面开始扩大。至江北最后一个穴口(郝穴)人为堵塞,荆江大堤雏形初现,荆江北岸调蓄洪水的能力彻底丧失,洞庭湖也由原本的小湖扩大到湖面约6000km2 的鼎盛时期。从此,长江洪水开始了携带大量泥沙进入洞庭湖的进程,就像曾经的云梦泽,洞庭湖也开始淤出了洲滩,人类又开始在洲滩上围堤耕种,开始由盛而衰。

长江三峡工程于1992年开工建设,2006年汛后已蓄水到156m,水库水位还将逐步抬升,拦蓄长江洪水中大量的泥沙,同时上游水利工程的修建及水土保持工程的实施又减少了进入三峡水库的泥沙,由长江进入洞庭湖的泥沙由每年1亿多吨减少为目前的只有0.2亿t左右。随着三峡水库蓄水位的抬高,进入洞庭湖的泥沙将更为减少,洞庭湖调蓄洪水的能力将得以保持。

泥沙的沉积是长江与洞庭湖关系演变的根源。千百年来,人类的活动时而加速、时而减缓这一沧海桑田的进程。

2.2 江湖关系的内涵及其相互作用

江湖关系是一个复合现象。自然背景下的江湖关系包括荆江四口分流分沙能力、荆江四口河道的冲淤、洞庭湖的淤积、荆江的冲淤以及城陵矶到武汉河段的冲淤等5个方面。从防洪意义上来说,江湖关系的变化体现在蓄与泄的变化,即荆江河段的泄流能力、荆江四口分流分沙能力、洞庭湖调蓄洪水能力以及城汉(城陵矶至汉口)河段的泄流能力4个方面。江湖关系的复杂性体现在这4个方面量与质的盘根错节、相互作用、相互影响。

目前的荆江河段在洪水期间,水位高出两岸地面几米至十几米,这是泥沙淤积的结果。泥沙淤积减小了荆江河段的泄流能力,抬高荆江水位,增加荆江四口分流分沙,从而进入洞庭湖的泥沙增加,导致洞庭湖湖容逐年减少,调蓄洪水的能力减弱,又导致湖水位逐年抬高。而湖水位的抬高,一方面导致四口洪道水面比降调平,挟沙能力减弱,泥沙落淤,四口河道严重淤积;

另一方面导致洞庭湖出流对下荆江的顶托。下荆江由于四口分流分沙,下荆江河段径流量减少,但水流含沙量不变,加之受洞庭湖出流的顶托增加,导致下荆江泥沙淤积,泄流能力减少,下荆江防洪压力加大。

为减轻下荆江的防洪压力,20世纪60~70年代,下荆江共有3处裁弯,其中人类实施的裁弯工程有两处,分别是1967年的中洲子与1969年的上车湾,自然的裁弯1处,为1972年的沙滩子,3次裁弯缩短了下荆江河道里程78km。裁弯工程使得下荆江对上荆江河段的顶托减小,上荆江河段泄流能力增加,同流量水位降低,四口分流急剧减少。四口洪道在水流含沙量不变的情况下,径流量减少,四口洪道继续淤积。进入洞庭湖的水沙与前期比减少,但由于下荆江水流流路通畅,下荆江河道冲刷,反过来对洞庭湖的出流顶托增加。洞庭湖在长江来水来沙减少的情况下继续淤积。而城汉河段在上游来水变化不大的情况下,接受了下荆江冲刷带来的泥沙,含沙量增加,城汉河段淤积。城汉河段的淤积,造成中低水位的抬高,反过来又抑制了下荆江河段的冲刷。在三峡工程建成蓄水运用前,长江中下游河湖基本上处于相对平衡的阶段。这是河流的自动调整作用,它永远在试图消化人类活动的影响而向着趋于冲淤平衡的方向自动调整。

三峡工程的蓄水运用,改变了长江中下游的来水来沙条件,江湖关系将发生长时期的调整。首先,由于三峡工程拦蓄大量的泥沙,中下游近坝段长江干流在径流量变化不大的情况下,水流含沙量急剧减少,河道冲刷,泄流能力增加,同流量水位下降。由于荆江四口口门水位降低,四口分流分沙将减少,进入洞庭湖的泥沙减少,洞庭湖的淤积得以减缓。与此同时,对于四口洪道,一方面水面比降调平,水流挟沙能力减小;另一方面水流含沙量减少,随着两者在量变上的程度不同,四口洪道将有冲有淤。对于下荆江河段,一方面由于四口分流减少而径流量增加;另一方面水流泥沙含量减小,进入洞庭湖的水沙减少,洞庭湖对下荆江的顶托作用减小。三者共同作用,加之下荆江河床中沙层较厚,下荆江河道将冲刷并且冲刷严重。而对于城汉河段,三峡水库蓄水运用后,径流量变化不大,其水流含沙量受两方面因素的影响:

①三峡下泄水流含沙量减小;②水流流经下荆江河段将携带冲起的泥沙。因此,在下荆江冲刷不太严重、进入城汉河段的水流含沙量的增加还不足以抵消因三峡拦蓄减少水流的含沙量时,城汉河段将表现为冲刷。随着三峡水库蓄水运用时期的延长,长江中下游的江湖关系也将进一步调整。

3 江湖关系的变化

江湖关系是影响长江中下游治理、开发与保护策略的重要因素,认真研究江湖关系演变历史,分析江湖关系变化对长江中下游及洞庭湖区的影响,科学预测三峡工程建成后江湖关系的变化趋势,是维护健康长江、促进人水和谐的重要基础工作。下面分别从荆江四口分流分沙和四口河道的冲淤变化、

洞庭湖的淤积变化、城陵矶至汉口河段的泄流能力变化这3个反映江湖关系变化的主要方面,阐述江湖关系的变化情况。

3.1 荆江四口分流分沙和四口河道冲淤变化

(1)荆江四口分流分沙变化。荆江四口分流分沙量大,占干流比重也较大。1955~2005年多年平均情况统计分析,四口多年平均分流量为900亿m3 ,占枝城来量的18.3%;分沙量1.2亿t,占枝城来沙量的23.2%。

1956~2005年长江干流多年平均径流量无趋势性的变化,荆江四口分时段多年平均径流量有沿时程递减的趋势。1999~2002年与1956~1966年相比,四口年均径流量由1331.6亿m3 减少至625.3亿m3 ,减少706.3亿m3 ;分流比由29%减少至14%。三峡工程蓄水运用后的2003、2004年和2005年四口分流比分别为13%、12%和14%,与三峡水库蓄水前相比稍有减少。

1999~2002年和1956~1966年比较,四口分沙由1.959亿t减少至0.567亿t,合计减少1.392亿t,减幅71%;分沙比由35%减少至16%。三峡工程蓄水后,2003、2004年和2005年四口分沙比分别为16%、18%和21%,与蓄水前相比变化不大。

造成四口分流分沙递减的主要原因是四口口门和分洪道逐年淤积且受下荆江裁弯的影响。前者使同水位下过水面积减少,后者则降低了口门水位。藕池口距裁弯河段上游较近,受裁弯影响最大。由于四口分流比减小,分沙比也相应减小。三峡工程建成后由于河床冲刷,干流同流量下水位降低,荆江四口分流分沙将会进一步减少。

(2)荆江四口洪道冲淤变化。四口洪道纵横交错,属河网型河道。其河道大多顺直,间有分汊。因河道淤积,入湖段多具河口三角洲特点,河口下延,但亦有部分河段冲刷较剧,如藕池东支的注滋口河,尽管藕池河各支多呈淤积态势,但东支注滋口河仍保持上中段冲刷态势,入湖段淤积下延。表1为藕池河淤积情况,由表可见,随着分沙量的减少,淤积量也减少,而淤积百分数增加,河道向萎缩方向发展。由四口各水文断面面积变化表(表2)可见,松滋分流河道的新江口站断面呈冲刷扩大趋势,1980年后略有回淤。松滋口沙道观站、太平口弥陀寺站以及藕池口康家岗、管家铺站水文断面均呈淤积趋势。

三峡工程建成后,进入四口分流道的水沙减少,四口分流道各段河床相应发生冲淤变化。

3.2 洞庭湖的淤积变化

1956~2005年荆江四口和洞庭湖四水共计入湖悬移质输沙量72.2亿t,年平均1.44亿t,其中四口入湖泥沙占81.2%,四水入湖泥沙占18.8%;城陵矶出湖悬移质输沙量为19.4亿t,年平均0.39亿t;湖区共淤积泥沙52.8亿t,年均1.05亿t。

受荆江四口入湖沙量减小等因素影响,洞庭湖区泥沙年均淤积量有减小的趋势。1999~2002年年平均入湖沙量0.68亿t,年平均出湖沙量0.20亿t,年均淤积泥沙0.48亿t,为多年均值的46%;2003~2005年年平均入湖沙量0.31亿t,年平均出湖沙量0.21亿t,年均淤积泥沙0.10亿t,为多年均值的9.4%。

三峡水库运用后,四口分流量减少,分沙量与建库前比大幅度减少,进入湖区含沙量减小,经湖区调蓄后,湖区仍以淤为主,淤积趋缓,说明三峡水库修建后对减少洞庭湖区泥沙淤积,维持洞庭湖区调蓄能力有利。

3.3 城陵矶至武汉河段泄流能力的变化

城陵矶至武汉河段在下荆江裁弯后的1970~1976年和连续大沙年的1981~1986年这两段时期出现淤积,而其他年份基本上处于冲淤平衡状态,1986年以后螺山断面出现了冲刷,1995年又回复到1954年的断面状况。这两年的过水断面之差已不足2%。

根据对水文资料的分析,淤积减小过流的效应主要在中低水时,高水时影响减小。螺山站在裁弯后的20世纪80~90年代同流量的水位比裁弯前的50~60年代有所抬高,低水抬高0.5~0.7m,中水在20000~40000m3/s时抬高0.3~0.5m,高水在50000m3/s以上时抬高0.1~0.2m。

根据河道实测地形资料,2001年10月至2005年10月城陵矶至汉口河段主要表现为冲刷,平滩河槽冲刷量为0.71亿m3 ,以枯水河槽冲刷为主,其冲刷量为0.51亿m3 ,占总冲刷量的72%。

4 适应江湖关系的对策建议

《长江流域综合利用规划简要报告(1990年修订)》在关于“洞庭湖水系治理开发规划意见”中指出:“洞庭湖洪水治理要与长江干流和四水洪水治理统一安排,并要治水与治沙相结合。三峡水库可有效地拦蓄长江上游的洪

水和泥沙,减少入湖水量和沙量,并为四口建闸控制创造了条件,是治理洞庭湖的根本措施”。

三峡水库蓄水运用后,四口分流分沙减少,将使进入洞庭湖的水沙减少,为改善和调整江湖关系,争取实现江湖两利,提供了极好的机遇。做好洞庭湖区的综合治理首先必须客观认识洞庭湖江湖关系的变化及趋势。进一步研究三峡工程建成后洞庭湖对长江中游洪水的调蓄作用,从长江中游总体防洪角度对洞庭湖进行定位;深入研究荆江四口分流分沙和四口河道的冲淤变化、洞庭湖的淤积变化、城陵矶至汉口河段的泄流能力变化,这反映江湖关系的3个方面。为适应江湖关系制定洞庭湖的综合治理方案,初步考虑有: (1)优化四口水系,维系江湖连通纽带。四口水系洪道交叉,水流紊乱,防汛战线长,水系急需调整。应按照因势利导、全面规划的原则,研究封堵交叉串河、“堵”支并流、“塞”支强干等水系优化措施,以缩短防汛战线,减轻防洪负担;对保留下来的河道进行疏挖,控制河势;加强三峡工程建成运行后的水沙及河道冲淤变化研究,分析四口水系优化整治对河道上下游的防洪影响;结合对蓄滞洪区的防洪作用、定位及蓄滞洪区的调整;结合水系优化方案,研究堤防工程的布局及标准。

四口水系是长江与洞庭湖物质循环的主要通道。针对四口水系冬春季大部分河道断流、部分河道水污染严重而引起的季节性、水质性缺水问题,进行水资源优化配置,研究闸的改建、开闸引水、开挖新河调水等工程措施,维护江湖的连通性。为合理调节丰、枯水期的径流,研究利用拟“封堵”或控制的河道进行平原水库建设的可行性。针对四口水系存在的生物多样性下

降、对湿地资源与环境缺乏有效管理等问题,研究提出四口水系水生态修复保护方案。根据钉螺分布的特点,完善水利血防规划布局,合理规划有效的血防措施。

(2)维护调蓄功能,保护湿地生态系统。洞庭湖既是长江中下游洪水重要的调蓄场所,又是长江中游水域生态平衡的重要功能区、具有国际意义的珍稀候鸟越冬栖息地。历年来由于江湖关系沧桑变迁,泥沙淤积以及人类活动的干扰,湖泊调蓄能力降低、生态环境日益恶化、生物多样性明显下降。1998年长江洪水后,国家提出“平垸行洪、退田还湖、移民建镇”措施,对于缓解湖区洪水威胁,恢复湖泊生态环境起到了积极的作用。三峡工程建成后,进入洞庭湖的水沙大量减少,一方面有利于维持洞庭湖调蓄洪水的能力,但同时也将降低洞庭湖的生态功能和环境容量,使湖区的环境承载能力进一步降低。

对洞庭湖区,水既是生态系统敏感性的影响因子,也是区域可持续发展的障碍因素。恢复和最大限度地维持洞庭湖区湿地自然生态过程和生态功能,不仅可有效地发挥洞庭湖的滞洪作用,而且使得湖区湿地资源得到持续利用。通过实施水生态修复工程和推广生态养殖技术,使洞庭湖生态破坏得到有效控制,维护洞庭湖水生生物的生态特性和区域生物多样性;加强对珍稀鱼类的保护,调整渔业生产结构,加强渔业资源的保护,缓解过度捕捞对渔业资源产生的压力,使渔业资源得到合理利用;完成一批重点区域的环境综合整治工程和生态修复工程,提高洞庭湖区生态系统的服务功能,实现洞庭湖生态功

能区划目标,改善洞庭湖水生态环境质量,实现洞庭湖水生生物资源的可持续利用,以及水生态环境与经济社会的协调发展。

(3)适应江湖响应,实现江湖两利共赢。长江与洞庭湖关系复杂,历史上提出过不少改善江湖关系的工程方案。针对洞庭湖区泥沙淤积严重,洪源多,洪灾频繁的问题,从减少入湖水沙或扩大出湖水量等方面出发,提出了荆江四口建闸控制、南北分洪道、竺牌洲裁弯等重大措施。

三峡工程建成在即,应运用三峡工程蓄水运用以来的资料,模拟长江中下游复杂江湖关系对各个治理方案的响应程度,充分考虑各项措施对上下游和左右岸的防洪作用及影响、对江湖演变的影响、对江湖水资源利用和水环境的影响、对湿地生态系统的影响以及工程管理及费用等,并根据经济社会发展的要求,运用创新的思路,进行深入研究,分析各方案利弊并进行优化,研究提出综合治理、开发与保护对策,以促进洞庭湖区的综合治理,实现人与湖泊的和谐发展。

(4)规范人类活动,协调人水和谐关系。目前江湖关系面临的诸多问题主要也包括人地关系、人水关系处理不当而引起的,对于人类不科学的活动只有更多地采用改变和约束人类行为的非工程措施,做到人给洪水以出路,水才会给人留出路,不致对人造成严重威胁。过去,江湖治理对江湖之间的生命联系考虑较少,因此往往老的问题解决了,新的问题又会出现,例如调弦口堵坝改善了调弦河的防洪状况,但同时带来了水质污染、水环境恶化、饮用水困难等问题。应运用可持续的、科学的发展观改变过去的江湖治理思

路,将过去单纯的江湖整治向江湖管理、保护和综合治理转变。三者应该全面规划、统筹兼顾。

管理的重点是协调人地关系、人水关系以及人与人的关系,规范人们在洪泛区和湖区的土地利用方式和开发行为,加强洪水的风险管理,建立洪水保险和灾后补偿机制,加强洪水预报和通讯系统等。保护的重点是水环境和水生态,维持湿地的正常功能;湿地生物需要自由出入的通道、自然起伏的消落带和变化的水温,需要江湖能量流和物质流的交换,应致力于保护好江湖现状,促进江湖生态环境逐渐自我修复。

【作者简介】仲志余,男,河海大学水文水资源学院,博士研究生。