本网讯(通讯员 刘永平)三峡工程是我国乃至世界上最大的水利水电枢纽工程之一,工程主要三大件为:砼重力式大坝、坝后式水电站、永久通航船闸及升船机。总工期18年。坝址为宜昌三斗坪镇,距葛洲坝坝址38km。设计坝顶高程185.00m(黄海),正常蓄水位175.0m。控制流域面积100万km2,多年平均径流量4510亿m3,总库容393亿m3,防洪库容221.5亿m3,兴利库容165亿m3。水库回水可改善川江航道650km。装机26台,单机容量70万KW,总容量1820万KW,年发电量840亿度。水库水面面积1000km2,水面最宽处2000m,比原河道水深增加10~110m(中国水利网三峡工程简介)。
1992年3月3日,第七届全国人民代表大会第五次会议审议并通过关于兴建三峡工程的议案。1995年三峡工程正式动工建设。2003年6月正式下闸蓄水。本人现就三峡工程下闸蓄水后,我市江河堤防十年来运行出现的新情况,谈一下自己肤浅认识。
一、三峡工程下闸蓄水后我市江河堤防出现的新情况
1.崩岸险情大量出现
⑴初期下闸蓄水险情
三峡工程下闸蓄水始于2003年5月26日,至6月10日结束,初期蓄水半个月使库水位达到135.00m。。这期间我市堤防出现了以下一些情况:
6月1日下午5时,顾店同勤垸发生崩岸,长度270m,最大吊坎12m,崩宽30m,崩岸顶部距堤脚7.8m。
6月3日,董市尹家白屋发生崩岸脱坡,长36m,吊坎3.4m。
6月4日,上百里洲赵家码头发生崩岸脱坡,长195m,裂缝0.3m,吊坎1.0m。
6月9日,七星台沮漳河陈家闸出现严重崩座,因无外滩,崩座已至坝身,最高点已至40.10m(堤顶高程46.00m,吴淞冻结),长600m,裂缝0.25m,吊坎0.4m。
另外,白洋的向家坝、下百里洲江堤、沮漳河下游堤防等都出现不同程度的脱坡、崩岸险情,计5处。6月1日~6月11日,10天时间出险共达9处。以后因水位回涨出险现象得到控制。
三峡工程(坝址)离我市(城关)135km,其下泄流量对我市江河堤防的影响极敏感。据长江委水文局统计资料宜昌站50年间多年平均流量分月统计数据表明(参见下表),
下闸蓄水前我市5月、6月流量一般在1.2~1.8万m3/S。初次下闸蓄水三峡水库为了下游通航及堤防安全下泄流量按不低于3000m3/S控制运行,小于多年平均月份流量的最小值3820m3/S。
宜昌站多年平均流量分月统计表 (统计年份1951-2001年) 表一
站名
|
类别
|
月份
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
宜昌
|
流量
|
4260
|
3820
|
4290
|
6600
|
11530
|
17840
|
30150
|
27390
|
25570
|
18150
|
10040
|
5890
|
流量大量减少,水位就会急剧下落,险情更易发生。顾店同勤垸5月26日水位41.20m,6月1日发生险情时水位为37.34m,5天落了3.86m;尹家白屋5月26日水位39.72m,6月3日发生险情时水位35.10m,水位下落4.62m;百里洲赵家河码头5月26日水位39.14m,6月4日发生险情时水位34.21m,水位下落4.93m。从5月26日起到6月10日蓄水结束,我市水位普遍下落4.9~5.3m。
⑵运行十年来的险情
①险情多。十年来,先后出现了白洋向家坝、桂溪湖、四清闸;顾家店同勤垸、罗家河、朱家湖、青河闸;董市两美垸、尹家河、尹家白屋;百里洲林家垴、吴家渡、八亩滩、火箭闸、赵家码头;七星台新口、马洋洲、陈家闸、盐包堤、邱家渡、余家闸等计21处。十年的崩岸险情统计如下:2003年至2004年11处、2004年至2005年10处、2005年至2006年 8处;2007年至2013年8-12处。三峡蓄水前年平均出险4处,蓄水后平均出险9处,比以往一倍还多。由于时间紧、资金缺等原因,对于发生的险情往往按临时安全度汛的标准治理,治理的长度也有限。第二年在这些已治理的上游或下游仰或包括已治理的险段本身又会出现新的崩岸险情。如白洋向家坝、顾家店同勤垸、七星台新口等。
②常年性。险情发生和以往多集中在汛后相比,险情发生呈常年性。查1993-2002年10年的统计资料,最早的为1999年3月7日发生的向家坝崩岸险情。2003年后发生的险情提前到1-2月:2004年1月19日发生的赵家码头崩岸、2005年2月12日发生的向家坝(下段)崩岸、2005年2月20日发生的两美垸崩岸等;冬季的11、12月也常有险情发生,如2004年11月17日新口崩岸、2004年12月22日火箭洲崩岸等。最突出的是汛中险情,如同勤垸2003年11月29日发生崩岸后,2005年5月27日、6月5日相继发生两处崩岸,共长167m;新口崩岸2004年11月发生后,2005年7月19日发生崩岸,长68m。
③险性单一。十年来发生的险情绝大部分为堤外崩岸、脱坡、跌窝,堤内险情极少发生,出险性质表现为堤外险情的特性,险性单一。主要原因为十年来较少有上滩水位,仅有2007年、2012年超设防水位50cm。(见下表)。
刘巷站2003-2012年最低、最高水位分年统计表 表二
年份
|
2003
|
2004
|
2005
|
2006
|
2007
|
2008
|
2009
|
2010
|
2010
|
2012
|
刘巷最低水位(m)
|
32.70
|
33.03
|
33.24
|
33.43
|
33.50
|
33.80
|
34.10
|
34.00
|
34.00
|
34.05
|
刘巷最高水位(m)
|
45.03
|
42.68
|
45.02
|
42.42
|
45.56
|
44.24
|
44.22
|
45.14
|
42.02
|
45.57
|
注:刘巷设防水位45.00m、警戒水位46.00m。
2.冲刷严重
⑴崩岸宽度在发展。2003年汛后,百里洲林家瑙外滩大面积冲毁,崩岸宽135m;2004年汛后再崩97m,两年崩宽232m,长1300m(桩号20+800-22+100)。2006年汛后下游(桩号19+100-20+800,长1700m)也发生崩岸,宽120米;2007年再60米。以后年年都崩岸险情发生,或新增或老崩岸再发展。从2003年崩岸险情发生至今,累计崩岸宽达470米,特别是松滋口处,崩岸仍在加剧。
顾店同勤垸2003年至今,崩岸宽40~90m,长270m。白洋向家坝2003年至今,崩岸宽15~35m长320m。
⑵河槽冲深加剧。近年来对我市一类险段的河床摸测(近岸)结果表明:近岸河床都有不同程度的冲深,虽说有冲有淤,但“冲刷加剧、河槽下切”趋势明显,与三峡后规划报告中的结论相一致:至2013年河槽平均冲深1.28m(见《三峡后规划》)。特别是迎流顶冲段明显大于平均冲深。2005年6月4日同勤垸600米长近岸河床水下摸测,与2004年11月12日水下摸测对照表明:近岸河床普遍增深5-8米,个别断面冲深近10m,如堤防桩号3+150,脚槽外平距17m处2004年11月12日河床高程33.5m,2005年6月4日测得的河床高程为23.53m,增深9.97m。
⑶河岸边坡变陡。“由于迎流顶冲段的冲深幅度较大,导致水下坡度普遍变陡。据2006年河道地形资料统计,水下坡比陡于1:2的岸线长度占迎流顶冲段岸线长度比例达40%以上…根据长江中下游护岸工程经验,当河岸坡陡于1:2时发生崩岸的可能较大” (见《三峡后规划》)。我市的长江河段迎流顶冲段岸线长度约72km(不含松滋河),水下坡比陡于1:2的达29km,严重威胁长江堤防的安全。
3.对我市主要支流的影响
沮漳河、玛瑙河是我市境内长江主要支流,长江河床增深给其带来了严重的影响。沮漳河、玛瑙河都属于季节性河流,本来河床比降就大,因有长江顶托,堤岸及滩地多年来趋于平稳,若长江河床不断下切,加之季节性洪水流速过快,势必会引起堤岸崩塌,河滩走失。
三峡蓄水初期几年,沮漳河堤防出险特征已明显反映出受长江水位变化的影响。如: 2003年6月陈家闸崩座;2004、2005年邱家渡、盐包堤崩座;2005、2006年余家闸、邱家渡下游段崩岸等都属于决堤型重大险情。主要原因均为长江水位变化幅度大、变化过程短(快速涨落)。陈家闸险段紧临沮漳河入长江口处,依次向上游险段排列为盐包堤、邱家渡、余家闸,分别距入江口3.6Km、5.1Km、6.5Km,是受长江水位变化影响最明显的险段。这几处险段险情频繁出现,已充分说明是受长江水位变化明显的影响。
玛瑙河三峡蓄水头三年险情同样较为突出:新河口桥护墩崩垮、入江口段河床增深、2004年6月11日砖瓦场(距入江口700m。河右岸)河岸滑坡(长33m)等,同样表明受到了长江水位变化的影响。2011年开始对玛瑙河进行综合治理,险情才得到抑制。
4.对险工险段的影响
一是在建工程受三峡大工程的影响明显。如上百里洲工程建设:2004年3月14日正是脚槽施工的关键时期,但三峡下泄大流量,要使库水位降至138.00m,以满足三峡工程建设需要,上百里洲工程治理段水位上涨1.45m,使脚槽不能正常施工,停工17天;2005年3月9日,三峡同样下泄大流量,上百里洲工程段水位上涨1.22m,脚槽施工停工8天;2005年4月中旬、下旬长江水位涨落3次,幅度0.7-0.95m;2006年3月中旬至4月下旬长江水位涨落4次,幅度0.81-1.06m等,均影响工程正常进展。
二是影响工程技术参数。如设计枯水位。该水位主要根据多年平均最低水位确定,它关系到脚槽及枯水平台高程定位,是涉及险段治理科学与否、质量优劣、寿命长短的核心数据。目前观测到的数据表明:蓄水后十年最低水位平均值低于蓄水前最低水位多年平均值。湖北省水利水电勘测设计院编制的《上百里洲江堤整险加固工程可行性研究报告》中: “据刘巷站1975-1998年实测数据推求的刘巷站多年平均最低水位为34.13m(吴凇冻结)”。刘巷站2003-2012年最低水位平均值为33.59m,低多年平均值0.59m。最低水位若长期低于多年平均值,势必影响已建工程的稳定性和安全性。
其他工程技术参数也发生了变化,如最高洪水位,分时段流量等,均影响工程稳定性和安全性。
三是崩岸险情增多,增加工程投入。三峡工程下闸蓄水后我市江河堤防险情成倍增长,年均出险已达9处。对出现的每处险情都要进行整治。险情多,投入就多。
5.对防汛抗旱的影响
一是三峡工程防洪能力不是无限的。《三峡工程可行性研究报告》中提出的三峡工程一大功能是能提高长江河道堤防的防洪标准:预测遇54年洪水87600m3/S时经水库调节后,下泄量可为56700m3/S,遇特大洪水(11万m3/S,相当千年一遇)时,枝城流量可由11万m3/S削减至8万m3/S,配合分洪功能能确保武汉市安全。
可以看出,三峡工程是利用调洪库容,在洪峰期间削峰、错峰,以保安全,能力是有限的,特大洪水时下游也达到或超过8万m3/S(1998年枝城洪峰流量只有68000m3/S),并不能确保下游堤防安全一劳永逸,且谁也说不清千年一遇、万年一遇的洪水近几年不会发生。所以,三峡工程建成后防大汛的意识只能加强。
二是汛中更有可能突发重大险情。三峡蓄水运行十年来汛中险情明显多于往年,占近百分之八十。汛中水位高,险情一旦发生,危害重大,同时抢险难度也增大。如向家坝(含桂溪湖)、同勤垸、新口、陈家闸等险情。
三是水位降低,影响抗旱取水。《三峡后规划》指出“长江干流河槽下切引起同流量下水位降低,导至沿江大型灌区引水涵闸及泵站引提水条件变化,在春灌大量需水的4-6月份,涵闸引水几率及引水量降低,泵站提水成本增加,影响农作物生长。” 《三峡后规划》中计算了4-6月份的水位降低值:到2022年枝城水位降低0.98m-1.22m,沙市水位降低1.32m-2.10m。大致可以推算出刘巷水位降低值为1.15m-1.66m。不难看出7、8、9月份水位同样是降低的,影响抗旱取水。
二、主要原因
1.水位涨落频繁,变幅大。
三峡蓄水后水位涨落频繁,前面提到一个月涨落3、4次,涨落幅度1m左右,这是以前未有过的现象。水位涨落频繁极易产生渗透破坏。上述发生的险情都是渗透破坏的结果。
2.清水冲刷严重。
治水谚语里也有“清水冲、浑水淤”的概括。三峡水库蓄水后,大量的泥沙淤积在库区,坝下游来沙量大幅减少,宜昌站年平均输沙量只有0..70亿t为蓄水前多年平均值的14%。“来沙量大幅减少引起坝下游出现长距离的冲刷调整”(《三峡后规划》)。
3.河岸边界组成因素未能适应新变化,正处于新的组成期。
三峡蓄水后下游河段各项边界因素与以前相比都发生了变化,如水位、流量、含沙量等水文参数时空上都有新的变化,新的河岸边界组成因素正处于急剧变化调整阶段。
4.河岸地质条件差。
据长江委三峡地质勘察设计院在我市勘察资料表明,我市河岸多为第四纪疏松沉积物,二元相结构,上层为河漫滩相亚粘土,下层为河床相粉砂,还夹有部分卵石、砾石,透水性强,抗冲能力差。
5、险段治理标准低,工程整治的系统性、全域性少。
目前我市堤防建设除上下百里进行了全域性治理外,其它均靠地方整治,主要是临时除险,标准低。即便是上下百里已完建的工程因各项工程技术参数是借助蓄水前的水文数据形成的,同样面临新的考验。
三、对策管见
面对三峡工程下闸蓄水后我市江河堤防出现的新情况,我个人认为应从以下几方面努力,积极对待。
1.尊重河道自然变化规律,重视干堤治理。
对我市来说,虽然河道未定型,但长江干堤要绝保,对上下百里、四合垸江堤以及沮漳河堤防应重视其险工险段工程治理,加大投入力度。
同时也要积极面对新的变化,尊重河道的自然变化规律。一是对于有干堤及山岸的外滩小垸,如果险情反复出现、变化过大、险情不可抑制等,能放弃则积极地放弃,尊重河道的自然变化,虽然损失了当前的利益,但若去投入往往收获甚微,不长时间又会破坏,那样损失就会更大。二是对于老矶头,如果不影响河岸主体和堤身安全,尽量做到少维护或不维护,任其自然,直至消亡,还河岸于本源。三是对于新建码头,做到合理控制数量,不批低位码头建设。
2.注重系统性、全域性工程建设,积极争取项目,加大综合治理投入。
三峡工程蓄水运行后,面对全域性出现的新情况国家高度重视,陆续地推出了一系列的系统性、全域性综合治理项目,涉及我市的有荆江河控、三峡后规划以及沮漳河近期防洪治理等工程。一方面围绕这些工程积极主动最大限度地争取多纳入一些堤段或项目,另一方面积极主动地摸清国家投资动向,争取新的工程项目。
3.设立监测机构,加强江河堤防的安全监测力度。
以往我市汛前准备工作主要为水上徒步检查,水下重点河岸摸测。检查和摸测主要用肉眼和测深仪,方法原始,工俱落后,以点带面,缺少准确性、全面性、科学性。三峡蓄水后,应建立健全全面的监测体系,设立监测机构,建立GPS网络系统,固定专人专班,实施水上水下统一监测,密切注意河岸边界变化,把监测工作制度化、常年化,建立年、月对照信息网,长期监测,以便准确掌握险情变化情况,为科学决策提供可靠依据。
4.加强防汛非工程措施建设,建立健全防汛系统。
把各类防汛、防洪、抗旱资料数字化、网络化、图表化,建成系统的、科学的、可操作性的全市可视防汛系统,适时对我市防汛数据进行更新和监控,与省、市防汛抗旱系统联网,无疑是我市防汛非工程措施建设的一大进步。同时,做到及时地、长期地与三峡调控机构保持信息畅通,完善防汛系统建设。
编辑 贲先星