江 文，江 燾

(長江水利委員會 網(wǎng)絡(luò)與信息中心《水利水電快報》編輯部，湖北 武漢 430010)

長江是我國第一大河，是中華民族的母親河，保護與治理開發(fā)好長江，既關(guān)系到流域人民的福祉，也關(guān)乎國家的長治久安。長江水利委員會在2018年工作會議上，提出了建設(shè)安瀾、綠色、和諧、美麗“四個長江”的總體目標(biāo)。其中“安瀾長江”是治江工作中的重中之重，可以說“有了安全的長江，流域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展才有根基?！蹦壳埃L江流域已建成大中小型水庫5萬多座，總庫容達3 600多億m3。其中，三峽水庫作為長江上游干流梯級水庫的最末一級，控制流域面積達100萬km2，相當(dāng)于長江上游水庫群的“總開關(guān)”[1]。三峽水庫建成后，長江下游防洪形勢得到顯著改善，但同時，質(zhì)疑三峽工程的聲音也隨之而來。尤其在2020年長江發(fā)生流域性的大洪水后，總有這樣的疑問出現(xiàn)：“為什么修建三峽水庫后還會發(fā)生洪災(zāi)？”“三峽水庫到底發(fā)揮了多大的作用？”。針對三峽工程，許多學(xué)者進行了相關(guān)研究，如李沛等[1]通過分析2020年三峽水庫的防洪調(diào)度具體介紹了三峽水庫的防洪作用；鄭守仁[2]分析了三峽工程在2016年長江洪水中的作用；蔡其華[3]結(jié)合2010年三峽工程的實際調(diào)度運行，分析了三峽工程的防洪調(diào)度方式及效果；但是，大多數(shù)研究只關(guān)注于三峽工程在某一次大洪水發(fā)揮的作用，較少有研究進行綜合分析。因此，本文通過檢索國內(nèi)外相關(guān)文獻，分析了三峽工程的防洪任務(wù)、防洪調(diào)度、防洪功能以及三峽工程在長江防洪工程體系中的關(guān)鍵作用，并通過實例研究了三峽工程在區(qū)域性洪水與流域性洪水中的作用。本文旨在客觀、公正、科學(xué)地認識三峽工程的防洪作用，一方面，對穩(wěn)定社會、人心具有重要現(xiàn)實意義；另一方面，可為構(gòu)建人水和諧防洪體系保障長江安瀾，統(tǒng)籌推進“四個長江”建設(shè)提供理論依據(jù)。

1 三峽工程簡介

1.1 工程概況

三峽工程是當(dāng)今世界技術(shù)難度最高，綜合規(guī)模最大的水利樞紐工程。它主要分為樞紐工程、移民工程與輸變電工程三大部分[4]。其中的樞紐工程，即“長江三峽樞紐工程”，又簡稱“三峽工程”，是長江中下游防洪的關(guān)鍵性工程。因此，本文中的三峽工程，特指長江三峽樞紐工程。三峽工程包括大壩、水電站廠房和通航建筑物。大壩為混凝重力壩，壩頂高程185 m，壩長(軸線長)2 309 m，壩頂總長3 035 m。水電站為典型的壩后式電站，設(shè)有左、右岸兩座廠房，共安裝32臺70萬kW水輪發(fā)電機組，其中左岸14臺，右岸12臺，地下6臺；另外還有2臺5萬kW的電源機組，總裝機容量2 250萬kW。通航建筑物布置在左岸，沿壩軸線方向從左到右依次為永久船閘、升船機、臨時船閘(2003年4月9日停止使用后改建為兩孔沖沙閘)。

1.2 建設(shè)歷程

1918年，孫中山先生就提出了修建三峽工程的設(shè)想。20世紀50年代，毛澤東主席明確提出，希望在三峽修建水庫，以畢其功于一役。1982年，鄧小平對于是否興建三峽工程，果斷拍板：看準(zhǔn)了就下決心，不要動搖。1986-1989年，國務(wù)院組織412位專家，對三峽工程的建設(shè)展開了全面論證。1990年7月至1991年8月，國務(wù)院三峽工程審查委員對新編制的《長江三峽工程可行性研究報告》進行審查。1992年4月3日，第七屆全國人大五次會議上通過《關(guān)于興建長江三峽工程的決議》。1994年12月14日，三峽工程正式開工[4]。2020年11月，三峽工程完成整體竣工驗收全部程序，工程質(zhì)量滿足規(guī)程規(guī)范和設(shè)計要求，開始全面發(fā)揮防洪、發(fā)電、航運、水資源利用等綜合效益。

2 三峽工程的防洪作用

長江流域歷來是中國受洪水威脅最嚴重的地區(qū)，相關(guān)資料表明：自西漢(前206年)至清末(1911年)的2117年間，長江共發(fā)生水災(zāi)214次，平均約10a一次[4]。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，長江水災(zāi)頻次愈升高發(fā)且災(zāi)情也愈發(fā)嚴重。歷史上，1870、1954、1981年和1998年長江上游都發(fā)生特大洪水，但當(dāng)時上游控制性水庫還未興建，洪水給中下游造成了巨大損失。

2.1 防洪任務(wù)

(1)保障下游防洪安全。①對上游型大洪水進行調(diào)節(jié)，減輕荊江河段和洞庭湖區(qū)的防洪壓力[5]，盡量減少啟用荊江地區(qū)蓄滯洪區(qū)的機率，將荊江河段防洪標(biāo)準(zhǔn)提升至100 a一遇。換句話說，遭遇不大于百年一遇(洪峰流量超過83 700萬m3/s)的洪水時，通過三峽工程可使得枝城站最大流量控制在56 700 m3/s以內(nèi)，分洪工程不啟用，荊江河段可實現(xiàn)安全行洪。②遭遇千年一遇洪水時，經(jīng)三峽水庫調(diào)蓄后，枝城流量不超過80 000 m3/s，同時啟用荊江地區(qū)的蓄滯洪措施，避免荊江河段可能發(fā)生的毀滅性災(zāi)難。

(2)保障三峽工程自身安全。①三峽工程的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為可防御1 000 a一遇洪水(峰值流量為98 800 m3/s)，也就是說，遭遇千年一遇的洪水時，三峽工程可以正常運行，各項工程與設(shè)施不受影響。②三峽工程的校核標(biāo)準(zhǔn)為可防御萬年一遇洪水再加10%(峰值流量為110 000 m3/s)，在該情況下，三峽大壩仍可擋水，大壩主體建筑物不會遭到破壞。

2.2 防洪調(diào)度

三峽大壩設(shè)計防洪限制水位145 m，設(shè)計正常運行水位175 m，防洪庫容221.5億m3。2009年，國務(wù)院批復(fù)的《長江防御洪水方案》中明確提出了三峽水庫對城陵磯防洪補償調(diào)度。三峽水庫①145～155 m水位之間的56.5億m3庫容，對城陵磯地區(qū)進行防洪補償；②155～171 m水位之間的125.8億m3庫容，重點考慮對荊江地區(qū)的防洪補償；③171～175 m水位之間的39.2億m3庫容，用來防御上游的特大洪水[6]。

2.3 防洪方式

攔洪、削峰、錯峰是三峽大壩的3種防洪方式。①攔洪。為確保汛期行洪安全，三峽水庫利用221.5億m3的防洪庫容攔蓄超過下游安全泄量的洪水。②削峰。當(dāng)長江下游防汛形勢緊張時，三峽水庫通過蓄洪削減來自上游的較大洪峰，控制出庫流量并使其均勻下泄。③錯峰。當(dāng)中下游發(fā)生較大洪水時，科學(xué)調(diào)度三峽水庫庫容，使上游洪峰與中下游洪峰錯開，減輕中下游防洪壓力。

2.4 在長江防洪工程體系中的作用

三峽工程地理位置得天獨厚，位于長江上游與中下游交界處，就好比是控制進入荊江洪水的總開關(guān)，能夠恰好扼住上游洪水的“咽喉”，可控制荊江河段95%的洪水來量。三峽工程對長江上游洪水起到了關(guān)鍵的控制作用，是上游干支流其他水庫無法替代的，為長江防洪體系中的關(guān)鍵骨干工程。

根據(jù)《長江流域綜合規(guī)劃(2012-2030年)》及《長江流域防洪規(guī)劃》的總體布局，長江流域中下游已逐步形成以堤防為基礎(chǔ)、三峽水庫核心，其他干支流控制性水庫、蓄滯洪區(qū)、河道(洲灘民垸)、排澇泵站及防洪非工程措施相配套的綜合防洪體系[1]。2009年汛期三峽工程開始全面發(fā)揮防洪等綜合效益。此后，金沙江上的向家壩、溪洛渡、錦屏、亭子口等水庫也陸續(xù)開始發(fā)揮防洪作用，為調(diào)節(jié)洪水提供了重要手段。為提升長江中下游河段的防洪能力，通過對長江中下游河道、堤防進行加高加固，使中下游干堤建設(shè)基本達標(biāo)。對蓄滯洪區(qū)的圍堤進行了加高加固，開展了平垸行洪、退田還湖、移民建鎮(zhèn)等工程的建設(shè)，為運用蓄滯洪區(qū)創(chuàng)造了良好條件。防洪非工程措施方面，通過水文監(jiān)測、預(yù)報、預(yù)警，使水文預(yù)報的預(yù)見期延長，為防洪救災(zāi)部署爭取了寶貴時間。2020年批復(fù)的《長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度運用計劃》中，納入聯(lián)合調(diào)度范圍的水工程有101座，包括長江三峽、金沙江烏東德、溪洛渡等水庫以及荊江分洪區(qū)等蓄滯洪區(qū)，新灘口泵站等重要排澇泵站，南水北調(diào)中線等大型引調(diào)水工程[7]。胡向陽等[8]研究了長江上游25座控制性水庫，構(gòu)建了面向多區(qū)域防洪的長江上游水庫群協(xié)同調(diào)度模型，并利用該模型研究了在1954年典型洪水情況下，上游水庫群配合三峽水庫對長江中下游的防洪調(diào)度。結(jié)果表明：遭遇1954年洪水時，三峽水庫最高調(diào)洪水位160.70 m，累計攔蓄洪量95.86億m3，防洪庫容剩余125.64億m3，較大地抵抗住了荊江洪水。

3 三峽工程在歷年大洪水中的作用

3.1 區(qū)域性洪水與流域性洪水

根據(jù)《長江流域綜合規(guī)劃(2012-2030年)》，將長江流域中下游平原地區(qū)成災(zāi)大洪水劃分為區(qū)域性洪水與流域性洪水。

(1)將區(qū)域性洪水定義為：由于長江子流域產(chǎn)生較大范圍暴雨，導(dǎo)致長江干流某些江段或支流發(fā)生的洪水。歷史上，長江流域發(fā)生過較為典型的區(qū)域性洪水有：①長江上游1981年特大洪水；②長江上中游1999年大洪水；③長江中下游1996年與2016年較大洪水。

(2)將流域性洪水定義為：由于多場連續(xù)大面積暴雨導(dǎo)致長江上、中、下游地區(qū)均發(fā)生的洪水。發(fā)生流域性洪水時，干流和支流洪水、上游和中下游洪水相互遭遇，在長江中下游干流形成的洪水具有峰高量大、高水位歷時長的特點[9]。長江流域較為典型的流域性洪水有：1931、1954、1998及2020年洪水。

考慮到三峽工程于2007年首次發(fā)揮防洪功能，因此，本文選擇2016年長江中下游較大洪水作為區(qū)域性洪水代表，2020年洪水作為流域性洪水代表，分析三峽工程在遭遇兩種大洪水時發(fā)揮的防洪作用。

3.2 區(qū)域性洪水實例分析：2016年長江中下游較大洪水

3.2.1雨水情特點

2016年6-7月，長江流域暴雨頻發(fā)，降雨時間集中且強度大，長江流域發(fā)生區(qū)域性大洪水，部分支流發(fā)生了特大洪水。2016年7月上旬長江流域洪水水位與流量均超過1998年同期洪水。2016年長江流域6-7月降雨過程主要有以下特點：①梅雨期長、雨量大；②降雨集中、雨帶穩(wěn)定；③暴雨強度大、極值多[9]。異常的降雨致使長江中下游地區(qū)發(fā)生了嚴重的洪澇災(zāi)害，長江干流監(jiān)利以下江段和洞庭湖、鄱陽湖水位全面上漲，全線超過警戒水位。2016年長江流域洪水具有以下特點：①中下游干流水位高且持續(xù)時間長；②站點超警戒水位數(shù)量多，持續(xù)時間長；③城市內(nèi)澇積水嚴重。

3.2.2三峽工程的防洪效果

三峽工程通過攔峰削峰對2016年長江中下游較大洪水進行了有效調(diào)度。李健等[10]對2016年長江1號洪水時空演變過程進行了分析，結(jié)果表明：2016年7月1日三峽水庫攔截洪峰流量為19 000 m3/s，而當(dāng)日三峽水庫最大流量為48 500 m3/s，三峽水庫控制出庫流量為29 500 m3/s，由此計算出三峽水庫的削峰率為(19 000÷48 500)≈39%，極大緩解了長江中下游的防洪壓力；三峽水庫將漢口站水位削減了約1.35 m，對荊江河段起到了顯著的防洪作用。鄭守仁[2]分析了三峽水庫在2016年6-7月洪水調(diào)度過程中的5個階段，結(jié)果表明：三峽水庫在2016年長江洪水期間，調(diào)洪最高水位158.18 m，共攔蓄洪量達72億m3。三峽工程通過與長江上游與中游30余座水庫的聯(lián)合調(diào)度，總計攔蓄227億m3洪量；有效降低了武漢以下河段(0.2～0.4 m)、城陵磯附近區(qū)域(0.7～1.3 m)與荊江河段(0.8～1.7 m)的洪水水位；避免了錢糧湖和大通湖東兩個蓄滯洪區(qū)的使用，使3.5萬hm2耕地和38萬人免于洪災(zāi)[11-12]。

3.3 流域性洪水實例分析：2020年長江大洪水

3.3.1雨水情特點

2020年長江流域性大洪水量級僅次于新中國成立后的1954年與1998年大洪水。陳敏[13]對2020年長江暴雨洪水進行了分析，結(jié)果表明：2020年主汛期，長江流域暴雨過程具有雨量大、強度高、極端性強以及強雨區(qū)高度重疊的特點。洪水具有以下特點：①洪水發(fā)生范圍廣。長江流域內(nèi)超過90%的主要支流均發(fā)生了較大的洪水。②干流區(qū)間洪水突出。③中下游干流水位漲勢迅猛，洪水峰高量大且持續(xù)時間長。

3.3.2三峽工程的防洪效果

三峽工程對2020年長江洪水起到了舉足輕重的關(guān)鍵作用。李沛[1]等對三峽水庫在2020年長江洪水調(diào)度過程中的防洪作用進行了具體分析，結(jié)果表明：①2020年7月2-26日形成了3次編號洪水。在第1號洪水7月2-12日期間，三峽水庫削峰率為34%，25億m3的洪水被成功攔截，分別使蓮花塘站、漢口站、湖口站水位降低0.8、0.5、0.2 m。第2、3號洪水分別于7月17和26日形成，三峽水庫削峰率分別為46%、37%，攔蓄洪量分別約為88億m3、33億m3。整體來看，通過三峽水庫，2020年長江3次編號洪水均得到了有效調(diào)度，洪峰削減率為34%～46%，攔蓄洪量為25億～88億m3。黃艷[14]研究了2020年長江4、5號洪水期間三峽水庫的調(diào)度過程，結(jié)果表明：三峽水庫調(diào)蓄最高洪水位為167.65 m，攔蓄了約108億m3的洪水。2020年7月洪水期間，三峽水庫作為核心骨干工程，聯(lián)合上中游控制性水庫群攔蓄洪量約300億m3。在防御2020年長江洪水中，三峽工程的有效運用極大減輕了長江中下游的防洪壓力，使荊江地區(qū)60萬人，3.287萬hm2耕地免遭洪災(zāi)的威脅。

3.4 結(jié)論

本文闡述了三峽工程的防洪任務(wù)、防洪調(diào)度、防洪功能以及三峽工程在長江防洪工程體系中的作用，并選取了典型區(qū)域性洪水與流域性洪水——2016年長江中下游較大洪水與2020年長江洪水進行了實例分析，得到結(jié)論如下。

(1)三峽工程的防洪任務(wù)為保障下游防洪安全與自身安全。三峽工程221.5億m3的防洪庫容分為三大部分，分別用于對城陵磯、荊江的防洪補償以及上游特大洪水的防御。三峽工程主要通過攔洪、削峰、錯峰方式發(fā)揮防洪作用。三峽工程在長江防洪工程體系中發(fā)揮了核心骨干作用。

(2)通過三峽工程的攔峰、削峰作用，對區(qū)域性與流域性洪水進行了有效調(diào)度。2016年區(qū)域性洪水中，三峽工程共攔蓄洪量達72億m3，配合長江上游與中游30余座水庫的聯(lián)合調(diào)度，總計攔蓄227億m3洪量；2020年流域性洪水中，三峽工程攔蓄洪量超100億m3，聯(lián)合上中游控制性水庫群攔蓄洪量約300億m3。三峽工程的有效運用極大減輕了長江中下游的防洪壓力，保障了長江中下游人民生命財產(chǎn)安全。