張小梅，賀 川，馮 暢，王文松

(湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410081)

1 湘江長(zhǎng)沙段水位變化規(guī)律

湘江是湖南省境內(nèi)最大的河流［1］，也是長(zhǎng)江中游南岸重要的支流.湘江干流全長(zhǎng)856千米，流域面積9.46萬平方千米，湖南省境內(nèi)湘江流域面積占全省面積的40%，沿途接納大大小小的支流1300多條.山有高低，水有枯豐.河流水位變化與當(dāng)?shù)氐慕邓芮邢嚓P(guān).湘江位于湖南境內(nèi)，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，降水得利于夏季風(fēng)從海洋帶來的暖濕氣流的影響.受夏季風(fēng)進(jìn)退的影響，我國(guó)東部地區(qū)降水出現(xiàn)周期性的變化.4月份，夏季風(fēng)在華南沿海地區(qū)登入，繼而向北推進(jìn).南方開始進(jìn)入多雨期，隨著降水的到來，河流開始進(jìn)入豐水期，水位升高.10月份，夏季風(fēng)完全撤離中國(guó)大陸，南方雨季結(jié)束.隨后我國(guó)進(jìn)入干旱少雨的秋冬季節(jié)，由于降水劇減，河流的補(bǔ)給主要來自于地下水，補(bǔ)給不足，河流水位劇降，進(jìn)入枯水期.湘江的枯水期從10月開始一直延續(xù)到次年的3月，直到下一個(gè)雨期的來臨，河流水位開始回升.

2 湘江長(zhǎng)沙段枯水期水位特征分析

2.1 湘江長(zhǎng)沙段2010－2011年度枯水期各月水位特征分析

湘江從10月開始進(jìn)入枯水期，2010年10月1日長(zhǎng)沙站水位顯示為29.05米.而湘江10月份的最高水位是本月第一天的水位29.05米，最低水位也是此次水位持續(xù)下降過程中的最后一天，12日的水位26.5米.10月份的水位差為2.55米.

11月，湘江進(jìn)入全面枯水期，枯水特征顯著(圖1).11月除了月初兩天水位高于26米以外，其他天數(shù)水位均低于26米.11月1日長(zhǎng)沙站水位為26.42米，是本月最高水位.11月份的最高水位比10月份的最低水位還低0.08米.此后十天水位持續(xù)下降，一路跌破25.1米的供水警戒線，直逼24.8米的歷史最低水位.據(jù)統(tǒng)計(jì)11月份低于湘江千噸級(jí)航道設(shè)計(jì)水位的時(shí)間占湘江整個(gè)枯水期低于設(shè)計(jì)水位天數(shù)(108天)的26.9%.這些數(shù)據(jù)也驗(yàn)證了11月份為湘江特枯月份.

圖1 湘江長(zhǎng)沙段2010年年末枯水期水位變化值

12月中、上旬延續(xù)了11月份的水位狀態(tài)，水位保持在25米左右，略有起伏.且頻頻突破供水警戒線，直逼24.8米的歷史最低水位.到12月中下旬以后，湘江長(zhǎng)沙段枯水期走出了特枯時(shí)期，水位長(zhǎng)期處于低態(tài)勢(shì)的狀況有所回轉(zhuǎn).從12月的水位曲線看來，13日－24日為峰，以此為界，13日以前和24日以后的水位呈兩極階梯，前低后高.水位低于湘江千噸級(jí)航道設(shè)計(jì)水位的天數(shù)為14天，占整個(gè)枯水期低于設(shè)計(jì)水位天數(shù)的13%.

10月、11月、12月為湘江枯水期的前半期，從2011年1月開始，湘江進(jìn)入枯水期的后半期，水位變化見圖2.

圖2 湘江長(zhǎng)沙段2011年年首枯水期水位變化值

2011年1月份的水位變化幅度小，主要在26.2米和25.6米之間上下波動(dòng)，是湘江整個(gè)枯水期水位差最小的月份，僅0.56米，也是枯水期長(zhǎng)沙站水位變化最均勻的月份.1月長(zhǎng)沙水位表現(xiàn)出一個(gè)顯著的特征:全月沒有一天水位低于25.1米的供水警戒線，最低水位也高出供水警戒線0.49米，但整個(gè)月的水位都低于湘江千噸級(jí)航道設(shè)計(jì)水位.

一般而言，湘江枯水期的時(shí)間是10月初至次年3月底，2010－2011年度的湘江整個(gè)枯水期共計(jì)182天，低于供水警戒線的天數(shù)為31天，占整個(gè)枯水期的17.3%;低于湘江千噸級(jí)航道設(shè)計(jì)水位的天數(shù)為108天，占整個(gè)枯水期的59.3%.然而到2011年4月，湘江年首的枯水時(shí)間并沒有結(jié)束，湘江長(zhǎng)沙水位卻持續(xù)下降，4月的平均水位是25.97米，比3月的均水位還低0.7米.創(chuàng)下歷史同期月平均最低水位.這一現(xiàn)象超乎尋常.去年同期(2010年4月)的平均水位為30.78米，水位相差近5米.反差之大，令人驚訝(見圖3).這說明湘江長(zhǎng)沙段2010－2011年度實(shí)際枯水期的時(shí)間比往年延長(zhǎng)了一個(gè)月.

圖3 湘江長(zhǎng)沙站2010年4月水位和2011年4月水位情況

2.2 近年來湘江長(zhǎng)沙段低水位狀況

據(jù)湖南省水文部門統(tǒng)計(jì)，進(jìn)入21世紀(jì)以來，湘江中下游地區(qū)枯水期水位持續(xù)走低，特別是2003年以來，長(zhǎng)沙站連續(xù)8年年最低水位低于25.7米，并且不斷刷新歷史最低值(見表1).

表1 2003年以來湘江長(zhǎng)沙站年最低水位出現(xiàn)情況［2］

從表中可以看出，湘江長(zhǎng)沙站年最低水位，自2004年開始連續(xù)四年逐年刷新最低值，但水位都還在25.1米的供水警戒線以上.2009年湘江長(zhǎng)沙戰(zhàn)最低水位一舉突破供水警戒線，降到24.80米，重新刷新歷史最低記錄.2010年湘江長(zhǎng)沙站的最低水位也僅比2009年高了2厘米.從近幾年(2003年以來)的統(tǒng)計(jì)資料中可以看出，長(zhǎng)沙最低水位出現(xiàn)的時(shí)間主要集中在11月，2010、2011年甚至提前到10月.由此可以得出，近年來湘江枯水期水位特征:一是湘江枯水期水位持續(xù)走低，呈現(xiàn)低態(tài)勢(shì);二是湘江特枯水位出現(xiàn)的時(shí)間不斷提早.與其他年份枯水期相比，近幾年湘江枯水期到來的時(shí)間提早了，特枯水位出現(xiàn)的時(shí)間提早了近一個(gè)月，枯水期結(jié)束的時(shí)間卻推遲了，實(shí)際枯水期的時(shí)間越來越長(zhǎng).湘江一般年限枯水期大約為5個(gè)月，近幾年延長(zhǎng)到7個(gè)月.

3 湘江長(zhǎng)沙段枯水期水位走低的影響

3.1 對(duì)河流綜合開發(fā)利用的影響

3.1.1 對(duì)沿江城市(長(zhǎng)沙)居民生活用水的影響

湘江進(jìn)入枯水期后，主要靠地下水補(bǔ)給，流量減少，水位走低.枯水期水位走低，本屬正?，F(xiàn)象.但2007年以來，湘江中下游地區(qū)連續(xù)4年遭遇特枯水位，長(zhǎng)沙段水位頻創(chuàng)新低，且枯水期的時(shí)間延長(zhǎng).特別是2009年10月26日長(zhǎng)沙最低水位突破在25.1米的供水警戒線，創(chuàng)下了24.80米的歷史最低水位.湘江枯水對(duì)沿線城市的生產(chǎn)、生活造成了一定的影響，最為直接而敏感的就是居民生活用水.

3.1.2 對(duì)灌溉的影響

農(nóng)田灌溉是湖南省的用水大戶，目前農(nóng)田灌溉技術(shù)不高，離節(jié)水灌溉的要求相差甚遠(yuǎn).湖南雖然水資源豐富，但水資源總量的60%左右在汛期作為洪水白白流走，水資源的利用率不足40%.湖南省的缺水主要表現(xiàn)為季節(jié)性和水質(zhì)性缺水.2009年11月份，長(zhǎng)沙站總降水量?jī)H為37毫米，達(dá)到特大旱標(biāo)準(zhǔn).2011年11月份長(zhǎng)沙水位比去年更低，缺水更為嚴(yán)重.

湖南省多數(shù)地區(qū)是雙季稻產(chǎn)區(qū).8月下旬到9月是晚稻生長(zhǎng)的旺季，最需水分.如果湘江提前進(jìn)入枯水期，對(duì)長(zhǎng)沙晚稻的影響較大.此外，長(zhǎng)沙每年約種植秋冬農(nóng)作物250.5萬畝，包括油菜、蠶豌豆、馬鈴薯等.作物的生長(zhǎng)需要水，而秋冬季節(jié)又是我省降水最少的時(shí)期.這樣一來，湘江流域內(nèi)季節(jié)性缺水更加突出，進(jìn)一步加重了湖南旱情.湖南省灌溉任務(wù)艱巨，水利工程措施亟待完善.

3.1.3 對(duì)航運(yùn)的影響

湘江中下游流域，地形起伏較小，加上南方降水充足，又流經(jīng)長(zhǎng)株潭經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集的地區(qū)，因而具有極高的航運(yùn)價(jià)值.但湘江地處亞熱帶季風(fēng)區(qū)，河流水位、流量受夏季風(fēng)影響較大，季節(jié)變率大，航運(yùn)不穩(wěn)定.每年湘江進(jìn)入枯水期，水位劇降.隨著枯水期的深入，水位一旦低于26.35米的千噸級(jí)航道設(shè)計(jì)水位，湘江水上運(yùn)輸就會(huì)受到嚴(yán)重影響，船舶阻航滯航事件經(jīng)常發(fā)生，并嚴(yán)重影響到湘江航運(yùn)的可持續(xù)發(fā)展.

3.2 對(duì)生態(tài)景觀的影響

3.2.1 對(duì)景觀塑造的影響

長(zhǎng)沙是湖南的省會(huì)城市，坐落于湘江下游，跨江兩岸.長(zhǎng)沙，以麓山為屏，湘江為帶，沙洲浮于江山，瀏陽河曲繞城外，湖泊星布，崗巒交錯(cuò)，城郭錯(cuò)落其間，是一座典型的山水城市.湘江兩岸風(fēng)光秀麗，景色優(yōu)美，江上沙島連綿，風(fēng)景如畫.然而近年來，湘江年年枯水，最低水位頻頻突破供水警戒線，直逼24.8米的歷史最低水位.湘江進(jìn)入枯水期，水位降低，流量減少，河流變得瘦小，河床大面積裸露.一旦風(fēng)起，便是黃沙彌漫，全然不見當(dāng)年“漫江碧透，百舸爭(zhēng)流”的勝景.這對(duì)長(zhǎng)沙主打的岳麓山－橘子洲“山環(huán)水繞、水映洲城”的江洲景觀造成了極為不利的影響［3］，進(jìn)而影響到整個(gè)湘江生態(tài)旅游景觀的發(fā)展前景.

3.2.2 對(duì)堤岸穩(wěn)定性的影響

湘江進(jìn)入枯水期后，水位下降，特別是自11月全面進(jìn)入枯水期以來，水位急劇下降.如果巖土飽和區(qū)內(nèi)的滲水不能迅速排除，就會(huì)形成較大的水力坡降，產(chǎn)生與滲流方向一致的滲流動(dòng)力水壓力，坡體內(nèi)的應(yīng)力發(fā)生改變，從而會(huì)引發(fā)一系列的地面沉降、涌砂、流土及滑坡等工程問題，危及河流堤岸的穩(wěn)定性［4］.再加之湘江兩側(cè)有的河段天然堤岸較低，不規(guī)則，因此在人口密集地段的河岸邊都有人工加固的堤岸.隨著湘江豐枯期水位的變化，對(duì)堤岸的穩(wěn)定性造成一定的影響.

3.3 對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響

受近年來年年枯水的影響，水位降低，多數(shù)水廠取水困難，城市正常供水面臨巨大挑戰(zhàn)，飲水安全存在隱患，湘江珠江段幾乎斷行.為了從根本上改變這一現(xiàn)狀，市委、市政府加大了水利工程建設(shè)方面的投資力度.目前在建的湘江長(zhǎng)沙綜合樞紐工程，總投資59.97億元，預(yù)計(jì)2014年完工.建成后，湘江有望結(jié)束枯水期，水位保持在30米左右.此外，長(zhǎng)沙市計(jì)劃完成5萬處水利建設(shè)工程，總投入水利建設(shè)資金15億元.湘江枯水期水量減少，河流自凈能力和納污能力減弱，為確?？菟谟盟|(zhì)，環(huán)保部門加大了沿線污染源的控制，全省緊急關(guān)閉了19家企業(yè)、關(guān)停了300多加企業(yè).這對(duì)工廠、企業(yè)及社會(huì)都造成一定的經(jīng)濟(jì)損失.

在航運(yùn)方面，近年來，湘江實(shí)際枯水期不斷延長(zhǎng)，低于26.35米的千噸級(jí)航道設(shè)計(jì)水位的天數(shù)也越來越長(zhǎng)，一年兩頭枯的局面不但沒有緩解，反而有加劇的趨勢(shì).2011年4月本屬于汛期的月份，長(zhǎng)沙水位卻長(zhǎng)期低于航道設(shè)計(jì)水位，這是歷年來罕見的現(xiàn)象.水位持續(xù)走低，最低水位低于設(shè)計(jì)水位近1.5米，有些重要航段基本斷行，失去航運(yùn)價(jià)值.即使是勉強(qiáng)能夠通航的河段，也是大船改小船，由于船舶滯留嚴(yán)重，運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間延長(zhǎng)了，耗油量增加了，增加了運(yùn)輸成本，也加重了環(huán)境污染.而且由于船舶滯留、船只碰撞、運(yùn)輸時(shí)間延誤等原因引發(fā)的經(jīng)濟(jì)糾紛比平時(shí)增加了很多.水路不通暢，不少企業(yè)家不得不改走陸路，運(yùn)輸成本急劇增加，加重了企業(yè)的產(chǎn)生成本.規(guī)模小的公司應(yīng)承擔(dān)不了如此巨大的額外成本，瀕臨破產(chǎn).另一方面，由于斷行，很多航運(yùn)公司也面臨倒閉的危機(jī).業(yè)內(nèi)人士分析，受枯水影響，我省航運(yùn)業(yè)直接損失至少在4000萬元以上.一旦公司、企業(yè)倒閉，勢(shì)必增加失業(yè)率，給個(gè)人家庭和社會(huì)都帶來不利影響.

4 小結(jié)

湘江流域是長(zhǎng)江流域水資源最豐富的地區(qū)之一，湘江多年平均徑流量696億立方米，2008年湘江流域用水總量171億立方米，水資源的利用率不到25%.湘江缺水主要表現(xiàn)為季節(jié)性缺水和水質(zhì)性缺水.因此，無論從水資源總量和水資源利用率來看，完全有條件通過綜合措施解決沿江城市(長(zhǎng)沙)用水需求，關(guān)鍵是看采取什么樣的措施效果最好，對(duì)社會(huì)、環(huán)境都有利.事實(shí)上解決湘江低水問題的途徑有多種，筆者建議工程措施與非工程措施結(jié)合并重.非工程措施方面，如節(jié)水措施、用水緊急預(yù)案、水庫(kù)聯(lián)合調(diào)水和水資源保護(hù)，尤其是要提高我省水資源的有效利用.工程措施主要是湘江流域的梯級(jí)開發(fā)，包括涔天河水庫(kù)擴(kuò)建和湘江長(zhǎng)沙綜合樞紐及各水廠取水口的改造.在工程建設(shè)過程中，注意環(huán)境保護(hù)，做到經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益并重.

［1］劉琦俊，劉小東.贛江南昌河段枯水位變化規(guī)律探討［J］.江西水利科技，2010，(1):51 －55.

［2］陳進(jìn)，黃薇.湘江近年枯季低水位的原因及解決對(duì)策［J］.長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2010，(10):1 －4.

［3］李景保，愈小紅，朱翔.湘江長(zhǎng)沙段水文特征及其對(duì)橘子洲景區(qū)的影響［J］.湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，(2):93 －96.

［4］馬崇武，劉忠玉，苗天德，等.江河水位升降對(duì)堤岸邊坡穩(wěn)定性的影響［J］.蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2000，(3):56 －60.