长江中游武汉

      中图分类号：P33文献标识码：A

      文章编号：1001-8166(2004)04-0500-06

      长江流域洪涝灾害对其流域社会经济的可持续发展造成了极大的危害，被称为中国的心腹之患。但在整个长江流域中，长江中下游是重灾区。《中国大洪水》[1]记载了1840-1992年共153年全国各大河流洪水情况，长江流域有59年发生洪水灾害，其中长江中下游地区43年发生洪灾，即长江洪水73%的年份殃及中下游。1954年全流域特大洪水长江干堤和汉江下游堤防溃口5处，扒口13处。1998年长江发生全流域大洪水，多数河段水位高出历史最高水位，干堤较大险情近1700处，其中淹没耕地23.3万，受灾人口200余万人，灾害仍然主要在中下游。

      当前全球变化及其引起的诸多环境问题已引起人们的广泛关注。全球变暖导致水循环加快，降水与蒸发增加。政府间气候变化专门委员会(IPCC2001)第三次报告(TAR)[2]指出：全球变暖导致降水变化中若干区域总降水量增加，而大降水或极端降水事件的增加更为显著。Arnell[3]对世界各大河流径流变化均进行过计算，在各种模式计算的情景下，长江流域降水增加10%～25%，潜在蒸发增加8%～15%，径流量增加1%～37%。而直接应用Hadem3模式，计算出径流增加最大值为37%。高学杰等[4]区域气候模拟结果表明，在倍增时（2050年左右）长江流域降水量可能增加10%～20%。因而未来长江中游将面临更为严峻的防洪形势。本文探讨长江中游河道束窄段的地质地貌特征，并以黄石—武穴河段的田家镇卡口为典型案例，探讨和分析了河道卡口对上游来水的阻洪效应，以及卡口对中游泄洪的影响。

      1 河道扩卡问题的提出

      在未来全球持续变暖的情景下，长江中下游地区降水将增加。大降水或极端降水事件的增加将使长江中游洪水发生机率大大增加。长江洪水有峰高、量大、历时长的特点，而洪量大，河湖蓄、泄洪能力不足是造成长江中下游洪灾的主要原因[5]。但是，长江中下游各河段的河道安全泄洪量远远不能承泄长江上游干流和中下游支流的洪水来量，洪水威胁十分严重。据历史记载，自1153年以来，宜昌流量有8次超过80000，有5次超过90000，其中最大的一次为1870年洪水，其流量达到了105000。而目前长江中游洪灾的安全泄洪量在城陵矶—汉口段为60000，汉口—湖口70000，湖口以下约80000[14]。巨大的洪水来量与河道安全泄洪能力不足的矛盾异常突出。

      不合理的人类活动造成“人水争地”的局面更加剧了洪灾的严重程度。有研究表明[6]，自南宋始，大批北方移民南移，开发长江流域。至明清时代，人口大增，人们迫于生计，遂进行围湖造田、筑堤围垦，与水争地。由于堤垸太多，严重影响江湖蓄泄关系，湘鄂两省水灾不断，而且当时人们已经认识到“人与水争地为利，水必与人争地为殃”（注：《皇清名臣奏议汇编初集》卷五六《请酌改垸粮疏》.）、“少一阻水之区，即多一容水之地”（注：《皇清名臣奏议汇编初集》卷五四《查禁私垸滩地疏》.）的道理。围湖造田以及湖泊自然的淤积、变浅，加上湖泊洲滩的不断开发利用，湖泊自然水面缩小。同时，长江中下游平原区除了洞庭湖和鄱阳湖外，较大湖泊大都建闸控制，从而改变了江湖关系，湖沼调蓄洪水的功能降低，导致中下游行洪、泄蓄洪仅靠防洪大堤所围固的狭小空间来实现，致使相同流量下，洪水位不断抬高，造成加高加修堤防与抬高洪水位的恶性循环。同时，随着经济的发展与人口的增加，分蓄洪区单位面积的资产载荷量剧增，如洪水淹没将遭受更大的经济损失，因而在利用分蓄洪区方面也遇到极大的阻力，致使洪水蓄泄空间越来越少。

      目前长江防洪仍以“蓄泄兼筹，以泄为主”的方针措施，即以堤防为主，利用防洪大堤将大部分洪水量直送入海，超过堤防宣泄能力的洪水，则利用分蓄洪区分滞调蓄；三峡工程建成后，主要利用其防洪库容削峰拦洪，遇到特大洪水再动用分蓄洪区；同时利用上游大批支流水库拦蓄洪水。随着三峡工程的蓄水，关于长江洪水防御的蓄、分和泄的关系发生了根本性变化，长江洪水蓄水和分洪工程措施已经进行了相应的规划和建设，但洪水下泄问题，除了加高和加固堤坊外，始终没有相应的对策。

      2002年下半年，我们对长江中下游地区防洪形势做了翔实的科学考察，并沿长江中游走访了长江水利委员会等部门，听取了他们的意见；并查阅了大量长江河道治理的相关文献，引入了国际上流域管理新概念——还河流以空间(give room to the river)，适时地提出了田家镇扩卡这一防洪策略。在此学术思想的指导下，于2003年8月份对黄石—九江河段进行了流速、流量、河道断面等水文参数的实地水文测量，结合历史河道观测和水文资料，探讨长江中游河道束窄段，特别是田家镇卡口对中游的阻洪效应，分析卡口对中游洪水下泄的影响，并提出下一步研究的方向。

      2 长江中游武汉—九江河段河道束窄段地质地貌特征

      武汉—九江河段从地质构造上来讲，主要受北西南东走向的襄樊—广济断裂带的影响[7]，长江自武汉始，流向由北东折向东南，由图1可以看出，在田家镇卡口附近有多处北西—东南走向的构造断裂，以及背向斜，又有第四纪断陷盆地的存在，这一构造断裂对该区水系、湖泊有着明显的影响或者控制作用。这个断裂带的存在加上狭口造成的水流加速，以及弯道形成的重向涡流（丁坝效应[8]），导致田家镇这一河床深槽形成。同时，从研究河段地貌特征来看（图2），由于受北侧淮阳地盾强烈构造隆起的影响，河流从总体趋势上向南演化，在地貌上主要表现为北岸多为河漫滩与冲积平原，而南侧多为低山与丘陵区。由于山地较多，出露的基岩对河床的演变起到了限制作用，从而形成了多处河道狭口段。