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论长江中游洪灾与对策
　　沈 泰 殷瑞兰
　　摘 要 通过对长江洪水的致灾性和河道边界条件及其孕灾性的分析,论述了长江中游为我国洪灾高危险区的必然性.长江数十年总体冲淤变化很小,近代由于自然演变和人类活动的影响,一方面在汉口河段以上一些局部河段,洪水位有所增高而增加洪灾风险,另一方面,几十年的河道治理,使河道稳定性增加,从而减少洪水灾害.由于当今治水方略正确,投入增大,加强防洪基础设施建设和科学研究,从而大大缓解了该地区防洪压力,使整个防洪工作上了一个大的台阶.
　　关键词 洪灾 高危险区 致灾性 孕灾环境 防洪方略
　　长江自宜昌至湖口为中游,该地区气候温和,资源丰富,人口稠密,交通便利,历来是我国政治、经济、军事、文化重地,当前在我国经济发展中,同样具有重要的地位.但是该地区水患频繁,灾情严重,它威胁广大人民生命财产的安全,制约地区经济发展,影响生态环境.万里长江,险在荆江,同时武汉是九省通衢的中枢,因此,汉口以上河段更是重中之重.张行南等从气象、径流、地形制成洪水危险程度区划和以人口、耕地为经济因素指标制成的洪灾危险区划,认为长江中游（江汉平原、洞庭湖区、鄱阳湖区以及沿江一带）未来仍是我国七个高危险区之一.虽然考虑的因素较为简单,但它仍不失为一种分析的方法,其结论基本符合我国实际.
　　一、长江中游为洪灾高危险区的必然性
　　据记载,自西汉至1911年的2000余年中,长江共发生洪灾214次,平均每10年一次,中游往往是重灾区. 《中国大洪水》记载了自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,平均2.6年发生一次,其中长江中游地区43年发生洪灾,即长江的洪水73％年份殃及中游.从受灾程度看,中游屡为重灾区.继1788年以后,又发生了1860年、1870年两次特大洪水,洞庭湖区、江汉平原等尽成泽国,一片汪洋,城垣坍塌、房屋庙宇倒塌,人畜大量漂没,死伤无数,并先后冲开荆江南岸的藕池口、松滋口,大量泥沙随着水流带入洞庭湖,使洞庭湖迅速淤积,江湖关系发生很大变化.20世纪发生多次洪水,特别是1931、1954年的全流域洪水及1935年中游区域性大洪水,灾情惨重、损失巨大,尤以中游地区为甚.1931年发生的全流域大洪水中长江中下游江堤圩垸普遍溃决,受灾人数2900万人,死亡14.5万人,其中江汉平原、洞庭湖区、鄱阳湖区大部被淹,武汉遭水淹达100天之久.1935年长江中游发生一场区域性大洪水,死亡14.2万人,尤以澧水、汉江遭受灾害极为惨重.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,湖北、湖南、江西等长江中游地区受灾最为惨重.新中国成立以后,我国政府十分重视防洪工作,经过几十年的治理、建设,江河防洪能力大大提高.1998年长江又一次发生全流域大洪水,中游多数河段水位高出历史最高水位,干堤较大险情近1700处,经奋力抢险,才使灾害降低到最低程度,比以往大洪水的受灾程度小得多.其中淹没耕地23.3万hm2,受灾人口200余万人,灾害仍然主要在中游.历史资料表明,长江中游是洪水灾害的重灾区.
　　1．长江中游洪水致灾性
　　长江中游水系复杂,区间流域面积68万km2,有众多支流,主要支流北岸有沮漳河、汉江、涢水、倒水、举水、巴河、浠水等,南岸有清江、洞庭湖水系、陆水、富水、鄱阳湖水系等.长江洪水由暴雨形成,正常情况下,汛期降雨由南向北、由下游向上游逐渐移动,上、下游,干、支流洪水错开,不致形成洪水灾害.若气候反常,降雨及其移动情况异常,上、下游,干、支流洪水遭遇,则可能发生区域性或全流域性大洪水.长江中游除受上游洪水影响外,本区域尚有湘西北、鄂西南暴雨区和大别山暴雨区、江西暴雨区,直接威胁区域安全.长江洪水特点是峰高、量大、历时长.而洪量大,河湖蓄、泄洪能力不足,是造成中下游洪灾的主要原因.目前长江中游各河段的安全泄量分别为上荆江60000m3/s,下荆江50000m3/s,城陵矶—汉口60000m3/s,汉口—湖口70000m3/s.而丰水年长江的来流量大于河道安全泄量,1870年宜昌达105000m3/s,枝城110000m3/s；1954年汉口实测流量为751m3/s,据推算,如果不溃口、不扒口分洪、江湖自然滞蓄,合成的最大流量枝城为108900m3/s,汉口为114000m3/s.一般年份中游洪峰多超过60000m3/s,汉口以上河段往往有灾情.河道泄量不足,是引起洪灾的根本原因.
　　此外,大尺度紊动的破坏往往被人们忽略.长江的流速较大,在河道边界变化之处,易产生大尺度紊动,河床垂向的升高而产生泡,横向的扩宽则产生回流,在主流与回流的交界面上有漩涡,泡漩流的强度的不同,可引起对河床及岸坡不同程度的冲刷.如果水流脉动和近水面气旋的水、气大尺度紊动耦合,可能引发高强度的涡漩,它具有很大的破坏力,若堤身、堤基有隐患,则有可能发生溃决.由于它具有随机性、突发性,难以预测和防范.
　　2．孕灾环境——河道边界条件
　　宜昌至枝城约60km河段,为山区性河流向平原性河流的过渡段,枝城以下为平原性河流.因其河型不同、边界条件的差异,中游平原河段分为两大段,即城陵矶以上的荆江河段和城陵矶至湖口段的城九（九江）河段.荆江河段北为江汉平原,南与洞庭湖区接壤,河岸偶有基岩陡岸,成为河流的节点.以藕池口为界又分上、下荆江.河床质中值粒径荆江河段为0.169～0.233mm,城九河段为0.133～0.205 mm,自上至下逐渐变细.河岸物质以二元结构为主,上层为土,下层为砂砾.河流洪水期的水面比降：上荆江约为0.6‰左右,下荆江0.32‰左右,城九河段约为0.25‰,自上而下逐渐变缓.中游有很多通江湖泊,我国最大的两个淡水湖泊——洞庭湖、鄱阳湖及著名的洪湖均位于中游,对调蓄洪水、减小灾情起到一定作用.
　　世界上许多河流在冲积平原的部分,上段为游荡型,流经一定距离后,转为弯曲型河流、继而为分汊型河流,最后河口段为极不稳定的顺直河流.流量大小变化是外界施加于河流的能量发生变化,河流将通过协调地调整自身的阻力、比降或河宽,以达到最小能耗.如以增加河长、减小比降为主,则向弯曲性河流发展；以增加河宽为主,则向分汊型或游荡型河流发展.对于长江中游而言,边界条件决定了其上段上荆江没有形成游荡型河流的条件,而是微弯分汊型河流,下荆江为典型的蜿蜒性河流,城九河段为分汊河型.
　　上荆江位于平原河流的上段,虽然比降较大,但河床、河岸结构以土、砾为主,在主泓摆动范围内,为土—砂—砾三层结构,土层厚为8～16m,其余则为土—砾结构.由于土层不厚,下层砾石的抗冲性较强,河岸对水流有一定的约束力,不能任意摆动,因此不具备形成游荡型河流的条件,而是形成了微弯分汊河段.洪水期流量、流速大,携带巨大的能量,对河岸、河床冲刷力很强,时有冲开某些薄弱点而发生溃决,这是上荆江洪灾频繁的原因之一.下荆江为土—砂二层结构,老滩土厚达25～40m,现代洲滩土厚3～12m,以粉质黏土和粉质壤土为主,下部砂层厚30m以上,上细下粗.河流在调整自身的从变量时,因河岸的下层易冲,于是主要以崩岸的形式使河流弯曲,增加河长以减小比降.河流不断弯曲,渐形成弯颈且弯颈不断缩窄,在某次洪水中冲开而裁弯,继而又发展新的弯道,形成了以横向摆动为主的演变特性.在不断弯曲与裁弯,即渐变与突变交替发生的同时,河段逐渐向下游蠕动,而形成典型的蜿蜒性河流.事物的突变往往孕育着灾害,裁弯后河道能量再分配,河流随之进行系统调整,使原有的防洪、通航等设施面临新的河势特性,有的由安全变为危险,有的抵御洪水的作用失效.尤其荆江与洞庭湖同处于一个系统之中,随着裁弯后河道的调整,江湖关系也相应发生变化.1967～1972年下荆江的两次人工裁弯和一次自然裁弯后,裁弯段上游水位降低,进入洞庭湖的水量减少,三口下游的下荆江流量增大,使下荆江的防洪形势更加严峻.湖泊纳入的长江沙量与水量同时减少,本应淤积在洞庭湖的泥沙,被河道挟往下游,同时下荆江流量增大后河道冲刷,冲起的泥沙亦带往下游,使城陵矶及以下河段发生一定的淤积.
　　城九河段的重点在城陵矶—汉口河段,属于江汉平原东南边沿,海拔22～25m,地势平坦.广济以下为黄梅冲积扇平原,右岸窄狭,左岸宽阔.河道宽窄相间,沿江分布有临江山丘或出露的基岩成为节点共有29个,它们或两岸对峙,或一岸突出,控制河型、河势,宽窄相间成藕节状,宽段比降平缓,两岸多为上层亚黏土、下层亚沙土或粉细砂组成,由于岸壁易冲,往往以扩大河宽而耗散能量,形成分汊型河道.在洪水期,水流能量很大,在冲刷河岸时,可能破坏岸壁或堤防而成灾.
　　长江中游堤高最高达12～16m,大都修建在第四系冲积层上,堤防的地基一般为二元结构,上层为厚薄不均的壤土,下层为很厚的细沙和砂卵石,透水性强.同时长江中下游堤防为数百年至千余年逐渐形成的,堤防年年岁修,不断加高、培厚、逐渐延伸.过去堤防并无设计,又未严格控制施工质量,再加上动物以及人为的破坏,因此1998年前堤身隐患甚多.堤防的挡水时间虽然不多,每年仅十数天至数十天,在干湿交替中运行.有的堤段汛期却处于主溜顶冲段,要承受较大的流速,这是与一般土坝不同之处.有的堤段一般年份不挡水,遇到特大洪水年份,在民垸溃决或分蓄洪区启用后骤然挡水,其安全性是可想而知的.有的堤段洪水位高出堤外地面10余m,薄弱之处,时有渗漏、管涌等发生,有可能溃决而威胁堤外人民生命财产的安全.
　　3．人口众多、经济发达
　　长江中游因其地理位置优越、资源丰富、工农业发达、经济基础雄厚、城市化水平高,地区的人口稠密,经济发达,在我国国民经济中具有举足轻重的地位.长江流域人口4.18亿,占全国人口的34％,其中中游人口1.91亿,占全流域的46％,人口密度较高,每平方公里281人.全流域的生产总值、工农业总产值和财政总收入分别占全国的34％、33％和35％,主要经济区在中下游,其中中游地区占有较大份额.特别是流域内的防洪区面积只占全流域的8.5％,但人口、国内生产总值分别占全流域的34.4％和56.4％.改革开放以来,以浦东为龙头,进一步发展长江经济带,长江中游形成以武汉为中心的经济区,使整个中游地区经济进入快速发展期.如前所述,长江中游又是洪水灾害多发区,而承灾体地势平坦,大部分地区是一望无际的平川,一旦发生洪灾,损失必然巨大.
　　综上所述,长江中游的洪水峰高、量大、历时长,与河道的安全泄量不相适应,河道两侧的堤防只能抵御10年一遇至20年一遇洪水,且1998年前隐患甚多,堤内为沃野千里的平原,人口密集,经济发达,这就决定了长江中游必然是洪水灾害的高危险区.
　　二、近期长江中游河道变化
　　1．河道的冲淤变化
　　分析了长江中下游约1200km河段、1966～1998年30余年的冲淤变化,成果表明,长江中下游冲淤变化总的趋势是：宜昌—大通枯水基本河槽为冲刷,其冲刷量为2.7266亿m3,年均850万m3；平滩河槽为淤积,其淤积量为6.7137亿m3,年均2098万m3,主要淤积在城陵矶—大通河段的支汊和宽浅滩地上.从整体上讲,长江中下游河道呈现“冲槽淤滩”的特征,但冲淤量均甚小.如果将32年冲淤量均摊在全河段上,假设平均河宽仅为1200m,则32年的累计冲刷厚度为0.19m,累计淤积厚度约0.46m,不仅冲淤厚度很小,且有冲有淤,呈冲淤交替,因此河段水位并无明显变化.由于兴建葛洲坝枢纽和下荆江系统裁弯,引起河道冲淤变化及河流自身的系统调整,近段变化剧烈,波及其上下游.冲淤变化的沿程分布为：宜昌—枝城位于葛洲坝下游近坝段,初期呈较强的冲刷状态,1996年以后有所回淤；上荆江河段一直呈冲刷状态,但20世纪90年代初期以后冲刷强度有所减小；下荆江段1993年前冲刷,1993年后则有所淤积,主要淤积在枯水位至平滩水位之间；城陵矶—武汉段,1993年前河床淤积,1993年后河床出现冲刷并逐渐下移；武汉以下河段也都相应发生微冲微淤,一般冲槽淤滩,以淤支汊和宽浅滩地为主.荆江裁弯后,上荆江水位降低,向洞庭湖的分沙量也相应减少,使本该淤积在洞庭湖的泥沙被带往城陵矶以下河段淤积,则干流淤积量增大.就长江干流而言,淤积量大于冲刷量,从江湖整体而言,冲淤量基本平衡.目前长江的系统调整仍在继续,但强度大大减弱.
　　2．高洪水位的变化
　　经分析长江中下游20世纪50、60、70、80、90年代,沿江各水文站高洪水位的变化,并分析沙市、监利、螺山、汉口、九江等水文站的水位—流量关系,认为：上荆江河段水位流量关系未发生明显变化,最高洪水位增高是因上游宜昌或枝城相同流量时,该河段80、90年代的流量大于50年代使然.汉口以下河段,水位流量关系亦无明显变化.仅城陵矶、螺山一带,同流量的水位有增高现象.由此可见,洪水位增高的范围为下荆江至城螺河段.
　　人们十分关注的是城陵矶、螺山的水位,因其是荆江和洞庭湖水位的控制点.虽然1998年城陵矶、螺山最高洪水位较1954年高1.8m左右,其最大洪峰流量却小于1954年约10000m3/s,水位明显增高.然而两年水位差值是多种因素形成.1954年螺山至汉口河段因溃口、扒口,使水位偏低；而1998年洪水为多峰相互重叠,下游顶托,使水位偏高,这是长江的水文特性.如果去掉上述非趋势性变化因素,因河道变形所引起的水位抬高的量值在流量60000m3/s～65000m3/s时大约为0.3～0.2m.由此可见,长江中下游水位增高仅发生在局部河段,增高的量值甚小,引起水位增高的原因是自然演变与人类活动两者共同影响的结果,近代主要是人类活动的影响.
　　三、人类活动对洪水的影响
　　近代人类活动增强,对长江中下游洪水灾害有较大的影响.有因修建堤防、围滩造田、修建桥梁、港口码头、护岸工程等缩窄了河宽,使过水断面减小而增高水位,也有因兴建水利枢纽、人工裁弯,使河流发生系统调整,局部河段因淤积而抬高水位而增加洪灾风险；另一方面人类长期兴建和加固堤防、整治河道、抛石护岸以控制河势,减少横向摆动,从而减少了洪灾风险,这是人类活动对河流正、负两方面的影响.一般而言河流的横向摆动,所引起的洪灾风险往往更大；而局部河段因过水断面面积的减小而增高水位的垂向变化,更为直观,给人们的印象较深刻.“小水大灾”之说大概主要依据洪水位增高提出的,但是却忽视了河流平面摆动减小而减灾的一面.就总体而言,近代洪水灾害的淹没范围和死亡人数大为减少,但洪灾损失与经济发达程度有关.因此,“小水大灾”并不是近代洪灾的普遍规律,至少不是长江近代洪灾的规律.
　　四、对策与讨论
　　1．对 策
　　在长江流域规划及长江流域防洪规划中提出的规划原则是：“全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理”,做到“江湖两利”、“左右岸兼顾、上中下游协调”.长江中下游防洪治理应采取综合措施,逐步建成以三峡工程为骨干,堤防为基础,干支流水库、分蓄洪工程相配套,以及非工程防洪措施组成的综合防洪体系.1998年长江大洪水以后,我国政府进一步提出封山植树、退耕还林,平垸行洪、退田还湖,移民建镇、河道整治等方针,并加强水土保持措施,缓和了人和洪水争地的状态,协调了人和自然的关系,使现代防洪方略更科学.几十年来的实践检验证明它的正确性,符合长江的实际.遵循“蓄泄兼筹,以泄为主”的治江方针,已在长江中下游兴建了约3万km干支流堤防,沿江安排了约500亿m3的分蓄洪区.特别是1998年长江大洪水以后,我国政府高度重视防洪工作,对长江堤防以每年100亿元的投资强度加速建设,已将长江干堤全部加高到设计高程,特别注重堤防的防渗及其他隐蔽工程的修建.在长江干流和湖区实行平垸行洪、退田还湖近5000km2,有计划地进行河道整治、分蓄洪区的建设,使长江中游的防洪紧张态势有很大缓解.与此同时进行水土保持等相应工作,加强非工程措施建设,进行防洪决策支持系统研究和兴建,包括气象水情的预测预报、水文观测和信息传输自动化、防洪调度、专家决策支持系统等,增加对防洪科学研究包括基础研究和软科学研究的投入,使整个防洪工作上了一个大的台阶.
　　2．讨 论
　　在防洪工作得巨大成绩的同时,尚须看到潜在的问题与困难,未雨绸缪,方能立于不败之地.
　　（1）三峡水库有221亿m3的防洪库容,对长江防洪起骨干作用,无疑可大大缓解长江中下游的防洪压力.但是事物总是一分为二的,水流挟带的泥沙初期基本都淤积在水库里,清水下泄造成坝下游长距离冲刷,河床下切,将使长江中下游发生新的系统调整,其规模比荆江裁弯大得多,首当其冲是紧靠大坝的长江中游,特别是荆江河段.长距离冲刷使水位下降,这对防洪是有利的,但是调整的过程中使横向摆动增强,主流的顶冲点上提下挫,有些原有的险段已不险,新的险工段出现,水流对岸坡、堤脚冲刷,威胁着河岸和堤防的安全.河道的冲刷是自上而下进行的,上游剧烈冲刷,冲起的泥沙被带往下游,在适当的部位淤积,从而抬高该区段的水位,对当地的防洪又产生新的影响.随之江湖关系也将发生新一轮的变化,分入洞庭湖的水流进一步减少,湖泊的调蓄作用降低.以上均会给防洪带来新的不利影响.
　　（2）长江中下游是我国人口最为密集的地区之一,目前人口还在缓慢增加,至本世纪中叶人口的增长方能回落,今后一个时期人水争地的现象仍会继续,这是长江防洪的最大困难.我国早在明朝时就有人提出,人不要与洪水争地；美国1993年大洪水后,提出将洪泛区的财产迁移出高风险区,使其减少到目前的一半；荷兰在1995年大洪水后,有人提出在莱茵河两岸给洪水让出一定地带,作为自然区等等.这些政策或想法,都是建立在人口较少、人可以不与洪水争地的前提下.然而人口众多是我国现代的国情,不与洪水争地只能部分实施,目前移民建镇,将居民移居到高处,低处只种农作物,并实行小水收、大水丢的办法以减少生命财产的损失,就是减少与洪水争地思想的体现.然而,在洪泛区内仍然有人、有财产,朱镕基总理2002年7月视察长江防汛工作时提出：可不可以不分洪?因为他惦记着分洪区的百姓.这固然难以为之,因为发生大洪水时,也只能两害相权取其轻,但是朱总理提出的这个问题是值得深入研究的,例如提高水情预报精度、增长预报期,科学调度,正确决策等,以各种方法尽量减少分洪次数和时间,减少灾害损失.
　　（3）今后长江中游仍是洪水灾害高危险区,不能掉以轻心.大洪水和超历史洪水发生的可能性依然存在,虽然长江堤防近期已加高加固,抵御洪水的能力大大提高,但是它不是铜墙铁壁.美国人经过1927年的大洪水后,改变了“堤防万能”的观点,认为“堤防不可能高到足以防御任何水文记录的洪水,也不能坚固到可抵御任何漫溢或水力冲刷”.自然灾害一万年也会有,这是不以人的意志而转变的.发生大洪水时,通过工程措施的抵御和非工程措施作用定能大大减轻灾害损失,但是灾害损失仍是不可避免的.今后还须加强运用高新技术进行水情预报测报、堤防监控监测和灾情的快速评估,加强社会保障,特别是加速洪灾保险的进程,以进一步减少洪灾损失,搞好灾后重建.
　　参考文献：
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　　2 骆承政,乐嘉祥．中国大洪水．中国图书,1996．
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　　5 姜付仁,向立云、刘书坤．美国防洪政策演变．自然灾害学报,2000．3．
　　6 方子云．荷兰防洪战略的演进与新战略的形成．水利快报,1999．1．
　　（作者沈泰为水利部长江水利委员会副主任、长江科学院院长、教授级高级工程师,殷瑞兰为长江水利委员会长江科学院教授级高级工程师）