根除长江中下游洪灾的关键在于‘变湖为库’
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根除长江中下游洪灾的关键在于‘变湖为库’
杨树清
韩国海洋⼤学⼟⽊环境⼯程系，韩国釜⼭606791，电邮
csqyang@/doc/cdce0a1555270722192ef7cb.html .sg
摘要：长江洪灾频仍，重在中下游、险在荆江。本⽂分析了长江中下游洪灾的成因，指出：长江⾃葛洲坝以下，⽆⼤型调洪⽔库是长江⽔患不绝的根本原因，如果长江中下游能建成⼏个‘三峡⽔库’则长江洪灾可消失得⽆影⽆踪。进⼀步分析表明，中下游虽⽆建⼤⽔库的地形，但具有洞庭湖、鄱阳湖、太湖等⼤型湖泊。但天然湖泊死库容过⼤，在洪⽔初期业⼰灌饱，导致调峰库容过⼩，关键时期起不了太⼤的作⽤。基于这⼀事实，本⽂提出：兴建环湖导洪渠，减少湖泊死库容的防洪新⽅案。研究表明：投资三峡⽔库的10%，即可将天然的洞庭湖改造成防洪库容与三峡相当的、可⼈⼯调节的⽔库，另外，湖泊的寿命也得也延长。关键词：长江洪灾、洞庭湖、三峡⽔库、变湖为库
⼀、导⾔
⼈类⽂明，傍⽔⽽⽣。洪⽔猛兽，⼈类劲敌。所以中国历史上有‘治国先治⽔、治⽔及治国’的名训。管⼦也说：“善为国者必先除五害。⽔⼀害也，旱⼀害也，风雾雹霜⼀害也，厉⼀害也，⽕⼀害也，此谓五害。五害之属⽔为⼤。”（《管⼦?度地篇》）。中国历史上凡有所作为、有进取⼼的贤君名⾂⽆不重视⽔利，⽆不直接领导和参与治⽔，⼤禹治⽔成功⽽登九五之尊就是⼀例证。
长江是中国第⼀⼤河，⼲流全长6300公⾥，流域⾯积达180万平⽅公⾥。她发源于有‘世界屋脊’之称的青藏⾼原之唐古拉⼭西南侧，⾃西向东流经青海、西藏、四川、云南、重庆、湖北、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海等11个省市、⾃治区、直辖市，在上海崇明岛⼊东海。全流域⼭地占总⾯积的85%，平原占11%，其余为⽔⾯⾯积。长江在宜昌以上为上游，长4504公⾥，集⽔区⾯积为100万平⽅公⾥；宜昌⾄九江湖⼝为中游段，长955公⾥，集⽔⾯积为68万平⽅公⾥；湖⼝以下为下游段，长938公⾥，集⽔区⾯积为12万平⽅公⾥1。长江流域具有明显的季风特征，夏季盛⾏偏南风，太平洋带来的暖湿汽流含有丰富的⽔⽓，其中28%的⽔⽓转变为降⾬，使长江流域年降⽔⾼达1067毫⽶。从多年平均降⽔量等值图上看，长江南岸降⾬量多于北岸，中下游⾼于上游；⾦沙江以上的河源区约30万平⽅公⾥的范围内，由于地势⾼、⽔⽓少，降⽔量⼩于800毫⽶；最⼤年降⾬量超过1600毫⽶的地区分布鄱阳湖、洞庭湖⽔系、四川盆地西侧和⼤巴⼭麓。其他地区介于两者之间。
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长江是⼀条暴⾬洪⽔河流，可能发⽣洪灾的地区分布很⼴，洪涝灾害尤以中下游平原地区最为严重，因
为这⾥是我国城镇化⽔平最⾼的地区之⼀，⼯农业经济基础和科学技术基础均较雄厚。全流域总⼈⼝约占全国的1／3，耕地⾯积约占全国的1／4，国内⽣产总值、⼯农业总产值、社会消费品零售额均约占全国的1／3。全流域共有⼤⼩城市142座，城镇⼈⼝8370万，占全流域⼈⼝的21.35％。20世纪内，发⽣了1931年、1954年、1998年3次全流域性⼤洪⽔，局部洪灾⼏乎年年发⽣。因此，防洪是长江流域⽔利建设的关键和⾸要任务。
万⾥长江，险在荆江，如何确保荆江⾏洪安全是关乎国计民⽣的重要课题。⽽洞庭湖和长江三峡⼯程就承担着确保长江中游安全的重⼤任务。
现在有⼀种轻敌的思想。认为三峡⼀建，长江中下游的防洪问题就迎刃⽽解了。其实，长江上游来⽔为4510亿m3/年，只占长江总年径流量的45%，⽽长江三峡⽔库的防洪库容仅为221亿m3，虽然对长江洪⽔削峰有⼀定的作⽤，但是对中、下游来的洪峰只能徒唤奈何。所以，绝⽆⼀库定天下的可能。
长江的⽔危机也包括湖泊不断淤积。素有‘千湖之省’美称的湖北，⽬前只剩下约85个湖泊。湖南省的南县就是长江⽤30~40年淤积出来的，东洞庭的2/3、西洞庭的1/3都在30年间淤积成洲。1949年以来，4700km2的洞庭湖锐减⾄2691km2，每年1亿m3泥沙沉积于湖内，淤积总量达40亿m3，湖底平均淤⾼1m多2。照此发展下去，保护荆江⼤堤的洞庭湖将在半个世纪以后消亡，怎样有效地延长湖泊的寿命，是必须正视的问题之⼀。长江宜昌以下没有⽔库调节洪⽔，只有依靠湖泊特别是洞庭湖、鄱阳湖和
太湖的调蓄，但⽬前，不论是湖泊还是承担分洪区，在⼀个洪⽔年只可利⽤⼀次，难以如⽔库⼀样多次运⽤。
对于天然湖泊，在洪⽔初期就⼰灌饱，成为死库容，⽽特⼤洪峰来袭之际就拿不出较⼤库容去迎洪，从⽽形成洪灾。以1998年为例，洞庭湖最⾼⽔位时(35.94m)蓄⽔330亿m3, ⽽在汛初33⽶以下⼰成为死库容，约占2/3以上。所以，要根治长江洪灾，必须⾸先解决天然湖泊对洪⽔调蓄能⼒差、死库容过⼤的问题。必须让湖泊能象⽔库⼀样能做‘空库迎洪’。
有鉴如此，作者曾提出变湖为库的设想3：即在洞庭湖内修筑导洪渠，汛初封闭洞庭湖，江湖分离，导湖南四⽔中⼩洪⽔直接⼊江，在城陵矶建闸和泵站。当汛前低⽔位时，⼰将各通湖闸门全部关死，湖⽔处于低⽔位，⽴刻获得了近乎三峡
⼯程⼀半的防洪库容。不论长江⼤⽔或湖南四⽔出现洪灾，均可动⽤此库容以分洪减灾。当洞庭湖满库容时，还可利⽤各个波次洪峰间的时间差，⽤泵站⼈⼯抢排湖⽔以腾空库容迎战下⼀波洪峰。所以，此⽅法可极⼤地挖掘出湖泊的巨⼤防洪潜⼒。本
⽂将着重分析新⽅案的可⾏性。
⼆、长江洪灾的成因分析
长江流域⼴⼤，降⾬丰沛，导致⽀流庞杂，湖泊众多，⽔系充分发育。流域⾯积⼤于1000平⽅公⾥的⼤中⽀
流为437条，流域⾯积⼤于8万平⽅公⾥的⽀流见表1；湖泊总⾯积为15200平⽅公⾥，主要湖泊概况见表2。流域年均⼊海总量为1万亿⽅；宜昌站多年平均含沙量为1.2公⽄/⽅，⼤通站仅为0.53公⽄/⽅，年⼊海沙量为5亿吨。受季风影响，长江流域降⾬主要出现在夏秋季，上游60%⾄80%的降⾬出现在5⾄8⽉或6~9⽉，中游60%的降⾬出现在4~7⽉或5~8⽉；下游60%的降⾬出现在4~7⽉或6~9⽉。
表1，长江流域主要⽀流概况
河流名称流域⾯积
(平⽅公⾥) 年均流量
(⽅/秒)
河流长
(公⾥)
落差
(⽶)
雅砻江 128000 1914 1637 4420 岷江 133000 2850 735 3560 嘉陵江 160000 2120 1120 2300 乌江 87920 1690 1037 2124湘江 93376 2072 844 756 沅江 88451 2070 1022 1462 汉江 159000 1640 1577 1962 赣江 80948 2130 751 937
表2，长江中下游主要湖泊
湖泊名称吴淞⾼程
(⽶) ⽔⾯⾯积
(平⽅公⾥)
容积
(亿⽅)
平均⽔深
(⽶)
鄱阳湖 21 3583 248.9 6.9
洞庭湖 33.5 2740 178.0 6.7
太湖 3.1 2425 51.5 2.1
巢湖 10.0 820 36.0 4.4
洪湖 25.0 402 7.5 1.9
梁⼦湖 17.0 334 5.7 1.7
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长江从上游穿过⾼⼭峡⾕以后，⾄宜昌以下豁然开朗，来到了古云梦泽的地区，长江洪⽔灾害，⼀直是长江流域的⼼腹之患。如前所述，⼲⽀流每年５⽉⼊汛，７、８份进⼊主汛期，⾄１０⽉起逐渐消退，转⼊枯⽔期。洪峰⼀般有前有后，中下游⽔系⼊汛时间⼀般早于中上游⽔系。洪灾有上(游⽔)⼤中下(游⽔)⼩型，这种洪灾⼀般有限；也有上⽔特⼤型，也会危害长江中游，尤其是荆江河段；另⼀种是上⼤中下也⼤型洪⽔，这种型式的洪⽔易造成巨⼤灾害，因为长江中下游平原是⼈⼝密集的⼯农业区，在这⼀带发⽣的⽔灾，损失往往最为严重。
湖南⼈魏源(1794~1875年)认为：⼤堤溃决、江湖⽔患的原因是上游开⼭垦殖和下游围湖造⽥，但⼈⼝增加导致开⼭和围湖成为必然的趋势，他主张只废弃碍⽔⾏洪的圩垸。
954年洪⽔以后，国家提出了“蓄泄兼筹，以泄为主”的防洪⽅针。依靠堤防河道来排泄巨量洪⽔，但是仅仅依靠堤防不⾜以排
泄超额洪⽔，因为河道泄洪能⼒是有限度的。因此，为减轻⼤堤的压⼒，提出利⽤“分蓄洪区”和“控制性⽔库”的⽅针。为了蓄⽔和削洪，50年代⾄70年代，建成了⼀批具有防洪作⽤的⼤中型⽔库(见表三)。1998年长江⼤⽔后更进⾏了规模宏⼤的防洪建设，开展了⼤范围的“平垸⾏洪，退⽥还湖”。
表3，长江上游⼲⽀流⽔库⽅案(2015~2020年)
⽔系⽔库名
称集流⾯
积(平⽅
公⾥)
正常蓄
⽔位
(⽶)
死⽔位
(⽶)
总库容
(亿⽅)
有效库
容(亿
⽅)
备注
雅砻江⼆滩 116360 1200 1155 58 33.7
⾦沙江溪落渡 454373 600 560 120.7 48
⼤渡河瀑布沟 68512 850 795 52.5 38.7
⼤渡河龚咀 76383 590 565 18.9 8.3
岷江紫坪铺 22580 870 813 8.4 6.6
⽩龙江碧⼝ 26072 704 685 5.2 2.2 已建⽩龙江宝珠寺 28428 588 558 25.1 13.1 在建嘉陵江亭⼦⼝ 62800 458 438 52. 24.9
嘉陵江合川 120400 221 215 18.28 6.9
乌江东风 18160 970 936 8.6 4.9 在建乌江乌江渡 27790 760 720 21.4 13.5 已建乌江构⽪滩 43250 630 570 56.9 36.6
乌江彭⽔ 70000 293 278 13.7 5.6
总计 459.68 243
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长江洪⽔存在着峰⾼量⼤的特点，荆江河段的安全过流量为60000～68000⽅/秒，不⾜以安全泄出如186
0年、1870年⼀样的特⼤洪⽔；城陵矶河段理论安全泄量也只约60000⽅／秒(但1998年这⾥的流量实际也超过了90000⽅/秒)。因此，长江的防洪减灾对策必须贯彻“蓄泄兼筹，以泄为主”的⽅针。即采取综合措施，包括加⾼加固堤防、整治河道，以争取进⼀步扩⼤河道⾏洪泄洪能⼒；同时兴建分蓄洪区，蓄纳超额洪⽔；结合兴利修建⼭⾕⽔库削峰蓄洪。
21世纪，随着⼈⼝的不断增加，与⽔争地可能会愈演愈烈，“平垸⾏洪，退⽥还湖”可能会不断反复。因为河⾕平川、盆地和⼴⼤冲积平原⼈⼝原本稠密，⽆论是修建⽔库，或进⾏临时分蓄洪⽔，都必需⾯对⼈⼝压⼒，⼟地严重紧缺的情况下，投⼊巨⼤。
不难看出：⼤型⽔库集中在深⼭峡⾕，远离洪⽔重灾区(湖区)，危险区(如荆江)；⼤型湖泊(如洞庭湖、鄱阳湖)不断萎缩，调蓄能⼒不断减⼩；退⽥还湖可能反复，真正可以调蓄的容积⾮常限。以上种种因素，使根治长江中下游洪灾的⽬标⾮常遥远。
三、‘变湖为库’的治江新⽅案
随着黄河⼩浪底、长江三峡⽔库相继完⼯，代表着河道上游以⽔库蓄⽔⼯程的⾼潮即将过去。放眼21世纪，何处将成为中国⽔利主战场？
⼀般地，在河道的中下游的丘陵平原地区，不适合建设⼤型⽔库，河道堤防是我们⽬前唯⼀的⼿段。中国主要江河是⾃西向东流的，在
各河流的中下游形成了⼴阔的冲积平原，河⾕平川及盆地。这些冲积平原、河⾕川地既是河川径流、洪⽔的宣泄、滞蓄场所，⼜是⼟地肥沃、热量充⾜，可供⼈类⽣存和发展所需的⼟地资源。我们的祖辈在这⾥修建了堤防，固定了流路。洪⽔则对⼈类的施加了反作⽤⼒：洪涝灾害。
不断修堤束⽔，河道愈来愈窄，堤防愈来愈⾼，风险越来越⼤。这种现实是考虑防洪减灾的基本出发点。⾃九⼋洪灾以来，中国对⼤江⼤河的堤防普遍进⾏了加⾼培厚，已近极限状态，可以预料将来若⼲年以后，不需要再进⾏传统的修堤⼯程。
为了防⼤汛，我们⼀般上遵循‘上拦下泄，以泄为主，江湖两利，上中下游协调，
左右岸兼顾’等指导⽅针。但长期以来，以泄为主没有得到较好的贯彻执⾏，仅依洪⽔⾃流下泄，堤防约束的单⼀⼿段。主要精⼒都集中在上游⼭区建⽔库上，致使长江⾃葛州坝以下，黄河⾃⼩浪底⽔库以下的⼴⼤平原地区，缺乏可以调剂洪⽔的⼿段。中下游地区是⼈⼝最稠密，经济最繁荣发达，也是受洪⽔威胁最繁密、最危险的地区，⼀旦这些地区发⽣洪灾，将给⼈民的⽣命财产和国民经济造成巨⼤的损失。
迫于⽆奈，我们采⽤丢卒保车战略，建⽴了许多分滞洪区，随着区内⼈⼝经济动增长，卒⼦的价值不菲，真正开启滞洪区的损失也将⼗分巨⼤。
以何种新⽅法、新思路、新技术策保家园安全，是值得我们认真思索的。
长江中下游⾮常均匀地分布有三⼤湖泊，即：洞庭湖、鄱阳湖和太湖，对长江防洪减灾的任何研究都不能绕过这⼀现实：
1)三⼤湖群最靠近重灾区，对防洪减灾有最有效、最直接的作⽤。
2)总体上，三⼤湖群不断淤积变⼩，必须尽⼒维持其寿命。
3)汛初的⽆害洪⽔⼤量挤占有库容，导致湖泊利⽤率不⾼，退⽥还湖新增⽔⾯
的经济效益不⼤。
4)⼀个年份只能使⽤⼀次，⽆法象⽔库⼀样可多次重复利⽤削峰。
⾸先值得注意的是：长江葛洲坝以下的中下游地区的湖泊往往对洪⽔有⼀定的调节作⽤，可以削减洪峰、减轻洪灾。但不能不考虑的是：随着⼈⼝的不断增加，⼯农业⽣产的飞速发展，”⼈与⽔争地”的⽭盾⽇益突出，加上上游地区植被破坏，⽔⼟流失⽇益严重，泥沙俱下，不断淤积，湖泊萎缩，导致湖泊对洪⽔的调控能⼒不断减弱。我们所⾯临的挑战是：如何在有限的湖泊容积下，⼤幅度提⾼该湖泊对洪⽔的调控能⼒，减⼩中下游河道堤防溃决风险，这是⼈类防洪减灾的⼀个重⼤挑战。
作者提出如下⼀种在有限的湖泊容积下，利⽤设施及⼈⼯措施，⼤幅提⾼湖泊对洪⽔的调蓄能⼒的增⼤湖泊防洪库容的⽅法4
1)构筑环湖导洪渠。以现有环湖⼤堤为外壳，在湖内另筑⼀道隔⽔堤，两堤之
间为环湖导洪渠，在出湖⼝建筑为泵站及闸门等组成的枢纽，见图⼀。
2)在主要⼊湖河道⼝及出⽔⼝建筑可敝开、可封闭的⼝门；
3)在湖泊的出⽔⼝加上排⽔泵站；
4)在汛期来临之前，关闭所有⼊湖通道的⼝门，封闭湖泊；所有⼊湖河⽔经过
环湖导⽔渠⾄湖泊出⽔⼝流进下游河道；当河道涨⽔时，湖泊内的⽔位仍保持汛前低⽔位，环湖导⽔渠内外⽔位差随河流⽔位的涨⾼⽽增加；
5)当河道出现洪⽔险情时，敝开相应河道的通湖⼝门，则该河道的洪⽔⼤量涌
⼊湖泊内，降低该河道上游的洪⽔⽔位，该河道上游安全以后，则关闭相应的⼝门，封闭湖泊；
6)当上⼀轮洪峰过后、河道⽔位开始回落时，启动湖泊出⽔⼝的泵站，抢排湖
⽔。下⼀轮洪⽔波抵达时，湖泊⼜获得⼀部份防洪容积，河道⼜出现险情时，⼜可开启相应闸门分洪，洪峰过后，再⼀次封闭湖泊并抢排湖⽔。如此重复，利⽤洪⽔各个波次的时间差，不断获取湖泊的防洪容积，⽤来降低洪峰⽔位。
7)当预报显⽰洪⽔期结束。迅速封闭湖泊，江湖再次分离。留⾜宝贵淡⽔以应
付接踵⽽来的⼲旱。
如此，环湖隔离流动节将⼤⼤增加湖泊对洪⽔的调控能⼒，改善湖⽔的⽔质，减少进⼊湖区的泥沙，延长湖泊寿命。
图1，环湖流动带⼤⼤增加湖泊对洪⽔的调控能⼒
作者的⽅法与现有技术相⽐较的有益效果是：
1)⽬前增加湖泊对洪⽔调节能⼒的主要措施是退⽥还湖，随着⼈⼝的不断增加，
对耕地的需求量也在增长，所以这⼀措施容易遭到抵触甚⾄反弹。更主要的是⽬前世界上并⽆⼈⼯调节湖泊洪⽔的措施，在洪⽔季节的初期，河⽔⾸先填满湖泊的有效容积，使得湖泊对随后的洪峰调节能⼒⼤为减弱。⽽本发明
则很好地保存了湖泊有效容积，直⾄河道出现洪⽔险情时才分洪⼊湖，是⼀种好钢⽤在⼑刃上的⽅法。
2)利⽤环湖导⽔渠，可有效地延长湖泊寿命。⽬前世界上的湖泊都在不断淤积
缩⼩，河道含沙⽔流先进⼊湖泊，澄清后才由出⽔⼝流出湖泊，导致湖泊不断萎缩甚⾄淤废。⽽新⽅法则将绝⼤部份含沙河⽔直接经导⽔渠排出湖泊，减少了进⼊湖泊的泥沙数量，可有效地延长湖泊寿命。
3)利⽤洪峰各个波次间的时间差、可操作性好。
4)可⼤幅提⾼河道安全⾏洪的保障率。
5)如图1所⽰，天然情况下各⼊湖河道及其所挟带的泥沙均直接进⼊该湖泊，
泥沙在湖泊沉积之后由出湖⽔道进⼊下游地区。
6)环湖导⽔渠由岸线和⼈⼯堤组成，浚湖的底泥可⽤于兴建环湖导⽔洪堤，在
主要⼊湖⽔道⼝设置可关闭、可敝开的⼝门，⼝门可由传统闸门或橡胶坝组成。总体上，⼈⼯堤的⾛向与岸线相平⾏，导⽔渠的宽度与渠道内的⽔流量⼤⼩有关，流量越⼤，渠道越宽，也就是说离开出湖⽔道越远的地⽅，所要求的过⽔⾯积越⼩。出湖⽔道为传统闸门或橡胶坝加泵站组成。
7)天然情况下，湖⽔⼀般是经过出湖⽔道进⼊邻近湖泊的⼤江⼤河，但在洪⽔
季节，⼤江⼤河⽔位⾼涨，⽔流可能倒灌进⼊湖泊。但采⽤新⽅案以后，除⾮是分洪所需，将彻底杜绝倒灌现象。
8)在构筑环湖导⽔渠之后，如需要封闭湖泊，则全部闸门处于关闭状态，湖泊
和所有流动⽔道处于相互隔离绝缘状态；当⼊湖河道的洪⽔处于超负荷状态时，需动⽤湖泊的储备容积时，开启相应的闸门，洪⽔通过闸门进⼊湖泊。
当⼤江⼤河出现超负荷的洪⽔时，打开出湖⽔道闸门，则⽔流倒灌进⼊湖泊。图2给出两种通湖“⼝门”形式，A为：“⼝门”直接建在⼈⼯堤上，当与该“⼝门”最近的河道出现洪灾需要紧急分洪时，“⼝门”呈敞开状态，此时河道和环湖导⽔渠两侧的洪⽔均进⼊湖泊。也就是说⼤江⼤河的⽔流也将倒灌进⼊湖泊。如果这种倒灌⽔量相当⼤，影响湖泊防洪效益的发挥，则可以采⽤B 所⽰的“⼝门”形式，在环湖导⽔渠上也建⼀“⼝门”，当⼈⼯堤上的“⼝门”处于开启状时，导⽔渠上的“⼝门”则处于关闭状态，环湖导⽔渠左侧⽔流将不能通过进⼊湖泊，也就是⼤江⼤河的⽔流不会因开启⽽倒灌进⼊湖泊。这两处‘开关’总是处于要么‘此开彼关’，要么‘彼关此关’的状态。
当湖泊出⽔⼝处的闸门打开，环湖导⽔渠和出湖⽔道的⽔流⼀齐流向湖泊，这就是湖泊发挥防洪效益，降低主河道内的洪峰⽔位的⽔流流动情形。当⼤江⼤河的上⼀波洪峰过后，湖泊需抢排湖⽔时。若湖⽔位⾼于主河道内的⽔位，则打开位于出⽔⼝的“⼝门”，若湖⽔位低于出⽔⼝内的⽔位则关闭“⼝门”并采⽤⽔泵
排⽔，此时环湖导⽔渠和湖泊⽔均通过出⽔⼝流向下游与主河道内的⽔流合并，向⼤海演进。
A B
图2；为湖泊进⽔⼝的⽰意图
