参天水利资源工程研考会《工作通报》No.2003-36
2003年9月10日
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湖北考察观感
柯堤
2003年7月9日至23日，课题组成员邓英淘、王小强、苏丁赴湖北调研，先后到武汉、孝感、襄樊、老河口、丹江口、十堰、武当山、房县、神农架（纵贯大巴山）、宜昌、葛洲坝、三峡、水布垭、隔河岩、高坝洲、荆州（沙市）、郝穴、仙桃、杜家台等地，驱车行程近三千公里。课题组与长江委、湖北清江集团及地方市、县有关单位的专家、技术人员和干部广泛座谈，回京后又向我国水利界泰斗林一山前辈请教，遂成此文。
一、中线枢纽：丹江口
丹江口工程的修建几起几落，第一次是1958年9月正式开工，到1962年大坝浇筑到100~117米高程时，施工质量出现问题，坝体出现很多裂缝，又赶上三年自然灾害，决定停工；直到1966年，复工再建，开始分期建设，到1967年下闸蓄水，1968年10月，第一台机组发电，1973年一期工程全部建成。丹江口水库控制汉江流域面积9.5万平方公里，年均入库水量387.7亿方（1965~1997系列）。一期坝顶高程162米，校核洪水位161.4米，总库容209.7亿方，正常蓄水位157米，有效库容174.5亿方，属于年调节水库，调节库容102.2亿方，防洪库容55（秋）到77（夏）亿方。丹江口水库的水利任务依次为：防洪、发电、灌溉、航运和水产，是国务院表彰的五利俱全的水利工程。
早在50年代，丹江口水利枢纽就被规划为南水北调的水源工程。丹江口水库是全国水质最好的大型水库之一。按地面环境质量标准评估，丹江口的水质达到了Ⅰ类水标准，单项评估价仅有高锰酸盐指数稍高，但仍符合Ⅱ类水标准，完全可以满足北方城市生活用水和工业用水的水质要求。可以说，从丹江口水库选址开始，长江委就考虑了南水北调的问题。其二期工程主要是加高大坝至原设计高程；混凝土坝顶高程从176.6米加高14.6米，土石坝顶高程从177.6米加高15.6米。如此，当二期工程建成后，校核洪水位总库容339亿方，成为全国仅次于三峡的特大型水库。
如果从1973年大坝一期工程建成算起，至今已30年。陶岔取水渠首1974年就建成了，闸底高程140米，当库水位148.5米时，设计引水流量500个；当水库大坝加高至原设计高程、水位抬高后，其过水流量可大幅度增至800个。 这些规划设计工作几十年前就全部完成了。据说，当年有一位水利部长站在丹江口大坝上说：我只要还担任水利部长一天，丹江口大坝就别想加高。二、三十年过去了，这位部长的"豪言壮语"犹在耳边。
丹江口二期工程苦苦等了三十年。其后果是什么呢？那就是华北平原缺水日益严重，而由于地表水匮乏，华北平原打了几百万眼机井，大量超采地下水，仅海河流域就超采900亿方， 年均超采约30亿方。这使华北形成了几万平方公里的地下漏斗，造成大面积的地面沉降和沿海海水倒灌等地质灾害；另外，冀东地区的老百姓长期饮用高氟地下水，形成骨质疏松、变形等严重威胁人民健康和生命的地方病。其祸不亚于天灾，甚或过之。
好在国务院已于2002年批准了南水北调三线总体规划。至此，丹江口二期工程已是万事具备，只等开工了。然人无远虑，必有近忧。由于华北缺水日益严重，仅靠汉江之水难解其困。据了解，丹江口大坝加高之后，枯水时调水65亿方，平水时95亿方，丰水时135亿方。 以此看来，年均调水规模仅在100亿方左右，而若欲不影响丹江口的发电等效益，则其年均调水规模还将进一步下降（1974~2000年，丹江口水库年均弃水量53亿方）。
中线沿线有三省二市，若不计湖北，至2025年，二省二市总人口约2.3亿人，届时其城镇人口比例约在60％左右，其城镇人口总量将达1.4亿人， 以人均城镇生活用水和工、商业用水每年250方计之，城镇人口年用水总量达350亿方，这与中线年均调水100~150亿方相去甚远。这就提出了一个给丹江口水库和中线补水的问题。
目前对中线补水提出了各种方案和设想，如龙潭溪引江（绕岗高线）方案、香溪河长遂洞换水方案、香溪河扬水设想、大宁河抽江设想等等。 这些方案和设想多以提水为主来进行补水，且其中有些方案和设想还涉及高埋深（2000米以上）隧洞的山岩压力等未解决的问题，故而仍需做进一步的比较和研究。
我们认为当补水量很大时，应考虑以自流为主的补水方式。对此，我国水利界泰斗林一山前辈早在50年代中后期就研究和提出过引嘉济汉方案。 具体地说就是：西汉水曾是汉江的上游，后经嘉陵江溯源侵蚀而被袭夺，稍做一点工程，可使其复归汉水，这样可为汉水补水50~60亿方。然后在白龙江上游筑坝，打洞向东通过一个分水岭，可引水进入西汉水。这样，引白龙江和西汉水可为丹江口补水100亿方，并可实现全程自流。在此基础上，结合某些较易行的三峡提水方案（如不是纵贯大巴山，而是经大巴山东缘进入南河，然后提水至丹江口）水库，便可为丹江口补水150亿方左右。如此，中线南水北调的规模年均可达250亿方左右，枯水年亦可达到200亿方以上，丰水年可达300亿方左右。
这样，丹江口将成为一个六利俱全的水利枢纽：即集供水、防洪、发电、灌溉、航运、水产六利于一身；而沿中线三省二市的城镇生活和生产用水亦将得到充分的保障。如能充分利用好四水转化的相互关系，则华北平原的大面积地下漏斗和冀东人民长期饮用高氟地下水所致的地方病亦将得到根治。可谓功在当代，利在千秋。
二、彻底根治险在荆江
"万里长江，险在荆江"，其来也渐。明朝嘉靖年间，在当朝宰相张居正（湖北沙市人）的主持下，将流向荆江北岸的一切支汊全部堵死，荆江大堤由此连成一体；这把原来分泄云梦泽的洪水大部分逼向长江河槽和洞庭湖区，大量泥沙从此不能进入荆北（即今江汉平原），而不断淤高南岸和洞庭湖区；荆江河段南高北低的累积过程也由此开始。尤其是清朝乾隆年间大修荆江大堤之后，迫使全部洪水只向南岸和洞庭湖区分泄，荆北地区再也没有泥沙淤积了；随着洪水而来的泥沙继续淤高南岸和洞庭湖区，致使荆江河段原本南高北低的地势差越来越大，以致构成荆江防洪的严重局面。"万里长江，险在荆江"就是指荆江这种防洪形势而说的。
近数百年来，由于历代治水方针的错误，即"舍南保北"和治水不治沙、用水不用沙，结果并未能作到"舍南保北"，而是不断走向反面，这种政策实际上害了荆江北岸。从沙市河床横断面可见，南岸大堤保护区地面比北岸大堤保护区地面平均要高7~8米，甚至10米；在洪水期间，水位高于北面地面达14~15米，从而造成荆北地区面临毁灭性灾害的危险性。荆北防洪大堤一旦决口，其严重后果很难设想（有人曾做过计算，这里一旦决口，江汉平原十天蓄积洪量将达450亿方，相当于洞庭湖目前水量的四倍左右）。
经过解放以来的不断努力，荆江大堤的安全程度逐步提高，但其溃决的危险仍然存在。如果荆江大堤万一溃决，其复堤堵口、长江归道工程的规模之大难以估量；而且更严重的是这将造成几十万人的死亡，甚至武汉三镇也很难确保。与此同时，处理这一系列严重后果的善后工作和相应工程，必将严重打乱我国整个国民经济的发展步伐。另外，还有一个不容忽视的问题，即在水利界乃至与荆江有直接关系的机构和人员中，麻痹和侥幸的思想在不断地蔓延和滋长；特别是在三峡水库已经蓄水和近年长江大堤加高培厚之后，情况就更是如此。然而，国家的命运绝不能建立在一种侥幸心理的基础之上，尽早从根本上解决这个历史遗留下来的重大问题。道理自不待多言。
由于荆江的上述特点和历代治水方针错误所造成的恶果直到今天还在继续发展。洞庭湖庭和三口分水量不断减少（洪水期间，由50年代的50％减至今天的不足30％），这样荆江洪水位不断上升，更使荆江大堤积重难返，危机四伏。以汉口最大30天洪量计算，1998年长江大洪水只相当于三十年一遇，但沙市水位已比1954年高了近0.6米。在三峡全部建成蓄水后，如遇1870年特大洪水（宜昌流量约10.5万个），下泄流量仍将达八万个左右，这比目前上荆江的安全泄量高出两万个左右，因此，仍须使用荆江分洪区。目前荆江分洪区人口已近60万人（比解放初多了3~4倍），GDP已在几十亿元（是1954年的20~30倍）， 使用一次的代价高达数十亿元。
另外，100多公里荆北大堤是建在500米厚的卵石层之上，其上只
有几米厚的冲积土层。这样洪水来后，就会在大堤后面几十米乃至几百米处出现管涌，实在是防不胜防。在三峡工程建成蓄水后，至少几十年内，坝下河道将出现剧烈冲刷，这对上荆江两个危险河段（沙市和郝穴）将构成极大威胁：堤基渗漏掏空、滩岸崩塌等基础险情难以从根本上解决。现在所说的三峡工程可使荆江防洪能力从十年一遇提高到百年一遇，并未充分考虑到荆江堤防恶劣的基础地质条件。
因此，在三峡工程建成之后，尚应妥筹根治险在荆江的治本之策，以期做到万无一失。我国水利界泰斗、有"长江王"之称的林一山前辈对此早有完整的解决之法，即改造荆江河势的上荆江主泓南移和刷深河道的方案，由此荆江河段南高北低和安全泄量不够的严重形势便可得到根本改观。因为一旦主泓南移（将沙市和郝穴这两个最危险的河段，利用河流动力使其南移一至数公里）得以实现，则新河段的两岸将都是具有宽达数公里的高滩。有了这样的堤防，万一漫决，也不会引起长江改道；因为长江干支流历史上无数次决堤经验证明，凡是有宽广高滩的河段，发生漫决，河水归槽之后，可以立即堵口复堤。
主泓南移不仅避开了卵石堤基，还能利用三峡蓄水后坝下河道的冲刷，使上荆江数百年已被淤高十几米的河床下切10米以上，即基本恢复到明、清时代的河床高程。另外，主泓南移之后，由于荆江两岸都是宽广高滩，就近取土极为方便，再将两岸大堤加高2~3米（目前因取土不便，再加高一米已是极为不易）；这样，荆江的安全泄量将比目前明显提高。
也就是说，通过三峡工程、主泓南移和刷深河道，可使荆江具有防御千年一遇洪水的能力，而且是在荆江分洪区不再使用的条件下做到这一点。 如此，"险在荆江"的局面将一去不复返，没完没了的荆江防洪投资就会基本结束；荆江分洪区的经济亦可放手加以发展，再无顾忌。据粗略估计，主泓南移的工程投资与使用一次荆江分洪区的赔偿费用大体相当。
如果结合引江济汉、恢复两沙运河，在万一的情况下，还可以从两沙运河分一小部分洪水。如此，荆江两岸将可高枕无忧矣！如能在下荆江适当地再做一点裁弯工程，则整个荆江将成为最保险的深水适航河道。
三、城武区间的河道治理
当三峡工程建成蓄水后，坝下河道将出现较强烈的冲刷，影响范围将及武汉以下；且其枯水时流量将比原来的2000多个增至5000多个，而洪水时流量将比原来有所降低。这就为城陵矶到武穴区间的河道治理创造了非常有利的条件，将使其不仅成为良好的深水航道，且兼具明显扩大安全泄洪量的作用。下面对此稍做讨论。
从武汉到城陵矶这一段，到了夏天是一片汪洋。这时，长江主槽的洪水不占主要地位，是以漫流的方式泄洪，此时的河道成为宽浅型的；这样，河道坡降变大，上游（城陵矶一带）水位必然抬高，而过水量变小。反之，如果把河道整理成窄深型的（这里的窄是相对于漫流河道的平均宽度而言），这样水力半径加大，则坡降变小，过水断面和过水流量加大，上游水位也就随之下降。
长江河土粘性较强，河床比较稳定，可以做到窄而深；应利用这个特点，在夏季不让洪水到处漫流，而应使之归于主槽，以此进行泄洪。这样，主槽自然刷深，坡降变小，过水流量随之加大。洪湖那一带与长江河道相隔较远，应把那里在夏天洪水到处漫流的地面围垦起来。如果现有河道主槽的某些部分不够泄洪之用，可将其展宽、加深。城陵矶到武汉河段可在目前基础上大大刷深，至少可向下切4~5米。现在这里冬天有时不能通航，这是因为水在这里到处漫流，所以难以刷深河道。通过围垦缩窄漫流河道，这里就可以主要依靠加深、展宽的主槽来泄洪了。荆江堤距平均在800~1000米，在洞庭湖至武汉段，有四水进来，其平均堤距可在1200~1500米。
通过围垦缩窄漫流河道的治理方式，可收一石四鸟之效。其一，利用长江的巨大动能，自然地刷深、展宽主槽，可节省大量的工程费用。其二，防洪作用明显加强，可使城陵矶至武汉的洪水位下降。其三，碍航河道得到根本改观；目前在洪湖段枯水时，部分航道水深只有两米多，如河道下切4~5米，这个问题将不复存在。其四，在城陵矶至牌洲湾沿岸，将可围垦出上百平方公里的宽高滩地，这对促进当地的经济发展，意义非常重大。
在武汉至武穴区间，目前存在两个主要问题。一是武汉以下地形是狭口，泄洪量受到限制。对此，可采取工程措施将其挖深。武汉枯水位约13米，九江约在10米；将武汉至武穴段的部分河道向下挖深2~3米（如采用爆破的方式对岩石河段进行作业），可使武汉洪水位下降一米左右。 这样，从荆江至武穴的河道泄洪将畅通无阻。
另外，天兴洲汊道两支交替消长变化，在19世纪是以左汊为主；从20世纪初以来，右汊逐渐发展，左汊趋向衰退，60年代，右汊成为主汊，至70年代，左汊已退化为枯水期间断流。如此，致使汉口江岸边滩淤积碍航问题不断发展。对此林老提出武汉港区河段的整治方案，包括堵塞左汊形成南（右）汊青山港的单一河道，并将河道大断面缩小到必需断面，以利于武汉港埠建设。详细的讨论可参见林老的相关著述。
总之，长江河道治理的潜力还很大，其利益也很大；湖北在这方面是可以大有作为的。
