三峡工程在长江防洪体系中的关键作用

三峡工程在长江防洪体系中的关键作用

王丽春

云南省曲靖市富源县水务局，云南省曲靖市 655500

摘要：为了全面分析三峡工程的防洪功能，通过文献调研，对三峡工程的防洪任务、防洪调度、防洪功能以及三峡工程在长江防洪体系中的关键作用进行了研究。以2016年长江中下游洪水和2020年长江洪水为典型。结果表明，三峡工程通过拦洪、削峰、错峰的防洪调度，保证了下游防洪安全和自身安全，在长江防洪体系中发挥了关键作用。三峡工程有效调度了区域性和流域性洪水。2016年和2020年，长江中上游分别拦蓄洪水72亿m3和300亿m3，大大减轻了长江中下游防洪压力。

关键词:三峡工程；防洪；洪水削峰；防洪系统；2016长江洪水；2020年长江洪水

长江是中国最大的河流，是中华民族的母亲河。保护好、治理好、开发好长江，不仅关系到流域人民的福祉，也关系到国家的长治久安。在2018年工作会议上，长江水利委员会提出了建设安澜、绿色、和谐、美丽“四大长江”的总体目标。其中，“安澜长江”是河道治理的重中之重。可以说，“有了安全的长江，流域经济社会可持续发展就有了基础。”目前，长江流域已建成大、中、小型水库5万多座，总库容3600多亿立方米。其中，三峡水库作为长江上游梯级水库的最后一级，控制着100万km2的流域面积，相当于长江上游水库的“总开关”[1]。三峡水库建成后，长江下游防洪形势得到明显改善，但与此同时，质疑三峡工程的声音也随之而来。尤其是2020年长江洪水后，总有这样一个疑问:“三峡水库建成后为什么还会有洪水？”"三峡水库发挥了什么作用？"。对于三峡工程，许多学者都进行了相关的研究。

1三峡工程简介

1.1项目概述

三峡工程是当今世界上技术难度最高、综合规模最大的水利工程。主要分为枢纽工程、移民安置工程和输变电工程三部分[4]。其中，枢纽工程，即“长江三峡工程”，简称“三峡工程”，是长江中下游防洪的重点工程。因此，本文中的三峡工程是指长江三峡工程。三峡工程包括大坝、水电站和通航建筑物。大坝为混凝土重力坝，坝顶高程185米，坝顶长度(轴线长度)2309米，坝顶总长3035米。该水电站为典型的坝后电站，左右岸两座电站，共安装32台70万千瓦水轮发电机组，其中左岸14台，右岸12台，地下6台。还有两台5万千瓦的发电机组，总装机容量2250万千瓦。通航建筑物布置在左岸，沿坝轴线从左至右依次为永久船闸、升船机和临时船闸(2003年4月9日停止使用后改建为双孔拦沙闸)。

1.2施工流程

1918年，孙中山先生提出了修建三峡工程的想法。在20世纪50年代，毛泽东主席明确表示，他希望在三峡建一个水库，以便充分利用它。1982年，邓小平对是否修建三峡工程做出了果断决定:看到就下定决心，不要动摇。1986年至1989年，国务院组织412名专家对三峡工程建设进行了充分论证。1990年7月至1991年8月，国务院三峡工程审查委员会审查了新编制的长江三峡工程可行性研究报告。1992年4月3日，七届全国人大五次会议通过了关于建设长江三峡工程的决议。1994年12月14日，三峡工程正式开工[4]。2020年11月，三峡工程完成整体竣工验收全部程序，工程质量达到规范和设计要求，开始充分发挥防洪、发电、航运和水资源利用的综合效益。

2三峡工程的防洪功能

长江流域一直是中国受威胁最严重的地区。相关资料显示，自西汉(距今206年)至清末(1911年)，长江共发生214次洪水，平均约10年一遇[4]。随着经济社会的发展，长江洪水发生的频率越来越高，灾情越来越严重。历史上，长江上游曾于1870年、1954年、1981年和1998年发生过特大洪水，但当时上游控制性水库尚未建成，洪水给中下游造成了巨大损失。

2.1防洪任务

(1)确保下游防洪安全。①调整上游洪水，减轻荆江河段和洞庭湖区防洪压力[5]，最大限度降低荆江地区蓄滞洪区开闸概率，将荆江河段防洪标准提高到100年一遇。也就是说，遇到百年一遇的洪水(洪峰流量超过8.37亿m3/s)，通过三峡工程可以将枝城站最大流量控制在5.67万m3/s以内，不启用分洪工程，使荆江河段实现安全泄洪。(2)遭遇千年一遇洪水，经三峡水库调蓄后，枝城流量不超过8万m3/s，同时利用荆江地区蓄滞洪措施，避免荆江河段可能发生的毁灭性灾害。

(2)确保三峡工程安全。①三峡工程的设计标准是能防1000年一遇的洪水(洪峰流量98800 m3/s)，也就是说，三峡工程遇到千年一遇的洪水也能正常运行，所有工程设施不受影响。②三峡工程的校核标准是能防10年一遇洪水加10%(洪峰流量11万m3/s)。在这种情况下，三峡大坝仍能蓄水，大坝主体建筑不会受损。

2.2防洪调度

三峡大坝设计防洪限制水位145米，设计正常水位175米，防洪库容221.5亿立方米。2009年，国务院批准的《长江防洪规划》明确提出了三峡水库对城陵矶的防洪补偿调度。①三峡水库145 ~ 155 m水位间56.5亿m3库容，补偿城陵矶地区防洪；②155 ~ 171m水位间库容125.8亿m3，重点是荆江地区的防洪补偿；③171 ~ 175m水位之间的39.2亿m3库容用于保护上游洪水[6]。

2.3防洪模式

拦洪、削峰、错峰是三峡大坝的三种防洪方式。①洪水拦截。为确保汛期泄洪安全，三峡水库动用221.5亿m3防洪库容，拦蓄超过下游安全泄流量的洪水。②削峰。当长江下游防洪形势紧张时，三峡水库通过蓄洪削减来自上游的较大洪峰，控制出库流量，使其均匀下泄。③错峰。中下游发生大洪水时，应科学调度三峡水库库容，使上游洪峰与中下游洪峰错开，减轻中下游防洪压力。

2.4在长江防洪工程体系中的作用

三峡工程位于长江上游和长江中下游的交汇处。它就像是控制洪水进入荆江的总开关。正好可以扼住上游洪水的“咽喉”，控制荆江河段95%的洪水量。三峡工程在控制长江上游洪水中的关键作用，是主要支流上游的其他水库所不能替代的。它是长江防洪体系中的重要骨干工程。

根据《长江流域综合规划(2012-2030)》和《长江流域防洪规划》的总体布局，长江中下游逐步形成了以堤防为基础，三峡水库为核心，其他主、支流控制性水库、蓄滞洪区、河道(滩地、民用堤防)、排涝泵站和防洪非工程措施为补充的综合防洪体系[1]。2009年汛期，三峡工程开始充分发挥防洪等综合效益。此后，金沙江上的向家坝、溪洛渡、金平、亭子口等水库也开始发挥防洪作用，成为调节洪水的重要手段。为提高长江中下游防洪能力，通过加高加固河道和堤防，长江中下游主要堤防建设基本达标。蓄滞洪区堤防加高加固，实施平垸行洪、退田还湖、移民建镇等建设。，为蓄滞洪区的运用创造了有利条件。在防洪非工程措施方面，水文监测预报预警延长了水文预报的预报期，为防洪救灾部署赢得了宝贵时间。在2020年批复的长江流域水工程联合调度运行方案中，纳入联合调度范围的水工程有101项，包括长江三峡、金沙江乌东德、溪洛渡等水库，荆江分蓄洪区等蓄滞洪区，新滩口泵站等重要排涝泵站，南水北调中线等大型调水工程[7]。以长江上游25座控制性水库为例，建立了长江上游多区域防洪模型，并利用该模型研究了1954年典型洪水情况下三峡水库对长江上游的防洪调度。结果表明，1954年三峡水库遭遇洪水时，最高调洪水位为160.70m，累计调洪库容为95.86亿m3，剩余防洪库容为125.64亿m3，较好地抵御了荆江洪水。

3三峡工程在历年洪水中的作用

3.1区域洪水和流域洪水

根据《长江流域综合规划(2012-2030)》，长江中下游地区的特大洪水分为区域性洪水和流域性洪水。(1)区域性洪水定义为长江干流部分河段或支流因长江分流域大范围暴雨引发的洪水。历史上，长江流域发生过典型的区域性洪水:①1981年长江上游特大洪水；② 1999年长江中上游洪水；③1996年和2016年长江中下游大洪水。

(2)流域性洪水定义为长江上、中、下游因多次连续暴雨而发生的洪水。发生流域性洪水时，干流及其支流、长江上下游交汇，长江中下游形成的洪水具有峰高大、量大、高水位持续时间长的特点[9]。长江流域典型的流域性洪水有:1931年、1954年、1998年和2020年的洪水。考虑到三峡工程于2007年首次发挥防洪功能，选取2016年长江中下游洪水作为区域洪水代表，2020年洪水作为流域洪水代表，分析了三峡工程遭遇两种洪水时的防洪功能。

3.2区域洪水案例分析:2016年长江中下游重大洪水

3.2.1雨情特征

2016年6-7月，长江流域暴雨频繁，降雨时间集中，强度大。长江流域发生区域性洪水，部分支流发生严重洪涝灾害。2016年7月上旬，长江流域洪水位和流量超过1998年同期。2016年6-7月长江流域降雨过程有以下特点:①雨季长，雨量大；②降雨集中，雨带稳定；③暴雨强度和极值[9]。异常降雨导致长江中下游地区发生严重洪涝灾害，监利河下游、洞庭湖、鄱阳湖水位全面上涨，超过警戒水位。2016年长江流域洪水有以下特点:①长江中下游水位高，持续时间长；②站点超警戒水位次数多、持续时间长；③城市内涝严重。

3.2.2三峡工程的防洪作用

三峡工程通过拦峰削峰，有效调度了2016年长江中下游的大洪水。分析了2016年长江1号洪水的时空演变过程。结果表明，2016年7月1日，三峡水库拦洪峰流量为19 000 m3/s，而当日三峡水库最大流量为48 500 m3/s，三峡水库控制出库流量为29 500 m3/s，由此计算出三峡水库削峰率为(19 000 ÷ 48 500) ≈。三峡水库降低汉口站水位约1.35米，对荆江河段防洪起到了显著作用。三峡水库在2016年6月至7月的洪水调度过程中有五个阶段。结果显示，2016年长江洪水期间，三峡水库最高水位为158.18m，总蓄洪量达72亿m3。通过三峡工程与长江中上游30多座水库的联合调度，共拦蓄洪水227亿立方米。有效降低了武汉下游(0.2 ~ 0.4m)、城陵矶附近地区(0.7 ~ 1.3m)、荆江河段(0.8 ~ 1.7m)的洪水水位；避免了梁倩湖和大通湖东两个蓄滞洪区的使用，使35，000 hm2耕地和380，000人免遭洪灾[11-12]。

3.3流域洪水案例分析:2020年长江洪水

3.3.1雨情特征

2020年长江流域洪水水位仅次于新中国成立后的1954年和1998年。对2020年长江暴雨洪水进行了分析。结果表明，2020年长江流域主汛期暴雨过程具有强降雨、高强度、极端强度和强降雨区高度重叠的特点。洪水有以下特点:①洪水发生范围广。长江流域90%以上的主要支流发生大洪水。

②干流河段洪水突出。③干流中下游水位上涨快，洪峰高、大、持续时间长。

3.3.2三峡工程的防洪效果

三峡工程将在2020年长江洪水中发挥举足轻重的作用。详细分析了三峡水库在2020年长江洪水调度中的防洪作用。结果表明:①2020年7月2-26日形成了3次编号洪水。7月2日至12日第1次洪水期间，三峡水库削峰率34%，成功拦蓄25亿m3洪水，使莲花塘站、汉口站、湖口站水位分别下降0.8、0.5、0.2m。7月17日发生了第二次和第三次洪水

26日，三峡水库削峰率分别为46%和37%，蓄洪量分别约为88亿m3和33亿m3。总体来看，通过三峡水库，2020年长江三次编号洪水得到有效调度，削峰率34% ~ 46%，拦洪能力25亿~ 88亿m3。2020年长江4号、5号洪水期间三峡水库的调度过程显示，三峡水库最高洪水位为167.65m，拦蓄洪水约108亿m3。2020年7月洪水期间，作为核心骨干工程的三峡水库，联合上中游控制水库群，拦蓄洪水约300亿m3。在2020年长江防洪中，三峡工程的有效运用，大大减轻了长江中下游的防洪压力，使靖江地区60万人口、32,870 hm2耕地免受洪水威胁。

3.4结论

本文阐述了三峡工程的防洪任务、防洪调度、防洪功能以及三峡工程在长江防洪体系中的作用，并选取典型的区域性洪水和流域性洪水——2016年长江中下游大洪水和2020年长江洪水进行了案例分析，结论如下。

(1)三峡工程的防洪任务是确保下游防洪安全和自身安全。三峡工程221.5亿m3防洪库容分为三部分，分别用于补偿城陵矶和荆江的防洪和防止上游特大洪水。三峡工程主要通过拦洪、削峰、错峰发挥防洪作用。三峡工程在长江防洪体系中发挥了关键作用。

(2)通过三峡工程的拦峰削峰，有效调度区域和流域洪水。2016年区域洪水，三峡工程共拦蓄洪水72亿m3，加上长江中上游30余座水库联合调度，共拦蓄洪水227亿m3；2020年流域洪水时，三峡工程蓄洪能力将超过100亿m3，水库群中上游蓄洪能力约300亿m3。三峡工程的有效运用，大大减轻了长江中下游的防洪压力，确保了长江中下游人民的生命财产安全。

参考文献：

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