湘江長沙段枯水期水位變化及其影響研究*

張小梅，賀 川，馮 暢，王文松

(湖南師范大學資源與環境科學學院，湖南長沙410081)

1 湘江長沙段水位變化規律

湘江是湖南省境內最大的河流［1］，也是長江中游南岸重要的支流.湘江干流全長856千米，流域面積9.46萬平方千米，湖南省境內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.河流水位變化與當地的降水密切相關.湘江位于湖南境內，屬于亞熱帶季風氣候，降水得利于夏季風從海洋帶來的暖濕氣流的影響.受夏季風進退的影響，我國東部地區降水出現周期性的變化.4月份，夏季風在華南沿海地區登入，繼而向北推進.南方開始進入多雨期，隨著降水的到來，河流開始進入豐水期，水位升高.10月份，夏季風完全撤離中國大陸，南方雨季結束.隨后我國進入干旱少雨的秋冬季節，由于降水劇減，河流的補給主要來自于地下水，補給不足，河流水位劇降，進入枯水期.湘江的枯水期從10月開始一直延續到次年的3月，直到下一個雨期的來臨，河流水位開始回升.

2 湘江長沙段枯水期水位特征分析

2.1 湘江長沙段2010－2011年度枯水期各月水位特征分析

湘江從10月開始進入枯水期，2010年10月1日長沙站水位顯示為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，其他天數水位均低于26米.11月1日長沙站水位為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.據統計11月份低于湘江千噸級航道設計水位的時間占湘江整個枯水期低于設計水位天數(108天)的26.9%.這些數據也驗證了11月份為湘江特枯月份.

圖1 湘江長沙段2010年年末枯水期水位變化值

12月中、上旬延續了11月份的水位狀態，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，湘江長沙段枯水期走出了特枯時期，水位長期處于低態勢的狀況有所回轉.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航道設計水位的天數為14天，占整個枯水期低于設計水位天數的13%.

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

圖2 湘江長沙段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，是湘江整個枯水期水位差最小的月份，僅0.56米，也是枯水期長沙站水位變化最均勻的月份.1月長沙水位表現出一個顯著的特征: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，但整個月的水位都低于湘江千噸級航道設計水位.

一般而言，湘江枯水期的時間是10月初至次年3月底，2010－2011年度的湘江整個枯水期共計182天，低于供水警戒線的天數為31天，占整個枯水期的17.3%;低于湘江千噸級航道設計水位的天數為108天，占整個枯水期的59.3%.然而到2011年4月，湘江年首的枯水時間并沒有結束，湘江長沙水位卻持續下降，4月的平均水位是25.97米，比3月的均水位還低0.7米.創下歷史同期月平均最低水位.這一現象超乎尋常.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).這說明湘江長沙段2010－2011年度實際枯水期的時間比往年延長了一個月.

圖3 湘江長沙站2010年4月水位和2011年4月水位情況

2.2 近年來湘江長沙段低水位狀況

據湖南省水文部門統計，進入21世紀以來，湘江中下游地區枯水期水位持續走低，特別是2003年以來，長沙站連續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年以來湘江長沙站年最低水位出現情況［2］

從表中可以看出，湘江長沙站年最低水位，自2004年開始連續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年湘江長沙戰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)的統計資料中可以看出，長沙最低水位出現的時間主要集中在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走低，呈現低態勢;二是湘江特枯水位出現的時間不斷提早.與其他年份枯水期相比，近幾年湘江枯水期到來的時間提早了，特枯水位出現的時間提早了近一個月，枯水期結束的時間卻推遲了，實際枯水期的時間越來越長.湘江一般年限枯水期大約為5個月，近幾年延長到7個月.

3 湘江長沙段枯水期水位走低的影響

3.1 對河流綜合開發利用的影響

3.1.1 對沿江城市(長沙)居民生活用水的影響

湘江進入枯水期后，主要靠地下水補給，流量減少，水位走低.枯水期水位走低，本屬正常現象.但2007年以來，湘江中下游地區連續4年遭遇特枯水位，長沙段水位頻創新低，且枯水期的時間延長.特別是2009年10月26日長沙最低水位突破在25.1米的供水警戒線，創下了24.80米的歷史最低水位.湘江枯水對沿線城市的生產、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 對灌溉的影響

農田灌溉是湖南省的用水大戶，目前農田灌溉技術不高，離節水灌溉的要求相差甚遠.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為季節性和水質性缺水.2009年11月份，長沙站總降水量僅為37毫米，達到特大旱標準.2011年11月份長沙水位比去年更低，缺水更為嚴重.

湖南省多數地區是雙季稻產區.8月下旬到9月是晚稻生長的旺季，最需水分.如果湘江提前進入枯水期，對長沙晚稻的影響較大.此外，長沙每年約種植秋冬農作物250.5萬畝，包括油菜、蠶豌豆、馬鈴薯等.作物的生長需要水，而秋冬季節又是我省降水最少的時期.這樣一來，湘江流域內季節性缺水更加突出，進一步加重了湖南旱情.湖南省灌溉任務艱巨，水利工程措施亟待完善.

3.1.3 對航運的影響

湘江中下游流域，地形起伏較小，加上南方降水充足，又流經長株潭經濟發達、人口密集的地區，因而具有極高的航運價值.但湘江地處亞熱帶季風區，河流水位、流量受夏季風影響較大，季節變率大，航運不穩定.每年湘江進入枯水期，水位劇降.隨著枯水期的深入，水位一旦低于26.35米的千噸級航道設計水位，湘江水上運輸就會受到嚴重影響，船舶阻航滯航事件經常發生，并嚴重影響到湘江航運的可持續發展.

3.2 對生態景觀的影響

3.2.1 對景觀塑造的影響

長沙是湖南的省會城市，坐落于湘江下游，跨江兩岸.長沙，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，城郭錯落其間，是一座典型的山水城市.湘江兩岸風光秀麗，景色優美，江上沙島連綿，風景如畫.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.一旦風起，便是黃沙彌漫，全然不見當年“漫江碧透，百舸爭流”的勝景.這對長沙主打的岳麓山－橘子洲“山環水繞、水映洲城”的江洲景觀造成了極為不利的影響［3］，進而影響到整個湘江生態旅游景觀的發展前景.

3.2.2 對堤岸穩定性的影響

湘江進入枯水期后，水位下降，特別是自11月全面進入枯水期以來，水位急劇下降.如果巖土飽和區內的滲水不能迅速排除，就會形成較大的水力坡降，產生與滲流方向一致的滲流動力水壓力，坡體內的應力發生改變，從而會引發一系列的地面沉降、涌砂、流土及滑坡等工程問題，危及河流堤岸的穩定性［4］.再加之湘江兩側有的河段天然堤岸較低，不規則，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，對堤岸的穩定性造成一定的影響.

3.3 對社會經濟的影響

受近年來年年枯水的影響，水位降低，多數水廠取水困難，城市正常供水面臨巨大挑戰，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狀，市委、市政府加大了水利工程建設方面的投資力度.目前在建的湘江長沙綜合樞紐工程，總投資59.97億元，預計2014年完工.建成后，湘江有望結束枯水期，水位保持在30米左右.此外，長沙市計劃完成5萬處水利建設工程，總投入水利建設資金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，為確保枯水期用水水質，環保部門加大了沿線污染源的控制，全省緊急關閉了19家企業、關停了300多加企業.這對工廠、企業及社會都造成一定的經濟損失.

在航運方面，近年來，湘江實際枯水期不斷延長，低于26.35米的千噸級航道設計水位的天數也越來越長，一年兩頭枯的局面不但沒有緩解，反而有加劇的趨勢.2011年4月本屬于汛期的月份，長沙水位卻長期低于航道設計水位，這是歷年來罕見的現象.水位持續走低，最低水位低于設計水位近1.5米，有些重要航段基本斷行，失去航運價值.即使是勉強能夠通航的河段，也是大船改小船，由于船舶滯留嚴重，運輸的時間延長了，耗油量增加了，增加了運輸成本，也加重了環境污染.而且由于船舶滯留、船只碰撞、運輸時間延誤等原因引發的經濟糾紛比平時增加了很多.水路不通暢，不少企業家不得不改走陸路，運輸成本急劇增加，加重了企業的產生成本.規模小的公司應承擔不了如此巨大的額外成本，瀕臨破產.另一方面，由于斷行，很多航運公司也面臨倒閉的危機.業內人士分析，受枯水影響，我省航運業直接損失至少在4000萬元以上.一旦公司、企業倒閉，勢必增加失業率，給個人家庭和社會都帶來不利影響.

4 小結

湘江流域是長江流域水資源最豐富的地區之一，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%.湘江缺水主要表現為季節性缺水和水質性缺水.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(長沙)用水需求，關鍵是看采取什么樣的措施效果最好，對社會、環境都有利.事實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合并重.非工程措施方面，如節水措施、用水緊急預案、水庫聯合調水和水資源保護，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開發，包括涔天河水庫擴建和湘江長沙綜合樞紐及各水廠取水口的改造.在工程建設過程中，注意環境保護，做到經濟效益、環境效益和社會效益并重.

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

［2］陳進，黃薇.湘江近年枯季低水位的原因及解決對策［J］.長江科學院院報，2010，(10):1 －4.

［3］李景保，愈小紅，朱翔.湘江長沙段水文特征及其對橘子洲景區的影響［J］.湖南師范大學自然科學學報，2003，(2):93 －96.

［4］馬崇武，劉忠玉，苗天德，等.江河水位升降對堤岸邊坡穩定性的影響［J］.蘭州大學學報(自然科學版)，2000，(3):56 －60.