参天水利资源工程研考会《工作通报》No.2003-23
2003年7月1日
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林老访谈:蓄泄兼筹,
江湖两利,南北兼顾
编者按:课题组从湖南回来后,2003年5月6日下午,邓英淘登门拜访林一山前辈,请教有关荆江防洪、洞庭湖治理等问题。本文根据录音整理,未经本人审阅,错误遗漏之处由编者负责。
邓英淘:林老,在三峡蓄水之后,荆江防洪和洞庭湖的洪灾问题是不是基本上解决了?
林老:没有!上荆江的郝穴和沙市危险河段到现在也没有解决。不过,经过50年的研究,我基本上完成了有关平原河流学的理论,从而在原理上和工程学上把这个问题解决了。
但是,现在的问题在于:湖北主持堤防的人对于从根本上解决荆江防洪问题不感兴趣。
邓英淘:为什么呢?
林老:有些人对国家多花钱背包袱不在乎呵。如果荆江这一极其危险的两个河段得到了根本治理,还找谁去要钱啊?因此,他们不关心这个问题;同时,他们也不懂得平原河流学的理论。
1949年全国刚解放时,我去看过郝穴弯段,那真是危险极了!对于湖北人来说,那真是万分的侥辛,当时(1949年)的洪水没有使长江从那里改道,真是万分的偶然。荆江如果改道,白天要死50~60万人,晚上要死70~80万人。很多人不相信这个判断,但是后来一些较小河流因洪水改道所造成的相对损失,证明了这一点。
在1949年,我们还不懂平原河流学的问题,我们的前人更不懂。如果当时我们懂得这个问题,1949年时我们随便做点小工程,就把荆江的问题解决了。
因为在沙市那个弯段,如果荆江主泓南移的话,沙市市区就会在河滩上出现一个新市区。沙市现在是直接靠在荆江上,很潮湿,背靠大堤,不能面向长江,如果我们在这里把长江的主泓南移改道,那么新的大堤与原来的河堤拉开了一公里以上的距离,这个河滩上就可以修大马路了,新市区也就形成了,城市的土地值钱啊,做了工程后,土地卖的钱就可解决工程的投资。
现在的郝穴险段是怎样形成的呢?原来的长江河道是在现在长江的南岸。在乾隆皇帝决心修整和加固了荆江大堤之后,1860年、1870年发生了两次特大洪水。在这个地方,1860年藕池决口,1870年松滋决口。这样,藕池的水,特别是荆江水的四分之三进了洞庭湖,于是这段河道就变成了九曲回肠,不像长江了,变成了几十米、百把米宽的小河道。
这里决口了(有一定的联系,但不是完全相关),原来的长江在现在公安城那个弯段下面有个粘土堆子,很久以前这片地方是海的时候,它是高于海平面几十米的小粘土山,现在变成了粘土堆子堵在这儿;水走到这儿冲不动了;于是,这个弯段就向南岸(右岸)崩,这里越崩越厉害,粘土堆子就形成一个水流分力,等于做了一个丁字坝,把水向左岸一挑,而上游的水是另一股力量,等于是另一个分力,这两个分力汇合在一起;当南岸的分力成为主要的时候,与另一分力合起来,就使水流离开南岸长江原主道,向长江北岸崩,很快就崩成了长江偏离南岸往北移了几公里,这几公里就变成了一片汪洋。经过多少年后,在这一片汪洋里出现了几个沙洲,即现在郝穴弯段南面的南五洲。为什么叫南五洲呢?因为是在原来长江河道黄水套向北岸崩的一片汪洋里出现了几个沙洲,后来这里完全变成了冲积平原。而黄水套逐年萎缩,郝穴段逐年扩大,这里就成了一个最危险的河段。
假如我们在1949年懂得这个道理,当时在公安城南,即在粘土堆子附近,把长江主河道堵塞一部份,但不碍航,并在南岸滩地开挖新河道,这样黄水套(故道)就会从不断萎缩转变为逐渐恢复,而郝穴河段就可以淤死了(我们做过实物模型,在80年代做成功了)。这样,黄水套恢复起来,而郝穴河段的大堤就变成了遥堤,它与新的临江堤相隔好几公里,中间全是滩地。如此,那里的人们便可安枕无忧了。
在1931年,黄水套还分洪1.5万流量,1949年时还分洪几千个流量;1949年时如果做个工程,那么黄水套老河道就会从逐渐死亡转化为逐渐恢复,这样花不了几个钱,它自己就会冲好了河床。当时,我们不懂这个道理,而当地的老百姓则在淤地上开垦田地,之后老河道彻底堵死了,分不了水了。解放后,我们在十万分之一的地图上还看到这条河道,因此连设计都不用,只需在原来的河道上开挖一下,加点工程,河水就可以走了,即可以在黄水套故道恢复长江的主河道。沙市段就像上面说的那样,当主泓南移后,沙市市区也与长江隔得远了,就像一个堡垒后靠在山上了。如此的话,荆江河段可安枕无忧矣。
现在地方对这个问题不积极,没兴趣。另外,当在荆江分洪时,会出现几十亿元的损失。如果上荆江(藕池口以上至沙市为上荆江,以下至城陵矶为下荆江)主泓南移得以实现,荆江分洪就不再需要了。一旦来了大洪水,两岸可能会有溃口,但洪水过后复堵,江水就会归槽。另外,三峡建成蓄水后,荆江这里不会有特大洪水了。因此,主泓南移后,特大洪水的问题解决了,危险河段的问题也解决了,如此,自然也就不需要荆江分洪区了,而分洪区的经济就可放手大发展了。现在不敢在这儿大发展,因为房子、粮仓和财产无法得到有效的保护。
邓英淘:现在三峡建成蓄水了,为了保证荆江河段的安全,还是否需要在荆北分洪放淤?
林老:不需要了。因为主泓南移简单,来得更快;而分洪放淤复杂,来得也慢。
邓英淘:是不是可以这样说:在三峡建成蓄水之后,只要实施了上荆江主泓南移工程,荆江防洪问题就可以从根本上得到解决?
林老:是的!如此,荆江问题彻底根治!因为沙市弯段有了新的滩地,再加上城市建设,就会更加巩固;而郝穴险段被堵死,那就真可以高枕无忧了。
邓英淘:那么当上荆江主泓南移后,对洞庭湖防洪有没有影响?
林老:更好办了!因为原来湖南对荆江分洪有意见;实际上,荆江分洪对湖南有好处,因此,毛主席和周总理都批准了荆江分洪工程;荆江分洪不仅对湖北有利,也对湖南有利,而两湖都对此缺乏认识。
荆江开始修大堤是在明朝,那时宰相张居正就是沙市人,他把北岸的围垸土堤连成一片,大水来了怎么办?就向南岸灌,这即是舍南保北的由来;实际上那时舍得是湖北的荆南而不是湖南。现在的两湖平原是一个平原,而原来湖北和湖南搭界处正是一个分水岭。它在什么地方?它是从松滋河东边的黄山头到石首县 - 即藕池口,在这里分水岭与长江只隔了1~2公里,而黄山头那里离长江有100多公里。荆江分洪区是在南岸70~80公里。在荆江分洪区南岸最低处现在有几个湖,它们是怎么形成的呢?因为长江南岸老是决口,从分水岭向南岸流的水把洼地淤高了,它就变成了湖。这几个湖的湖底实际上就是原来两湖的分水岭。
在公安县有一个明朝尚书母亲的坟,后来在长江崩岸后枯水时露出一个洞,被我们发现了。尚书母亲的坟当时一定位于高地上,而现在跑到枯水位之下了。在这个分水岭,向北流是酉江(现已不存在),向南流则入洞庭水系。南边被淤高了,长江河道也就抬高了,原来的分水岭也就被埋在地下了。当初舍南救北时,洪水流不到湖南,被分水岭挡住了;洪水即便溢出河道,过后也会归槽。不过后来南岸老是淤积,到了1860年,1870年以后,水就大量流到湖南了。
现在南岸不断淤高,当主泓南移后,新的北岸也就变高了。目前荆北大堤的地势很低,十分危险;主泓南移之后,长江两岸都是高地了,人们可以睡大觉了,荆江分洪区也可以不使用了。
邓英淘:南移工程很大吗?
林老:不算大。
邓英淘:如果不实施南移工程,在三峡建成蓄水之后,万里长江,险在荆江的格局能否改变?
林老:改变不了;当然,现在长江干堤加高培厚,三峡又建成蓄水,再加上解放军也上来护堤了,荆江的严峻局面有所缓和。
为什么说改变不了呢?沙市那个地方有个宝塔河,那宝塔正好修在湖北冲积平原与长江丘陵地带的结合带上,沙市城也处在这个结合带上,稍往北一点,就是江汉大平原了。在结合部这个地带上,只有4~5米厚的冲积土层,下面就是卵石层。因此,现在的荆江大堤就建在这个卵石层上。这样洪水来了,就会在大堤后面几十米至几百米处出现管涌。六几年的时候,张体学对这个问题很重视,我也到这里实地看过。当时,在沙市城里距堤800~900米的地方管涌出来的水一个劲往上拱,拱上来的水,用几个竹竿绑起来也捅不到底。大堤修在卵石层上,管涌把它掏空了,堤不就垮了么。卵石层有多厚,当时不知道,后来搞江汉油田做勘探时,发现它有500多米厚,因此,也无法做工程。
当然现在不像以往那么危险。在1931年,郝穴河段刷深到海平面以下10米,1949年是-11米,加上洪水时水位是40多米,整个水深50多米,这有多么危险啊!1949年,在-11~-12米的河段,临江大堤塌陷,全都掉进了长江里面,连堤顶都掉进去了,那时临江大堤就剩下薄薄的一片立在那里。好在当时两次洪峰跌落得很快,一、两天就落下去了;不然的话,非改道不可,就差那么一点,如果长江在这里改道,江汉平原将变成泽国,大武汉也将不保,真是万幸!现在最担心的是它继续刷深;不过今年春天的情况还算好。
过去这个地方刷深到什么程度?那个粘土堆子过去叫采石洲,很大的石头都被江水淘出来,形成了一大片卵石滩,一公里多长的沙洲下面的卵石全都被江水淘出来,荆江分洪工程还曾在这里采石作料。另外,郝穴河段有个铁牛,以西有个河段叫黄林档,距堤200~300米,那个地方也从底下透水;还有在沙市城里,有个地方到了夏天,也从地下往上拱水。卵石不能档水,因此问题还留在那里;除了主泓南移外,无法解决这个问题。
邓英淘:那么主泓南移的问题什么时候可以解决呢。
林老:现在就可以做啊!我前面不是说过,恢复黄水套故道,我们已经做成了实物模型么。在公安城左岸的滩地开挖河道,挖好之后,在洪水到来之前,把原来临时通航的河道堵上,让新河床走水,洪水来后走新河道;然后再根据河流学的原理把上游的弯段做个整顿,等沙市河段做成之后,再把河道上下顺直一下,就行了。原来是往右岸崩,粘土咀挑流,这就形成了分力,这一挑,从左岸来的水成了分力,当左岸的水是主要的时候,黄水套还是主河道。后来,左岸分力小了,右岸的分力成主要的了,黄水套就逐渐消亡了,南五州变成了一片汪洋。
现在,如果做工程,左岸河段有个1000多米就够了,作为施工期间通航之用,作完工程之后,把原来的右岸堵死,上面来的水不走原来的右岸了,只走左岸了,右岸的分力没有了或很小了,左岸的分力又成为主要的;这样粘土咀以下就不再向郝穴段流水了,而改向黄水套开挖河段流水,这里就由原来的淤死变成逐年恢复。现在开挖工程很容易做,都是机械化施工,可能要贴些田地钱,有一、二十亿元,工程就可以搞成了,从此就不会有险在荆江的问题了。
邓英淘:如果水利系统出面干,湖北就不好说什么了吧?
林老:长委原来有一些人懂河流学,但现在的人不懂了,别人一反对,他就讲不出道理了。
邓英淘:荆江大堤加高培厚,三峡建成蓄水,再加上军队护堤等等,但没有主泓南移,如果来了1860年、1870年的特大洪水,荆江大堤守得住吗?
林老:不行,还得实行荆江分洪、到处都得分洪,把两岸淹得一塌糊涂。
邓英淘:南岸的分洪对湖南的影响大不大?
林老:原来有个分水岭,那时没问题。后来1860年、1870年发特大洪水,南岸淤高了,就对湖南有影响了,荆江的洪水大部份进了洞庭湖。现在由于南岸不断淤高,荆江的水进得少了,下荆江裁弯后也逐渐恢复了原状,但对湖南还是有影响的。1954年,荆江分洪区分洪,洞庭湖是降低了水位的,使西洞庭有一大片保住了,但湖南不相信我们的理论,以后又来了洪水,荆江分洪又不能使用,西洞庭也受淹了。
邓英淘:现在有资料表明,洞庭湖底已高于江汉平原了,是这样么?
林老:是这样的。不是有句话吗,所谓:洞庭变平原,江汉变洞庭。
邓英淘:主泓南移,能解决这个问题吗?
林老:能!主泓南移后,北岸的大堤就变成了遥堤,这还有什么问题啊。
邓英淘:这样做,对湖南的影响会不会加大?
林老:那更不存在问题了。因为荆江分洪区都不用使用了,还会对湖南加大影响吗?湖南主张四口建闸,主泓南移后,四口可以堵死,长江水可以不进洞庭了。洪水来了,也可以不进洞庭,因为万一两岸有溃口,洪水过后,可复堵归槽,即决口不改道,因为主泓南移之后,新河道两岸都是宽高滩了,就不会改道了,也就没什么问题了。
邓英淘:现在有人主张在螺山扩卡,因为城陵矶泄水不畅,洪水大时会出现与四水顶托的问题。
林老:不是这样的,这也是个河流学的问题。现在有一种学派主张退田还湖,恢复以前的湖面,反对蓄洪垦殖、与水争地。这是一个自然主义的学派,即祖先是怎样的,我们也应怎样。殊不知现在湖北山区水库的蓄水能力,已比原来千湖之省的平原湖泊一片汪洋时的蓄水容量大了好几倍,而且这些水库还可以发电灌溉。因此,全部退田还湖既无可能,也不必要,还不经济。但有一部份还是要退的,因为有些地方的围垦搞得过头了。另外,还湖这个概念不准确;如果平时全退成了湖,将不仅不能减灾,反而会增加洪灾危害。
邓英淘:为什么呢?
林老:这个道理我一讲,你就明白了。为什么我们能在1954年防御了长江大洪水?因为在此之前我们在通江的湖口建了闸,进行控制,基本上完成蓄洪垦殖工程,这样在武汉以上就分洪蓄洪500亿方。否则,荆江大堤和武汉是保不住的。这些蓄洪垦殖的湖区通常是5~9年分一次洪,后来平均10年一次;一般情况下是一年二熟,分洪年份是一年一熟,在来水之前,湖区全放空了。我们在1954年大洪水来到之前,有计划地把通江湖泊的闸门打开,这样,空了的湖区蓄水500亿方。1931年武汉水位是28.28米,1954年是29.73米,高了1.5米。如果武汉以上没有蓄洪500亿方,那么它的水位将达到31~32米;而当时武汉大堤最高处是30米。想一想,这是一种什么情况吧!
另外,长江与黄河不同。黄河的洪水是一个峰、一个峰的;长江则是从2~3月开始涨水,8月份达到最高峰,而后开始下降,直至12月,全年就一个峰。因此,通长江的湖泊水面和长江水一起涨,枯水时,长江是地下河(离长江远的湖泊水面这时高于长江水面),但到了夏天,它也是地上河,即洪水水面高于两岸平地。
在武汉段,枯水位时,长江水位12~13米,洪水时27~28米,要涨14~15米,为什么没出问题呢,因为两岸的滩地宽。武汉的后湖海拔是17~18米,高于长江枯水水面。因此,这里的湖泊在夏天蓄的是降雨后的内陆水,不是长江水。长江两岸丘陵区域的降水在夏天都流到湖泊里,到了冬天,湖里水又流到长江里。湖里水如果在冬天不放干,夏天就蓄不了多少水;于是就会有长江涨水,湖泊也涨水,这样就没法分洪和蓄洪了;水灾自然也就加重了。另外,湖水排干了再蓄水,与满水时蓄水,水位要相差十多米,很明显,前者的蓄水能力是后者的数倍乃至10倍以上。再则,把水排干了搞一旱一水种地,还可治理钉螺,防治血吸虫病。更重要的是,我们国家是个山国,人多地少,就那么为数有限的几块平原,不好好地经营,非要让它还成一片汪洋,这样能行吗?老百姓吃什么啊?
1998年洪水与1954年洪水根本不能比。当时,已在武汉以上分洪500个亿,又出了一个问题:后来暴雨停了,长江水过去了、四水也过去了、汉江的水也落了,但武汉的水每天还在上涨,那个日子真难过啊,整天战战兢兢的。当时我派了很多人拿着报话机到各处建立临时水文站,发现了这个问题:在一般人看来,湖是平的,可实际上湖是斜的,只不过坡度很缓。因为两湖平原是西高东低,虽然上游不来水了,但湖面还在调整;而在武汉地形是个狭口,泄洪量受到限制;这样,西部的水在落,而东部的水在涨,致使武汉的水也在涨。后来不涨了,洪峰变成平的了,持续了好几天。如果当时没有排空的蓄洪垦殖湖区分洪蓄洪,武汉早就完蛋了。
有人说滩地影响泄洪、行洪,要把它平掉,其实它不影响泄洪,武汉附近的滩地还起导流作用。在河流学上,这有个概念叫水力半径(R)。它是说河床像一根管子,它的剖面半径就是水力半径。即河流越窄深,泄洪量就越大,坡降(S)也就越小;反之,河床越是宽浅,坡降也就越大。有一个曼宁公式:V=(1/N)R2/3S1/2,其中V为流速,N为水流与河床之间的摩擦,又称为粗糙率;它在理论上是正确的,但在实践中不好使。
我的河流学理论不用曼宁公式,我用辨证法,具体情况具体分析,我只要R和S,R4S3等于一个常数,即R大了,S就小了;R小了,S就大了,即河床越宽,坡降越大,反则反之。例如有人说黄河河床越淤越高,要想办法不让其淤高,这是外行话。应该是想办法让河流把泥沙送走,河流自身有一种平衡。河流越宽,坡降越大;越窄,坡降越小。例如黄河在郑州铁桥处,距海600公里,枯水时水位海拔92~93米;长江武汉河段,距海1300公里,枯水水位13~14米,鄱阳湖口下面距海约600公里。每天涨潮、落潮两次,枯水位在几米左右。形成这种状况的原因在于:长江是窄深型河流(即R大),而黄河是宽浅型河流(即R小)。
如果黄河坡降变缓,郑州这一带必须下切。长江河口每年延长,坡降按比例不变,河道延长,上游就必然淤高,要想使其不淤高,河道就必须变窄。因此,武汉以上地段的河道就不能让它变宽。
武汉到城陵矶这一段到夏天是一片汪洋,这时长江主槽的洪水不占主要地位,以一片汪洋的方式泄洪,这样坡降就大了,从而城陵矶的水位必然抬高了。反之,如河床缩窄了,城陵矶的水位自然也就下去了。
湖北对于降低城陵矶水位以使洞庭湖水位下降不满意,认为这样对湖北不利。这是一个错误的观点。实际上,洞庭湖水位降低了,武汉的水位也就降低了,那你还怕什么上游水位降低呀。另外,这种观点还是种以邻为壑的观点。有不少学水利的人并不懂得河流学,也跟着瞎嚷嚷。交通部的人也不懂河流学,说这里河道挖多深,那里挖多宽,河道整治光靠挖怎么行呢?
长江河土粘性较强,所以河床比较稳定,可以窄而深,应利用这个特点,在夏季不要让水一片汪洋,而应使之归于主槽,这样主槽自然刷深,坡降也就小了,实际上洞庭湖水位降低,对湖北并无坏处。
邓英淘:那么还需要在牌洲湾裁弯吗?
林老:不需要。现在那里的卡腰处,在宋朝以来就是粘土带,江水冲不动,裁不了它,只需把它顺直一下,从Ω型变为~型,即缓的弯道。这样就解决了问题。最要紧的是要让河床窄深。要记住R4S3与一个常数成比例。
邓英淘:您对湖南的水库体系怎么看?
林老:三、四月份是鄱阳湖水系的水大,五、六月份湘江水大;七、八月份川水大,在这个过程中阮、澧水处于向川水的过渡段。
湖南有几个水库应该考虑蓄水,即在冬天逐步放水留出库容,到夏天蓄水。那里的电力部门有种错误的观点,认为这样会减少发电,实际上,他们的调度方法不对,夏天以前不留防洪库容,全年蓄满,表面上看似乎可以多发电;但到了夏天来水了,他只好放水,发不了电也得放,结果是洪水来了,他使洪水更大,电也没多发。
现在五强溪水库的防洪库容并不大,这里是丘陵过渡带,如修高坝,淹没得很厉害。应该在目前的坝址上面修几个高坝,才能多拦蓄洪水。由于原来这些内容在规划时都没有考虑(受到李锐的误导),枝柳线走的是沅水干流峡谷,现在要修高坝,就会把铁路淹了。如果当时做好规划,使铁路走与沅水平行的一条支流,不过多打一个洞子,这样沅水就可修高坝了(在五强溪这个地方修个低坝,调节一下),把洪水都蓄起来,从而减轻了洞庭湖的防洪压力。
澧水的流程短,出了山区就是平原,只能选择几个地方修些较小的水库。
邓英淘整理