三峡工程对长江中下游的影响
帅刚 （长江大学 地理信息系统 11001班）
摘要 ：本文介绍三峡建库后引起下游水沙动力因子的基本变化，探讨水沙因子变化给长江中下游带来的主要影响，结合大坝修剪后的事实进行充实，进一步深入了解大坝对长江中下游的影响，为科学利用三峡为子孙后代造福提供参考，为长江中下游的经济发展和安全提供科学依据。 关键字：三峡工程；输沙量；含沙量；长江中下游；河岸冲刷；防洪
1、引言
三峡工程是治理、开发长江的主体工程，有着巨大的经济和社会效益，但也不可避免地对自然和生态坏境产生了深远的影响。三峡工程建成后将改变长江水文情势,引起生态与环境系统结构、功能的变化,涉及到多方面问题。如：中下游径流，输沙量变化，含沙量变化，以及引起的的对中下游河床的冲刷和生态环境影响等等。
三峡在建设之初进行了大量的论证考察但修建之后的具体影响又将怎样。19xx年11月8日,三峡工程成功实施了大江截流,水库下游的水文情势将逐步发生变化,科学地论证三峡工程对中下游及河口的环境影响又重新成为人们关注的焦点。决定三峡工程对下游环境影响的根本因素,是水库运行引起的下游水沙因子变化。过去的可行性论证工作中对水沙因子变化估计的一些方面终将接受考验和证明。
本文旨在介绍长江三峡工程建设蓄水后对长江中下游的影响，并进行了简要
表1 三峡水库运行期的排沙比变化 三峡工程按正常蓄水位 175 m 运用
, 水库总库容约 430 亿 m3, 可拦截大量泥沙淤积在库内,使下泄泥沙大幅度减少, 改变了长江中下游来水来沙环境,长江多年平均进入河口地区的输沙量为47 200万t,这些泥沙在长江口延伸、冲淤演变中发挥关键的作用[3]。长江三峡工程蓄水运用以后,水位抬高，大量的泥沙淤积在三峡库区，因此进入下游河道的泥沙大大减少。由此将可能引起下游及河口一系列的环境问题:
(1) 下泄流量的变化,使长江长期的径流过程产生变化,对长江中下游的防洪、灌
溉引水、地下水位、土地水渍化、盐碱化等产生影响；
(2) 水库下泄泥沙变化,严重地改变了长江干流的多年输沙平衡过程,将会导致
河床的重新塑造,海岸线的冲淤变化；
(3) 水库下泄水流温度变化(降低),大量营养物被拦截,长江鱼类及河游生物的
生存环境发生改变和受到破坏；
(4) 泥沙作为营养物的携带者,其变化可能会对河口的有机营养物来源,河口的
生态环境产生较大的影响。
图2长江流域的位置 Fig. 1 Location, subdivisicii and main tributaries of the Yangtze River
3、三峡工程对长江中下游的影响
3.1 径流调节和水位变化
三峡工程蓄水后长江中下游来水量变化规律为：汛期水库敞泄,长江中下游来水量基本不变；枯期水库调节,增加下泄流量；蓄水期( 10 月份)水库蓄水, 长江中下游来水量减少；预泄期( 5月至6月上旬),水库下泄流量增加。从年内变化看,对长江中下游来水量影响较大的是蓄水期和预泄期2个时段,而枯水期来水量增加对长江中下游是有利的。根据三峡水库的宏观调度原则, 一般在分析三峡建
表3 三峡水库建成后的下泄流量及下游水位变化 值得说明的是,表中径流变化的估算只反映了水库在“蓄清排浑”宏观调度
原则下泄流量的变化,而水位变化的估算,也没有考虑河床的清水冲刷。实际上,由于下游支流及湖泊(尤其是洞庭湖)的调蓄,以及坝下游河床的冲刷,下游的径流过程与水位变化都与此估计有较大差异。下游径流量的变化取决于水库泄流过程和下游支流及湖泊的调蓄作用两个方面,水位的变化则取决于径流量和河床冲淤变化二者的综合作用。三峡建库后,径流发生变化,同时河床由于清水冲刷也产生变化。根据长江科学院最近所作的计算结果,坝下游冲刷范围( 约800km )内,河床产生严重的清水冲刷,枯水期尽管泄流量有所增大,但水位降低却达2m～4m,而汛期由于洪水较大,水位降低却仅1m左右。长距离之后,河床的变化很小,枯水期泄流量增大,水位抬高；即使在汛期泄流不变,但由于洞庭湖调蓄作用的大大减小,下游河段可能流量反而有所增大,水位出现抬升。
3.2 长江口径流来沙
由于社会经济发展的加快、人们对水沙认识及需求的提高,以及自然环境变
[4,5]化,特别是20世纪90年代以来,长江上游来水来沙情势发生了较大变化,上游
径流来沙的减少将导致河床的冲刷补充，先期形成的沉积在河床底部的污染物会被重新释放出来造成水体的二次污染[6]；冲刷将降低河床，减轻河流泥沙淤积导致的洪水灾害；由于水、沙因子是流域生态系统最活跃的动力学因子，泥沙来沙
[7]量的减少将引起长江口环境的变化等。由于来沙量的变化对河口地区的航道变
化、滩涂围垦、河口生态等产生重大影响，必须分析三峡修建对长江口径流来沙的影响，为采取相应对策提供依据。
宜昌地处长江中游,而大通位于长江下游,所以宜昌泥沙输沙量一方面为下游提供了主要的泥沙来源,另一方面,宜昌并不是大通站泥沙的唯一来源,从宜昌到大通之间,有洞庭湖、鄱阳湖、汉江及众多支流汇入。再者从宜昌到大通沿程的冲刷补充也为下游提供了相当数量的泥沙。在输沙总量上,大通站输沙量中的70%来自宜昌上游河道,其余的则来自区间的补充；如果考虑不同粒径组,则细颗粒对上游来沙的依赖程度高于中等粒径泥沙,三峡建库后,在不考虑沿程冲刷恢复的条件下,宜昌上游来沙量减少了71.7%,通过大通站的输沙量较建库前减少了40%；其中细颗粒减少的程度低于中等粒径颗粒[8]。由此表明长江中下游受三峡工程蓄水的影响,坝下游将发生长河段长时段冲刷,加上两岸支流、湖泊入汇,使宜昌以下干流河段年输沙量沿程逐步增加。而三峡工程坝下游河床冲刷,主要以“淤粗悬细”或“冲细留粗”方式冲刷[9],冲起较细颗粒的泥沙,淤下较粗颗粒的泥沙。长江中下游沿程沙量变化呈2种趋势: 细颗粒泥沙沿程增加(冲刷),粗颗粒泥沙沿程递减(淤积)。
3.3 长江中下游防洪和航运的影响
对长江中下游防洪的影响,一方面,根据三峡水库的调度原则,汛期遇特大洪水,水库主要起削洪作用,有利于减免长江中、下游的洪涝灾害, 将上荆江河段的防洪标准由过去的20年一遇提高到100年一遇，这无疑是对人民的生民财产安全和环境有重要意义。
我们切不可盲目夸大三峡水库的防洪作用,应对建库后下游的洪水变化作出细致、科学的预测。三峡水库下游河道冲刷对防洪的影响有几个方面,有利也有弊，但是有利是主要的,全局性的,有弊则是次要的,局部性的,并且可以采取措施控制。按照数学模型计算结果,图4绘出冲刷过程中一个方案水面线的变化,可见水位沿程降低的分布[9]，九江以上洪水位普遍降低,特别是重点防洪河段荆江降低幅度最大；减缓洞庭湖库容损失,加大调节容积。三峡水库拦截了大量泥沙,由三口进入洞庭湖的含沙量大幅度降低,而且下游河道冲刷使三口进入洞庭湖的
流量减少,这两者综合作用是使入湖沙量大幅度减少。因此三峡工程和三峡下游河道冲刷对长江中下游防洪效果是明显的,据估计,长江洪水位降低与洞庭湖减淤效果之和约相当70亿m3防洪库容,而且这一部分库容就在荆江,有效程度高。可以毫不夸张地说,这种防洪效益在一定的时期内是可以与三峡水库220亿m3(淤积后期能长期保留约198亿m3)防洪库容的效益相比拟,同时这也是三峡工程的另一重大防洪效益。下游河道冲刷对防洪的不利影响,主要是冲刷过程中河岸崩塌和展宽。这里分两种情况,第一种是在冲刷过程中有的河段会不会出现明显的全面的展宽,以致原来两岸堤距不够,从而危及大堤基础,此时必须实施大量护岸工程,这种明显展宽多与造床流量加大或河型变化有关。第二种是在某些河段虽有一定展宽,但展宽数值小,展宽后的河槽宽仍然小于原来两岸堤距,而且从河相系数(平滩河宽平方根比上相应的平均水深)看,不仅没有增加,反而有所减少,即河床趋于窄深,河势的稳定性有所增加。
图4冲刷后水位降低纵剖图
三峡建库后对长江航运的影响类似于防洪问题。一方面,由于枯水季节水库下泄流量增大,从整体上讲,加大了沿江水深,无疑不同程度地改善了枯水期航道, 有利于长江的航运事业。另一方面,由于三峡水库调节作用,将引起坝下游河床的严重冲刷,长江中下游河道发生不稳定演变,甚至导致局部河段出现剧烈变迁,对稳定航道极为不利。而目前我们恰恰对三峡建库后长江中下游河势的变化知之甚少,更谈不上细致的研究。因此,对该问题不容忽视,应作进一步的细致分析。
3.4 对长江中下游灌溉、排涝和土地水渍化的影响
沿江水位变化是影响中下游灌溉、排涝和土壤水渍化的主要因素。大坝蓄水期间，流入长江干流的水，就会大量减少，从而加快了长江中游的洞庭湖、湘江、洪湖、汉江、鄱阳湖、赣江流水填充长江干流的速度，从而引起一系列的连锁反应：加速洞庭湖、鄱阳湖、湘江、汉江、沅江、赣江等长江中游的水系，要超额填充长江下游，造成上面三省流域的千上万条河流、水库的水资源流失。同时大坝蓄水库区水蒸发量升高也造成水资源的浪费。但三峡建库后,枯水期径流量增大,下游水位抬高,有利于工农业引水,且此时长江水位整体上较低,不会加大下游低洼湖区水渍化威胁；而在汛末水库蓄水期,下泄流量减小,下游水位降低, 有利于平原湖区排涝,且此时不存在灌溉引水等问题。对水位变化特征的具体分析,可将三峡建库对下游灌溉、排涝等的影响概括如下：
1) 近坝下游冲刷范围内；枯水期,水位下降较大,加上河势较剧烈的演变,
将较大地危害到沿途的工农业引水,但有利于减缓平原湖区的土壤水渍化威胁。蓄水期,对湖区排涝有一定的有利作用。
2) 坝下游远距离后；枯水期,水位抬升,有利于沿岸的工农业引水,但同时增
大了平原低洼地区土壤水渍化及盐渍化的威胁。洪水期,由于洞庭湖调蓄能力减弱,下游流量可能反而大于天然状态,水位抬高,不利于低洼地区的排涝,同时加大土壤水渍化的威胁，蓄水期,尽管下泄流量减小,但同样由于洞庭湖调蓄能力的减弱和下游支流的补充作用,其危害也不可忽视。
3) 下游河势变化和下游支流与湖泊的调蓄作用。最近几年湘江“断流”不
得不让我们反思，洞庭湖是三峡大坝下第一个水源地。如果长江上游来的水不够多，最先流干的就是洞庭湖。同时最先流干的就是与洞庭湖连在一起的湘江，湘江“断流”，事实上最近几年来，每年都在发生，别但是去年，江西鄱阳湖、湖北洪湖等地。也都出现了非常严重的干旱。引起了国家有关方面的重视。可见问题的严重性。问题发生在很少缺水的“渔米之乡”的湖南、湖北、江西。与三峡没有直接的关系还需要我们科学系统的研究。
3.5 对河口地区生态环境的影响
表6所示为长江中下游主要站点的输沙量统计结果。
河流长江 洞庭湖 洞庭湖 汉江 长江 鄱阳湖 其他直流 长江
表6长江中下游主要控制站悬移质输沙量表
根据输沙量实测结果,从输沙平衡看,宜昌至大通河段,长江干流泥沙冲淤基本平衡。水利工程建设改变了库区和下游泥沙的输移和沉积模式,大量的泥沙被拦截在坝内水库中,引起下游泥沙输送量的下降,并改变泥沙的粒级组成输水、输沙条件的变化也导致其携带的营养物人海量的变化,影响鱼类种群的数量,导致渔业产量下降。长江口营养盐入海量高于我国其它的河口,19xx年夏季洪水期间,约有7 995万t氮 8.36 万t磷从大通站输送入河口[10]。大量营养物质育肥着河口及邻近的海域,使其成为我国近海初级生产力和浮游生物最丰富的水域,为各种经济鱼类及其幼鱼的生长提供了丰富的饵料。径流量减小及携带泥沙能力下降, 引起河口营养物质浓度发生变化, 影响生物的肥育；另外径流量减小,冲淡水与海水的交汇区上移,冲淡水的面积变小,水生生物的生活空间将被压缩，可能使渔类资源出现小型化、幼龄化的趋势,大型徊游型鱼类所占比例下降。
3.6 对长江河游生物的影响
长江中下游河流中生存有许多河游生物,尤以中华鲟和白鳍豚最为珍贵。三峡建库后,较大幅度地抬高水位运行,大量拦截下泄泥沙,打破了这些河游生物多年的生存环境,必将对其产生不利影响:
1) 下泄水流的水温在蓄水期有一定的降低,对一些生物的生存产生危害,但
由于三峡水库为一季调节水库，每年汛期前水库基本泄空,整个汛期泄流过程接近于天然状态,因此对大多数河游生物不致产生严重危害。
2) 水流中营养物的主要挟带者——泥沙大量被拦截在库区,下泄营养物质
有较大减少,尽管水流在沿途将得到逐步补充,使河口营养物输运量不
致严重减少, 但在坝下游一定距离内将会大量减少,致使河游生物数量
有较大幅度减少,尤其对于生存在武汉河段的白鳍豚危害较大,导致白鳍豚这一珍贵生物趋于衰灭的危险不容忽视。
3) 三峡大坝横穿长江,隔断了上下游的自然过渡,对于每年必须上游产卵繁
衍的中华鲟有极大的危害,必须采取切实可行的措施保护这一珍贵鱼类。
4、认识与总结
1) 三峡水库是一个调节性能较低的季调节水库。不会对长江中下游及河口地区环境产生严
重危害。
2) 三峡水库对中下游及河口的环境影响是多方面的。既有有利方面，也有不利方面，过去
在三峡工程的可行性论证中，对有利因素的分析较细致、具体。但对一些不利因素的分析仍较粗略，认识还不够细致。
3) 通过分析，对三峡工程兴建后对下游及河口生态和环境可能产生的影响有所认识，如下
泄流量变化引起的变化，建库初期输沙量变化的影响，营养物输送过程，以及河口潮流作用变化产生的影响，中下游河段的长距离冲刷、河势演变、输沙级配变化,，以及可能引起的局部防洪、灌溉、航运、土地水渍化等等。
参考文献
1 方子云. 三峡大坝建成后会大大改善中下游河道年内的水量分配——略论三峡水库的调节作用. 长江水资源保护简报, 1980(26)
2 方子云, 王超俊, 袁弘任. 论三峡工程对水库上游、江汉平原洪、涝、渍及长江河口生态环境的影响. 环境科学与技术, 1986(3)
3 许正甫. 三峡水利枢纽对四湖地区排涝的作用. 人民长江, 1986 (4)
4 陈定安, 操文颖. 三峡工程对长江中游平原湖区排涝排渍影响. 长江三峡工程生态与环境影响文集, 北京: 水利电力出版社,1988
5 钱 宁, 张 仁, 陈稚聪. 长江三峡枢纽工程的几个泥沙问题. 长江三峡工程生态与环境影响文集, 北京: 水利电力出版社,1988
6 长江水资源保护局上海站, 长江水资源保护科研所. 三峡工程不同蓄水位对河口生态环境的影响. 长江三峡工程生态与环境影响文集, 北京: 水利电力出版社, 1988
7 蒋固政. 长江三峡水利枢纽与河口及近海鱼场关系初探. 长江水资源保护, 1986 ( 5)
8 曹欣中, 于洪华. 长江三峡工程水库流量调节对东海环境影响的初步探讨. 长江三峡工程生态与环境影响文集. 北京: 水利电力出版社, 1988
9 长江流域规划办公室规划处. 三峡工程的防洪作用与生态环境效益. 长江三峡工程生态与环境影响文集. 北京: 水利电力出版社, 1988
10 宁祥葆. 长江三峡工程对河口水文情况和水域环境的影响. 长江三峡工程生态与环境影响文集. 北京: 水利电力出版社, 1988
11 王超俊, 洪一平. 三峡工程对生态环境影响综合评价. 长江三峡工程生态与环境影响文集. 北京: 水利电力出版社, 1988
12 长江水资源保护局. 长江三峡水利枢纽环境影响报告书. 长江三峡工程生态与环境影响文集. 北京: 水利电力出版社, 1988
13 武汉水利电力学院河流泥沙工程学教研室编. 河流泥沙工程学( 上册) . 北京: 水利出版社, 1981 14 中国水利学会泥沙专业委员会主编. 泥沙手册. 北京:中国环境科学出版社, 1983
[1] 沈焕庭著。长江河口物质通量。北京：海洋出版社，2001，1-176。
(Shen Huan-ting. Material Flux of the Changjiang Estuary. Beijing: China Ocean Press, 2001, 1-176.)
[2] 三峡泥沙课题组( 国务院三峡工程建设委员会办公室泥沙课题专家组和中国长江三峡工程开发总公司三峡工程泥沙专家组)。长江三峡工程泥沙问题研究(第八卷)。北京: 知识产权出版社,2002. 1-520
(EGRSTG ( Expert Group on River-borne Sediments of the Three Gorges Engineering Project ) . Study on Sediment s of the Three Gorges Engineering Project ( Book 8 ) . Beijing: Intellectual Property Press,2002. 1-520.)
[3] 陈立，吴门伍，张俊勇。三峡工程蓄水运用对长江径流来沙的影响.
[4] 三峡工程泥沙专家组。 长江三峡工程围堰蓄水期( 2003- 20xx年)水文泥沙观测简要成果[R]。 武汉:长江水利委员会, 2008。
( Sediment Expert Panel on Three Gorges Project. Observation results abstract of hydrology and sediment in cofferdam impoundment period[R]. Wuhan: Changjiang Water Resources Commission. 2008. ( in Chinese) )
[ 5] 陈显维, 许全喜, 陈泽方。三峡水库蓄水以来进出库水沙特性分析[J]。人民长江, 2008,(8): 1–3。 ( CHEN Xian-wei XU Quan-xi CHEN Ze-fang. Characteristic analysis of water-sediment of inlet-outlet reservoir [J].Yangtze River, 2008, (8): 1- 3. ( in Chinese) )
[6] 李剑超, 褚君达, 丰华丽。 河流底泥冲刷悬浮对水质影响途径的实验研究[J]。长江流域资源与环境, 2002,11(2) : 136-140。
[7] 李长安, 殷鸿福, 俞立中等。关于长江流域生态环境系统演变与调空研究的思考[J]。长江流域资源与环境, 2001,10(6) : 550-557。
[8] 陈立，吴门伍，张俊勇。三峡工程蓄水运用对长江径流来沙的影响.
[9] 韩其为,潘庆棠,陈志轩编。三峡水库下游冲刷引起的水位降低及其对下游和河口的可能影响,长江三峡工程泥沙与航运关键技术研究—专题研究报告集(上册),武汉工业大学出版社,19xx年9月,751一854页。
[10] 段水旺,章申,陈喜保等。长江下游氮、磷含量变化及其输送量的估计[J]。环境科学,2000,21(l): 53-56。