天兴洲分洪水位确定及生态建设的初步研究

第４０卷第１６期
２００９年８月
人　民　长　江
Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ
Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．１６
Ａｕｇ．
，２００９收稿日期：２００９－０７－１５
基金项目：“十一五”国家科技支撑项目“三峡工程运用后泥沙与防洪关键技术研究”课题五“三峡工程运用后长江中下游防洪
技术研究”（２００６ＢＡＢ０５Ｂ０５）
作者简介：胡春燕，女，长江水利委员会设计院规划处，高级工程师。

文章编号：１００１－４１７９（２００９）１６－０００５－０３
天兴洲分洪水位确定及生态建设的初步研究
胡春燕　杨　宇　曾令木
（长江水利委员会设计院，湖北武汉４３００１０）
摘要：位于武汉河段下段的天兴洲是长江中下游重要的江心洲，属单退民垸。

根据武汉市防洪预案，当武汉关水位达到２７．００ｍ，并预测水位将持续上涨时，天兴洲扒口蓄洪。

洲内频繁淹水，导致洲上耕种环境恶劣，农业生产不稳定，经济社会落后，其独特的水土资源也得不到合理利用。

根据武汉河段近期河道演变特点和三峡工程运用后武汉河段防洪形势变化进行研究，在确保武汉市城市防洪安全的前提下，适当提高天兴洲分洪运用水位，对改善天兴洲水土资源的利用条件，促进天兴洲生态绿洲的建设及武汉市经济社会的健康发展具有重要的作用。

关　键　词：分洪运用水位；生态绿洲；防洪安全；天兴洲中图分类号：Ｘ１７１．１；ＴＶ１２２ 文献标识码：Ａ
１　现状及存在的问题
天兴洲为武汉河段下段长江二桥与阳逻之间的江心洲，位于武汉市城市中心区，是长江较大的江心洲之一。

洲长约
１１．５２ｋｍ，最大洲宽２．４ｋｍ，洲滩面积约１８．１ｋｍ２
（高程１７．０ｍ
以上，吴淞基面，以下同）。

洲上建有圩堤，堤防总长约１７．７ｋｍ，为土堤型式，堤顶平均高程为２８．５ｍ，垸内地面高程约２４．０
ｍ，堤内保护面积９．７７ｋｍ２，洲内有一道长７．３ｋｍ的子堤将天
兴洲分为南北两垸。

目前，天兴洲属武汉市洪山区管辖的行政乡，是一个纯农业乡，洲内经济主要以农业种植业为支柱产业，每年的经济发展受长江洪水的影响较大，呈不稳定的发展态势。

天兴洲２
００５年人均收入４７８０元，国税地税总收入５０９万元，社会生产总值２５２３万元。

天兴洲是长江中下游防洪体系的重要组成部分，大洪水时具有蓄洪行洪的作用。

洲头上距武汉关水位站１０ｋｍ，据实测资料分析，大洪水时洲头较武汉关水位低约３０ｃｍ，洲尾较武汉关水位低约５５ｃｍ。

１９９８年大水后，天兴洲被确定为单退民垸，即退人不退耕，并修建了分洪口和退洪闸。

分洪口门位于洲尾，退洪闸位于北堤。

根据武汉市防洪预案，天兴洲分洪运用水位为２７．００ｍ，即武汉关水位达到２７．００ｍ并预测将持续上涨时，天兴洲扒口蓄洪。

在水位回落后，垸内蓄水通过退洪闸排出。

当武汉关水位超过２８．８０ｍ时，水位超过堤顶高程，天兴洲开始自然行洪。

据统计，武汉关２７．００ｍ仅相当于武汉河段２～３ａ一遇的洪水位，此时武汉市防洪压力并不大，天兴洲较低的分洪运用水位致使洲内频繁淹水，不仅严重制约天兴洲的经济发展，洲上农
民的生活长期处于贫困状态。

而且堤内较为频繁的分洪进水，也导致堤外滩地的血吸虫跟进，影响洲上耕种农民的身体健康。

天兴洲地处武汉城市中心最核心地带，拥有得天独厚的环江旅游资源。

根据武汉市城市总体规划，拟将天兴洲建成生态绿洲，在满足武汉市防洪安全的前提下，重点是展现自然生态绿化和田园旅游时尚两大主要特征，并将人的活动与自然要素合而为一。

但由于其分洪水位过低、淹水过于频繁，迄今为止天兴洲水土资源一直不能得到合理的开发利用。

２　所在河段近期河道演变特点
天兴洲位于武汉河段天兴洲汊道段，天兴洲汊道段从长江一桥至阳逻，长３５．３ｋｍ。

天兴洲将河道分为左右两汊，目前左汊为支汊、右汊为主汊。

本河段近期演变特点主要表现为主支汊的易位与河床的冲淤变化。

（１）天兴洲左右汊分流比的变化。

自２０世纪３０年代以来，天兴洲汊道主支汊发生了易位。

５０年代左汊为主汊，分流分沙比大于右汊，枯水左汊分流比达６０％，此后左汊淤积衰退，分流比逐渐减小。

自７０年代右汊取代左汊演变为主汊后，右汊发展，左汊河床抬高、淤积萎缩；至７０年代后期右汊枯水分流比达９
０％以上；８０年代以后，左汊枯水期已基本断流，但汛期分流仍达３０％以上，从而形成枯水为单一河道、高中水期为分汊河道的河势。

９
０年代至现在，根据测图分析，左右汊平滩水位以下过水面积基本稳定，左右汊发展变化速度明显趋于缓慢，进入
２１世纪，根据实测资料，２００２年武汉关流量４０５００ｍ３
／ｓ时，左汊分流比约为３０．１％，２００４年武汉关流量为３３０００ｍ３／ｓ时，天
兴洲左汊分流比为３
０．５％，左右汊进口断面形态趋于稳定，天
人　民　长　江２００９年　
兴洲汊道已基本处于相对稳定状态。

（２）天兴洲洲体的变化。

２０世纪７０～９０年代末期，天兴洲洲体冲淤变化主要表现为洲头冲刷后退，洲尾淤积下延，洲体左缘淤长，右缘崩退，洲体呈下移之势。

１９９８年以后，洲头崩退速率明显减缓，天兴洲洲头及其平面位置基本稳定，但洲尾右缘仍有崩塌。

２００３年，武汉天兴洲公铁两用长江大桥动工，为保证大桥的安全，先期实施了天兴洲洲头及洲右缘守护工程，工程实施后使洲头至南缘的崩岸得到有效的控制。

在目前的河势格局下，天兴洲洲体位置、形态较为稳定，为合理利用天兴洲水土资源提供了有利条件。

（３）河道演变趋势预测。

三峡工程建成后，来水来沙条件的改变会导致长江中下游河道经历较长时期的冲刷—平衡—回淤过程。

根据实测资料，三峡水库运用后武汉河段表现为微冲，左汊冲刷量为１５１万ｍ３；右汊冲刷量为１１５７万ｍ３。

由于武汉河段属城市河段，河道两岸兴建了大量的河道整治和防洪护岸工程，大大增强了河道的稳定性，预计三峡工程建成后，武汉河段的整体河势格局不会发生大的变化，分汊河道的平面形态和主、支汊及滩槽关系均不会发生大的改变。

３　所在河段的防洪形势
武汉市是华中地区最为重要的中心城市之一，在国民经济发展中具有十分重要的地位，由于地处长江、汉江交汇处，地势低洼，全靠堤防保障城市防洪安全。

天兴洲所在的武汉河段现状防洪能力：依靠堤防可防御２０ａ一遇洪水，结合上游及附近分蓄洪区的正常运用，可防御１９５４年洪水。

遵照相关法规要求，天兴洲作为长江干流中间的洲滩民垸，被定性为行洪区。

三峡工程防洪库容达２２１．５亿ｍ３，正常运用后，使中游各地区分洪能力有较大提高，特别是荆江地区分洪形势将发生根本性变化；对武汉地区，由于长江上游洪水得到有效控制，武汉以上控制洪水的能力除了原有的分蓄洪区容量外，增加了三峡水库的防洪库容，无疑将大大提高武汉防洪调度的灵活性，对武汉市防洪安全起到更好的保护作用。

４　分洪水位确定的背景及面临的主要问题
天兴洲是单退民垸，具有蓄洪行洪作用。

目前天兴洲分洪运用水位为２７．００ｍ，这有其形成的历史背景：１９９８年长江发生自１９５４年以来的又一次全流域性大洪水，洪水过后，根据武汉河段在１９９８年洪水中沿江干堤发生的险情，考虑到天兴洲目前薄弱的堤防难以坚守天兴洲，为防止溃堤后产生更大的危害，保障天兴洲上人民财产的安全，就将其分洪运用水位定为２７．００ｍ。

武汉市设防水位为２４．５０ｍ，警戒水位为２７．３０ｍ，保证水位为２９．７３ｍ。

天兴洲２７．００ｍ的分洪水位仅稍低于警戒水位，仅相当于２～３ａ一遇的洪水。

１９９８年大水以后，武汉市进行了大量堤防加固建设，到目前为止，其干堤已全部达标。

武汉关水位２７．００ｍ时，武汉市的防洪压力并不大，但洲内频繁淹水严重制约了天兴洲的发展。

目前天兴洲生态绿洲建设主要存在以下３方面的问题：
（１）防洪安全问题。

天兴洲防洪标准较低，其堤防属民垸堤，现垸堤长１７．７ｋｍ，堤顶高程２８．５０ｍ，堤基、堤身均为沙质土，堤身抗冲、抗渗性均较差，较易发生散浸、管涌、崩岸等险情。

往往在未达到预定分洪水位时，即可能发生自然溃决，如１９９３年武汉关水位２６．２７ｍ时，天兴洲洲堤已发生溃口现象，致使洲上耕作人员及生产设备来不及有计划安全撤离，对洲上耕作人员的生命财产带来严重威胁。

正是在这种情况下，为保证天兴洲人民生命财产安全，在武汉市防洪预案中，将天兴洲分洪水位确定为２７．００ｍ。

因此，对天兴洲洲堤进行加固是生态绿洲建设的基本保障。

（２）生态环境问题。

天兴洲四面环水，堤外洲滩生长着芦苇、杂草，汛期洪水漫滩，枯期出露水面，是血吸虫最好的繁殖地。

据调查，洲上血吸虫最早来自于朱家河，在天兴洲北汊洲滩上繁殖，然后伴随天兴洲洲体的淹水，血吸虫进入垸内，在垸内繁殖并侵害人体。

由于天兴洲平均２～３ａ一次淹水，洲外的血吸虫反复跟进，血吸虫病成为洲上难以根治的疾病，使天兴洲的旅游资源不能得到充分的利用。

因此，提高天兴洲分洪运用水位是改善洲上农民生存环境、根治血吸虫的需要。

（３）经济社会问题。

天兴洲由于受经常性的淹水分洪影响，洲上环境无序凌乱，湿地和植被绿化未能得到有效的保护，产业结构也不尽合理，影响了洲上经济的进一步发展和社会稳定。

进入本世纪初，武汉市经济社会发展已进入了快速发展道路，２００５年经济社会统计资料表明：“十五”时期，全市生产总值年均增长１３．０％，全市财政总收入比上年增长３０．４％。

全市农业总产值比上年增长５．５％。

全市完成工业增加值比上年增长１８．７％，城市基础设施投资２５８．７３亿元，比上年增长４３．０％，城市居民人均可支配收入比上年增长１３．４％。

而天兴洲由于受环境的制约，在经济、环境、人民生活水平上与武汉市城区经济社会发展越来越不相协调。

综上所述，目前过低的分洪水位是制约天兴洲生态绿洲建设的重要因素之一。

根据“维护健康长江、促进人水和谐”的治水新理念，在满足武汉市防洪安全的前提下，确定合理的分洪运用水位，对促进天兴洲现代农业发展，合理利用其独特的水土资源，打造天兴洲“生态绿洲”，全面提升武汉城市形象，构建“两型社会”实现经济社会的可持续发展，具有十分重要的作用。

５　分洪运用水位初步研究
５．１　分洪运用水位确定的原则
天兴洲是长江中下游较大的行洪洲滩民垸之一，在研究天兴洲的分洪运用水位时，应遵循“维护健康长江，促进人水和谐”的理念，把确保武汉市防洪安全放在首位，并在此前提下达到水土资源的合理利用和经济社会的和谐发展。

５．２　分洪运用水位的确定
按照上述原则，在对武汉关历年高水位进行排频分析的基础上，根据武汉市防洪形势及防洪规划的要求，拟定不同的分洪运用水位，采用平面二维数学模型进行分洪效果与影响分析，以提出合理的分洪运用水位。

天兴洲现状堤防高程为２８．５ｍ，本次拟研究现状堤防高程下不同分洪运用水位的分洪效果及相关影响。

初步拟定以下方案进行计算分析：２７．００（现状分洪水位）、２８．００、２８．３１、２８．５ｍ，根据武汉关水位流量关系曲线，查得相应汉口站流量分别为５７９００、６４８００、６６９００、６８４５０ｍ３／ｓ。

５．３　分洪效果及相关影响分析
（１）河势影响分析。

由于分洪流量很小，各级水位下，分洪流量分别占长江总流量的０．３３％、０．４５％、０．５６％、０．６２％。

计算表明不同的分洪方案，其影响仅限于分洪口门局部水域。

分洪前天兴洲分洪口门附近流速为０．０１～０．０１５ｍ／ｓ，分洪后，分洪口门附近流速达到１．７６～２．２ｍ／ｓ，且随着到分洪口门距离的增大，由洲堤外进入天兴洲内的流速逐渐减小。

分洪对天兴洲
６
　第１６期 胡春燕等：天兴洲分洪水位确定及生态建设的初步研究
左右汊分流比基本无影响，分洪前后总体流场基本不变。

因此从河势影响的角度而言，选择何种分洪运用方案基本没有差别。

（２）防洪影响分析。

天兴洲分洪蓄水对降低武汉关水位具有一定的作用，但各方案降低幅度与持续时间均较为有限。

在武汉关水位为２７．００ｍ时分洪，分洪最大流量１９０ｍ３／ｓ，分洪后武汉关水位可降低０．０１０ｍ，天兴洲蓄满时间约为４７ｈ；在武汉关水位为２８．００ｍ时分洪，分洪最大流量２６０ｍ３／ｓ时，分洪后武汉关水位可降低０．０１７ｍ，天兴洲蓄满时间约为４３ｈ；在武汉关水位为２８．３１ｍ时分洪，分洪最大流量３８０ｍ３／ｓ时，分洪后武汉关水位可降低０．０２ｍ，天兴洲蓄满时间约为３１ｈ；在武汉关水位为２８．５０ｍ时分洪，分洪最大流量４２０ｍ３／ｓ时，分洪后武汉关水位可降低０．０２２ｍ，天兴洲蓄满时间约为２９ｈ。

当天兴洲充满水后，分洪与不分洪对武汉关水位无影响。

从天兴洲分洪蓄水对降低武汉关水位的作用与持续时间看，各方案差别不大。

现状情况下天兴洲存在自然溃口的可能性，伴随着天兴洲分洪运用水位的提高，堤防相应加固，届时天兴洲溃口的可能性将不复存在，分洪前天兴洲内外水位差加大，加大了天兴洲自身的防洪压力。

（３）生态环境和水土资源利用的影响分析。

由于天兴洲特别的地理环境和行洪洲滩的定位，较低的分洪水位使天兴洲频繁淹水，导致天兴洲上不能存在较好的绿色植被、不能有欣欣向荣的美丽景观，而且频繁淹水使堤外洲滩上的血吸虫进入堤内，使血吸虫成为难以防治的顽疾。

从生态环境和水土资源合理利用方面来说，越高的分洪运用水位越有利于天兴洲的生态环境治理及水土资源的利用。

（４）经济社会影响分析。

天兴洲频繁淹水，使洲上基本的生产生活得不到保障，经济社会得不到良性的发展，独特的地理位置不能为自身和武汉市的经济社会发展作出贡献，依靠洲上土地生存的原居民处于贫困线内。

遵循“人水和谐、健康长江”治水新理念，应在保障武汉市防洪安全的前提下，尽量提高天兴洲分洪运用水位。

综合以上各方面的分析研究，天兴洲在２７．０ｍ与２８．５ｍ之间改变分洪水位，不会对武汉关水位产生不利的影响。

从安全角度考虑，现阶段推荐天兴洲洲尾分洪水位为２８．０ｍ，相应天兴洲堤防进行加固。

天兴洲堤防加固后，天兴洲溃口的可能性将不复存在，为确保武汉市的防洪安全，在高洪水位下应采取在天兴洲头局部扒口并扩大洲尾口门的措施，使天兴洲能最大限度地发挥其行洪作用，从而最大限度地减轻武汉市的防洪压力。

６　结论与建议
天兴洲位于长江干流武汉河段，目前天兴洲洲体及河势格局基本稳定，三峡工程蓄水运用后，提高了武汉河段洪水调度的灵活性，目前武汉河段的河势条件及防洪形势的改善为提高天兴洲分洪运用水位、建设天兴洲生态绿洲提供了较好的基础条件。

从河势稳定、防洪安全、生态环境建设等方面综合考虑，现阶段推荐分洪水位由现在的２７．０ｍ提高到２８．０ｍ，即由２～３ａ一遇提高到６～７ａ一遇。

天兴洲分洪运用水位抬高后，为满足天兴洲生态绿洲建设的需要，应对天兴洲洲堤进行加固并进行相应的护岸工程建设，天兴洲溃口的可能性将不复存在。

为确保武汉市的防洪安全，在高洪水位下可采用洲头洲尾扒口行洪的方式发挥天兴洲行洪的作用。

天兴洲生态绿洲的建设，不应改变其作为长江蓄洪行洪的地位与作用，不应有常住人口，不应有阻水建筑物，以免对防汛造成负担。

分洪水位提高后，分洪前堤内外水位差为４～５ｍ，必须切实做好防洪撤退预案，确保洲上耕作人员的生命财产安全。

（编辑：徐诗银
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
）（上接第２页）
昌市城区段、饶河鄱阳县城区段岸线资源有限，开发利用的需求高，应对岸线资源进行全面保护，以保证岸线资源的合理利用。

（３）加强岸线资源的信息化管理。

岸线资源的开发利用，要符合水资源管理的要求，兼顾生态环境效益和社会环境效益的综合开发，水行政管理部门应建立岸线资源的信息管理系统，有利于实现岸线开发利用的高效管理。

（４）岸线利用应保证现有水利工程的正常运行与安全。

岸线内的水利工程较多，主要为堤防、穿堤建筑物（涵闸、泵站），共有防洪圩堤２６２座、堤线长１５６９．５ｋｍ，涵闸、泵站１０２６座。

防洪圩堤分布在入江水道的有４１座、堤线长６２．４ｋｍ，湖盆１１０座、堤线长２７３．９ｋｍ，尾闾河道１１１座、堤线长１２３３．２ｋｍ，尾闾河道圩堤堤线长，保护耕地面积数量多。

４　结语
本文主要从水资源管理的角度，对岸线资源的地理分布、组成及特征进行分析，就开发利用提出意见和建议。

由于开发利用的目的不同，评价的角度和手段亦不相同，本文的评价有一定的局限性，如对鄱阳湖岸线港口建设条件、滨湖城市的发展规划等，有待于用其它的方法进行评价。

参考文献：
［１］　王传胜．长江中下游干流岸线资源评价．南京：南京地理与湖泊研究所，２００６：８－９．
［２］　ＧＢ５０２０１－９４，防洪标准．
（编辑：常汉生）
７。