本文简要描述了松滋河复杂的水网体系概况;全面系统分析了松滋河的 形成、演变过程与特征;由于下荆江裁弯等因素,松滋河在三口洪道不断淤积萎缩与分流分沙持续递减演变中,发展为三口最大分流洪道;随后着重论证了三峡枢纽运行后,松滋河口门发生较大崩岸,崩岸产生的泥沙源源不断地输移到口门内宽浅分汊河段沉积,势必加快洪道淤积,加大阻流力度,造成重大河势变化,带来系列负面影响,其要害是加速松滋河的萎缩与衰亡。特别论述了为荆江防洪的长远需要与解决洞北荆南严重缺水问题,需要永远保留松滋河,并做到终年通流的重要性与紧迫性,并提出了相关整治工程措施,可提供规划设计部门参考。 The paper briefly describes the complicated water network system of the Songzi River. It comprehensively and systematically analyzes the Songzi River’s formation, evolution and characteristics. The Songzi River develops as the biggest flood channel for shunt under the constant silting-up and the shrink in three outlets and the progressive decrease of sand and flow diversion because of straightening the Jingjiang River’s bend. And then the paper emphasizes that the Songzi estuary comes into being a lager bank caving after the operation of Three Gorge Project. The sediment generated by bank caving continuously moves to the wide and shallow branching channel to deposit, which certainly will speed up the sedimentation of the flood channel, increase the strength of the choked flow, give rise to the great change of river regime and bring about many negative effects. The crucial point is that it will expedite the shrink and decline of the Songzi River. It particularly expounds that we need to always retain the Songzi River for the long-term need of flood prevention of the Jingjiang River and the solution of serious water shortage. The paper points out the importance and urgency to keep the river flow through all the year and puts forward some relative engineering measures for planning and design department to refer.
孙苏里,沈健
长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局,湖北 荆州
收稿日期:2015年11月15日;录用日期:2015年11月30日;发布日期:2015年12月11日
本文简要描述了松滋河复杂的水网体系概况;全面系统分析了松滋河的形成、演变过程与特征;由于下荆江裁弯等因素,松滋河在三口洪道不断淤积萎缩与分流分沙持续递减演变中,发展为三口最大分流洪道;随后着重论证了三峡枢纽运行后,松滋河口门发生较大崩岸,崩岸产生的泥沙源源不断地输移到口门内宽浅分汊河段沉积,势必加快洪道淤积,加大阻流力度,造成重大河势变化,带来系列负面影响,其要害是加速松滋河的萎缩与衰亡。特别论述了为荆江防洪的长远需要与解决洞北荆南严重缺水问题,需要永远保留松滋河,并做到终年通流的重要性与紧迫性,并提出了相关整治工程措施,可提供规划设计部门参考。
关键词 :松滋河,淤积萎缩,分流递减,治理
长期以来,三口洪道持续淤积萎缩,三口分流分沙不断递减,洪道的通流水位抬高,且年断流天数逐步增加[
三峡枢纽运行后,上荆江的防洪问题并没有从根本上解决,仍然受到大洪水,特大洪水的严重威胁。因而,三口洪道分洪依然具有至关重要的作用;而松滋河是三口洪道中的最大分流洪道,防洪形势不断恶化[
松滋河是长江向洞庭湖分流三口洪道中,河道最长、分流量最大、又处在最上游的一条洪道,是江湖关系的重要组成部分;松滋河水系干流、支流、串河、汊道等河道总长度为353 km,见图1。
1) 水系内多处分汊:松滋河在大口处分汊为东、西两支;西支往下到青龙窖处,再分汊为西、中两支;东支在许家谭处分东支与官支河,东西两大支流至小望角处汇合;汇合后称为安乡河,至小河口处与虎渡河交汇,交汇点以下称为松虎洪道,自此注入目平湖。以上松滋河各支的出口共有三处,一是西支出口彭家港,二是中支出口张九台下首的五里河,三是东支与虎渡河合流洪道的出口蔡家滩(肖家湾对岸)。
2) 水系内有几条支流汇入:西支右岸丘陵区有庙河、木天河、洈水河等支流汇入。
3) 水系内有多条串河:采穴河、莲支河、苏支河、中河、瓦窑河、五里河等。
以上表明:松滋河是一个由多条分流、汊道、串河、支流纵横交织组成的庞杂水网体系;上游受到长江来水与河道水位变化的控制;下游受到洞庭湖容积、水位及其顶托变化等因素制约。
松滋河是在长江流域出现1870年110,000 m3/s流量的特大洪水作用下,于宜昌以下百里洲汊道南汊右岸松滋县庞家湾、黄家铺两处堤防溃口后形成的,从溃口到东西两支流的形成,约30年左右的时间;从此,松滋河
图1. 荆江三口洪道分布示意图
进入了发育成熟的旺盛时期。据前人估计,松滋河顶盛期,汛期可分长江洪水的“一小半”,约四成左右,其洪峰分流量可达2.5~3.0万m3/s,随着泥沙持续淤积与河道不断下延,松滋河从20世纪20年代以后即进入了漫长持续的萎缩阶段。
松滋河形成后,大量长江泥沙输移到下游洞庭湖边淤积,使河口三角洲不断向湖中扩展,洪道随之向湖内发展延伸;随着洪道向下淤延伸,比降减小,导致洪道河床持续淤积萎缩。现根据新中国成立后所测四次河道地形资料,计算得出洪道冲淤变化成果,如表1所示。
表1显示,三峡水库运行前,从1952~2003年51年里,三口洪道总体为持续淤积萎缩,此期间藕池河淤积量高达31,795万m3,占三口洪道同期总淤积量的51.6%,淤积强度(每km年均淤积量)为1.83万m3;而松滋河此期间淤积量为17,093万m3,占三口洪道同期总淤积量的27.7%,淤积强度为0.95万m3。两相比较,淤积量和淤积强度,藕池河分别为松滋河的1.86倍和1.93倍。说明藕池河淤积较大,松滋河淤积相对缓小。
三口分流由20世纪60年代藕池口占主导地位转变为现状下松滋口为主[
1) 据长江委水文局统计[
表2显示:三峡枢纽运行前(2003年以前),三口洪道分洪流量持续递减,松滋河减幅较小;长江枝城站在5万洪水流量下,三口分洪流量及其分洪比,都呈沿时程递减的总趋势,其中,松滋河递减幅度显著小于藕池河。如“下荆江系统裁弯前(1956~1966)”与“下荆江系统裁弯期(1967~1972)”两个时段的年均分洪量均以藕池河最大,松滋河第二,但从“下荆江裁弯调整期(1973~1980)”起,松滋河的年均分洪量转为最大,藕池河降为第二,原因是下荆江系统裁弯产生的水流、河势调整造成的。
2) 三峡水库蓄水后,藕池河与虎渡河的分洪流量,仍呈持续递减趋势,但减少幅度大幅缩小;唯松滋河出现了分洪流量不再递减、反而增大的转折性变化。原因是三峡枢纽运行,清水下泄,三口洪道发生不同程度的冲刷。其中,松滋河冲刷较大[
1) 表3显示,“下荆江系统裁弯前(1956~1966)”,藕池河年均径流量最大,其分流比为14.1%,而松滋河分流比仅为10.7%,屈居第二;到“下荆江裁弯期(1967~1972)”时,其年均分流比,藕池河为9.1%,松滋河
项目 | 时段 | 松滋河 | 虎渡河 | 藕池河 | 松虎洪道 | 合计 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
冲淤量 | 百分比 | 冲淤量 | 百分比 | 冲淤量 | 百分比 | 冲淤量 | 百分比 | 冲淤量 | 百分比 | ||
总冲淤量 | 1952~1995 | 16,745 | 29.4 | 7080 | 12.4 | 28,689 | 50.4 | 4424 | 7.8 | 56,938 | 100 |
1995~2003 | 348 | 7.4 | 1317 | 28.2 | 3106 | 66.4 | −95 | −2.0 | 4676 | 100 | |
1952~2003 | 17,093 | 27.7 | 8397 | 13.6 | 31,795 | 51.6 | 4329 | 7.0 | 61,614 | 100 | |
2003~2011 | −3521 | −46.8 | −1493 | −19.9 | −1769 | −23.5 | −737 | −9.8 | −7520 | 100 | |
1952~2011 | 13,572 | 25.1 | 6904 | 12.8 | 30,026 | 55.5 | 3592 | 6.6 | 54,094 | 100 | |
年均冲淤量 | 1952~1995 | 389.4 | 29.4 | 164.7 | 12.4 | 667.2 | 50.4 | 102.9 | 7.8 | 1324 | 100 |
1995~2003 | 43.5 | 7.4 | 164.6 | 28.2 | 388.3 | 66.4 | −11.9 | −2.0 | 584.5 | 100 | |
1952~2003 | 335 | 27.7 | 164.6 | 13.6 | 623.4 | 51.6 | 84.9 | 7.0 | 1208.1 | 99.9 | |
2003~2011 | −440 | −46.8 | −186.6 | −19.9 | −221.1 | −23.5 | −92.1 | −9.8 | −940 | 100 | |
1952~2011 | 230 | 25.1 | 117.0 | 12.8 | 508.9 | 55.5 | 60.9 | 6.6 | 916.8 | 100 | |
冲淤强度 (每km年均冲淤量) | 1952~1995 | 1.10 | 1.23 | 1.96 | 2.86 | 1.53 | |||||
1995~2003 | 0.12 | 1.22 | 1.14 | −0.33 | 0.68 | ||||||
1952~2003 | 0.95 | 1.23 | 1.83 | 2.36 | 1.40 | ||||||
2003~2011 | −1.25 | −1.39 | −0.65 | −2.56 | −1.09 | ||||||
1952~2011 | 0.65 | 0.87 | 1.49 | 1.69 | 1.06 |
表1. 荆江三口洪道冲淤量变化分时段统计表(单位:冲淤量万m3,百分数%)
注:表中“−”号为冲刷量,“+”号为淤积量,松滋河全长353 km,藕池河全长340.6 km,虎渡河全长134.4 km,松虎洪道全长36.0 km。
时段 | 枝城 | 三口分流之和 | 松滋口 | 太平口 | 藕池口 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
流量级 | 分流量 | 分流比 | 分流量 | 分流比(%) | 占三口分流比 | 分流量 | 分流比 | 占三口分流比 | 分流量 | 分流比 | 占三口分流比 | |
1956~1966 | 50,000 | 21,900 | 43.8 | 7350 | 14.7 | 33.6 | 2570 | 5.1 | 11.7 | 12,000 | 24.0 | 54.8 |
1967~1972 | 18,600 | 37.2 | 7300 | 14.6 | 39.2 | 2440 | 4.9 | 13.1 | 8900 | 17.8 | 47.8 | |
1973~1980 | 15,400 | 30.8 | 6730 | 13.5 | 43.7 | 2250 | 4.5 | 14.6 | 6400 | 12.8 | 41.6 | |
1981~2002 | 11,400 | 22.8 | 5800 | 11.6 | 50.9 | 1910 | 3.8 | 16.8 | 3660 | 7.3 | 32.1 | |
2003~2012 | 11,200 | 22.4 | 6010 | 12.0 | 53.7 | 1900 | 3.8 | 17.0 | 3280 | 6.6 | 29.3 |
表2. 长江枝城站洪峰流量级相应三口站分洪流量各时段年均值变化表(单位:流量m3/s,百分比%)
时段 | 长江枝 城站径 流量 | 松滋口 | 太平口 | 藕池口 | 三口合计 | |||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
新江口站 | 沙道观站 | 松滋口 | 弥市站 | 康家岗站 | 管家铺站 | 藕池口 | ||||||||||||
径 流 量 | 分 流 比 | 径 流 量 | 分 流 比 | 径 流 量 | 分 流 比 | 径 流 量 | 分 流 比 | 径 流 量 | 分 流 比 | 径 流 量 | 分 流 比 | 径 流 量 | 分 流 比 | 径 流 量 | 分 流 比 | |||
1956~1966 (下荆江裁弯前) | 4515 | 322.6 | 7.1 | 162.5 | 3.6 | 485.1 | 10.7 | 209.7 | 4.6 | 48.8 | 1.1 | 588.0 | 13.0 | 636.8 | 14.1 | 1331.6 | 29.5 | |
1967~1972 (下荆江裁弯期) | 4302 | 321.5 | 7.4 | 123.9 | 2.9 | 445.4 | 10.3 | 185.8 | 4.3 | 21.4 | 0.5 | 368.8 | 8.6 | 390.2 | 9.1 | 1021.4 | 23.7 | |
1973~1980 (裁弯后调整期) | 4441 | 322.7 | 7.3 | 104.8 | 2.4 | 427.5 | 9.6 | 159.9 | 3.6 | 11.3 | 0.3 | 235.6 | 5.3 | 246.9 | 5.6 | 834.3 | 18.8 | |
1981~2002 (葛洲坝运行后 至三峡运行前) | 4441 | 291.8 | 6.6 | 79.1 | 1.8 | 370.9 | 8.3 | 132.0 | 3.0 | 10.0 | 0.2 | 172.4 | 3.9 | 182.4 | 4.1 | 685.3 | 15.4 | |
2003~2014 (三峡枢纽运行后) | 4111 | 238.7 | 5.8 | 53.8 | 1.3 | 292.5 | 7.1 | 90.2 | 2.2 | 4.218 | 0.1 | 103.3 | 2.5 | 107.5 | 2.6 | 490.2 | 11.9 | |
表3. 荆江三口分流洪道进口控制站各时段年均径流量与分流比统计表(单位:径流量108 m3,分流比%)
为10.3%,上升为三口最大分流洪道。自此以后,藕池河分流比一直大幅减小,松滋河只是持续微减,继续保持着最大分流洪道地位。说明下荆江系统裁弯是藕池河分流急剧缩减的直接原因,也是导致松滋河发展为三口最大分流洪道的基本条件。截至“三峡枢纽运行后(2003~2014)”三口年均分流比已下降至11.9%,其中,松滋河占7.1%,藕池与虎渡河仅占4.8%。
2) 三口分流递减中松滋河减幅较小:以表3中“三峡枢纽运行后(2003~2014)”与“下荆江裁弯前(1956~1966)”两时段年均值进行比较,松滋河减少192.6亿m3,减幅39.7%;藕池河减少529.3亿m3,减幅83.1%;虎渡河减少119.5亿m3,减幅57.0%;其减量、减幅以藕池河最大,松滋河最小。
1) 松滋河冲刷较大
三峡水库蓄水后,清水下泄,进入洪道,洪道普遍由淤积转换为冲刷[
2) 松滋河在宽浅部位堆积出低矮坝埂,加剧阻流
三峡水库蓄水11年(2003~2013)来,松滋河口门发生的崩岸,集中在口门左侧边滩——百里洲头部,长江与松滋口岸线都有较大崩坍,见图2。其中,松滋口崩岸宽度为50~70 m,长度为1400 m,崩塌面积约5.8万m2 [
河系 | 河名 | 河段范围 | 河长(km) | 洪水河槽 | 平滩河槽 | 枯水河槽 |
---|---|---|---|---|---|---|
松滋河水系 | 口门段 | 松滋口~大口 | 24.0 | −750 | −501 | −293 |
采穴河 | 大口~杨家脑 | 18.2 | 19 | 6 | 6 | |
西支河系 | 大口~张九台 | 115.2 | −1216 | −918 | −443 | |
中支 | 青龙窖~小望角 | 31.4 | −261 | −313 | −221 | |
莲子河 | 4.9 | 3 | 3 | 5 | ||
苏支河 | 10.0 | −98 | −60 | −46 | ||
东支河系 | 大口~小望角 | 149.3 | −1218 | −755 | −550 | |
松滋河 | (合计) | 353 | −3521 | −2538 | −1542 | |
虎渡河水系 | 口门~安乡 | 134.4 | −1493 | −985 | −463 | |
松虎洪道 | 新开口~肖家湾 | 36.0 | −737 | −715 | −604 | |
藕池河水系 | 口门段 | 口门~藕池镇 | 16.6 | −227 | −226 | −135 |
东支河系 | 藕池镇~沱江 | 160 | −1072 | −474 | −196 | |
中支河系 | 黄金闸~毛草街 | 92 | −552 | −317 | −76 | |
西支 | 藕池镇~下柴市 | 72 | −470 | −294 | −263 | |
藕池河 | (合计) | 340.6 | −2321 | −1311 | −670 | |
三口洪道 | (总计) | 864 | −8072 | −5549 | −3279 |
表4. 三枢纽蓄水后荆江三口洪道冲淤变化表(2003~2011) (单位:冲淤量104 m3)
图2. 长江松滋口崩岸位置图
崩坍的泥沙大量沉积在口门内约8 km处叫月洼子的分汊宽浅段,并堆积成宽矮坝埂,高出枯水积水面1.0~1.5 m,阻流加剧,使松滋河汛后断流与汛前通流的水位提高,导致年内断流时间增长。分析认为,长江三峡枢纽运行后,总体上为冲刷,而冲刷产生的泥沙在向下游输移的过程中,当经过宽浅分汊段时,由于水流分散,流速减缓,加上洪道水流本来就严重阻滞,便导致泥沙集中堆积,形成为宽矮坝埂,枯水阻流加剧。
综合以上因素说明,尽管三峡枢纽运行后,三口洪道总体上发生了冲刷,但长江进入三口的流量总在不断减少中,还有洪道自身阻流作用加剧等,致造成三口分流持续递减。
松滋口百里洲洲头崩岸造成的重大河势变化,主要是松滋口口门左侧岸线后退,口门展宽成分汊宽浅型喇叭口,原左侧边滩根部倒套发展为左汊河道,原边滩洲脊演变为江心洲等。
1) 随着松滋河口门展宽,导致松滋口汛期分流吸溜作用相应增大,牵动口门外长江中高水位主流线进一步右移,持续顶冲口门左侧百里洲洲头岸线,由于崩岸线已被长航护岸控制,顶冲刷岸水流将有损护岸工程安全;若护岸工程牢固,则促使崩岸向护岸下游发展。
2) 随着口门崩岸向下游发展,崩岸产生的泥沙源源不断地输移到口门内宽浅分汊河段沉积,势必加快洪道淤积,加大阻流力度,延长枯水断流时间 [
3) 随着洪道淤积持续发展,导致松滋河快速萎缩,过流能力日渐降低,原洪道所具有的水资源调剂能力与高水分洪作用,正处在加速消减中。
综上所述,松滋口口门百里洲洲头崩岸引发的重大河势变化及其系列连锁负面影响,尤其是加速松滋河萎缩消亡进程,严重危害国计民生,因而绝不能让它继续存在和发展下去!
1) 长江中游防洪的长远需要
近年荆南三口分流洪道已进入快速衰萎阶段,尤其是三峡枢纽蓄水运行后,三口分流径流量急剧减少 [
2) 洞北荆南广大地区用水的需要
三口洪道整个水网体系,近代每年有半年或半年以上不通流 [
综上所述,永久地维护松滋河存在,不让它淤塞消失,并使它终年通流,具有重大战略意义。
长久保留松滋河,并做到终年通流的条件有:一是长江枯水期有一定数量的水流(暂定300 m3/s)可以供给松滋河;二是长江可供松滋河的枯水能够进入松滋河口门内;三是进入松滋河的长江枯水能够在洪道内合理分配,有序通畅流动。
经查证,2014年枯水期,三峡枢纽下泄最小流量为5760 m3/s (宜昌站),而且持续时间只有1天,大多数时日都在6000~6500 m3/s流量以上;另据中国水科院分析,在现已建成的金沙江、嘉陵江、乌江上的大型枢纽水库群联合调度后,三峡水库最小下泄流量可达到7000 m3/s,还有宜昌下游支溪如清江及地下渗流加进来,预计长江松滋口的枯水流量将通常达到7000 m3/s左右或以上。如若松滋口分流300 m3/s个流量,对松滋口下游长江上的航运、供水没有影响。这样,保留松滋河并终年通流的基本条件已经具备。
1) 松滋口口门淤塞严重,需作枯水引流工程;
2) 松滋河洪道淤积阻流严重需作疏浚工程,并对宽浅分汊河段改造为单一窄深河道;
3) 串河扰乱洪道水流需进行工程控制。
1) 河道冲淤演变特点:松滋河形成与兴盛期较短,三峡枢纽运行前,三口洪道长期持续淤积萎缩,淤积形式为洪道不断向下游延伸与河床持续萎缩。松滋河淤积较小。三峡枢纽蓄水后,松滋河在三口洪道发生冲刷,但在宽浅分汊部位淤积成坝梗加剧阻流。
2) 三峡枢纽运行前,松滋河在三口分洪流量沿时程递减中,减幅较小,显著小于藕池河;三峡枢纽运行后,藕池河减幅缩小,松滋河变减为增;松滋河在三口分流径流量持续递减中,减幅较小,说明松滋河是在三口分流持续递减过程中发展为最大分流洪道的。
3) 三峡枢纽运行后,松滋河口门发生较大崩岸,带来较大河势变化及其系列负面影响,其要害是加速松滋河萎缩衰亡进程。
4) 抓紧治理松滋河
松滋河的治理具有重大价值,一是长江中游防洪的需要;二是洞北荆南缺水的需要。宜尽早规划实施,愈早愈主动,推迟愈加被动。
孙苏里,沈 健. 松滋河演变与治理研究 Research on Evolution and Regulation of the Songzi River[J]. 水资源研究, 2015, 04(06): 559-566. http://dx.doi.org/10.12677/JWRR.2015.46070