洞庭湖作為長江中游的調(diào)蓄湖泊，是長江中下游防洪體系中的重要組成部分。它不僅具有調(diào)蓄江河徑流、發(fā)展航運、漁業(yè)和為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供豐富水資源等用途，還對調(diào)節(jié)湖區(qū)氣候和生態(tài)平衡也起著重要作用。由于洞庭湖接納湘、資、沅、澧四水和長江的松滋河、虎渡河、藕池河三口，每年有大量的泥沙進入洞庭湖，其中約四分之一左右的泥沙由城陵磯注入長江，四分之三則淤積在洞庭湖，1975年與1952年比較，七里湖平均淤積達4 m以上，南洞庭湖淤積近2 m，東洞庭湖淤積近1 m。由于泥沙淤積，造成四口洪道多呈淤積萎縮態(tài)勢，湖內(nèi)洲灘滋長、蘆柳叢生、滯流阻水嚴重，進而加速泥沙淤積，并有惡性循環(huán)之勢。而且由于湖泊萎縮使得水系紊亂，相互頂托干擾。這些問題導(dǎo)致洞庭湖區(qū)調(diào)蓄容積減少、洪水位不斷抬升、江湖關(guān)系改變，加重湖區(qū)的防洪負擔、造成嚴重的洪澇災(zāi)害。因此，加強洞庭湖區(qū)河道整治、實施河湖疏浚工程、調(diào)整部分河段的河勢、改善水流條件、穩(wěn)定河床、減少泥沙淤積、延長河道壽命是非常迫切的。目前洞庭湖河湖疏浚規(guī)劃已經(jīng)完成，包括湘、資、沅、澧四水尾閭和松滋河、藕池河、南洞庭湖、東洞庭湖、汩羅江等疏挖總工程量達33 876.40×104 m3，目前為止已經(jīng)付諸實施的有約4 067.91×104 m3 。為了客觀地反映河湖疏浚的實際效果和作用，必須正確全面地對河湖疏浚的防洪減災(zāi)效益進行分析和研究，并作出合理的評價。
2 河湖疏浚對典型河段的洪水水位影響分析
2.1 水力學方法
水力學法的主要思路是運用洞庭湖水動力學模型，在同樣的來水條件下，分別計算疏浚前后（地形和糙率不同）洞庭湖疏浚影響區(qū)的洪水水位，通過對水位差值的比較，得出疏浚對河湖洪水水位的影響。洞庭湖水系中，四水及長江三口控制斷面以下無流量站控制，區(qū)間面積約占洞庭湖水系總面積的20％，與洞庭湖洪水的形成密切相關(guān)。本研究洪水演算采用SMS（地表水模擬系統(tǒng)）水力學模型，區(qū)間的產(chǎn)流計算采用SSARR（河流綜合預(yù)報與水庫調(diào)度模型）水文學模型。
SMS模型(SurfaceWater Modeling System)是美國陸軍工程兵團開發(fā)的水力學模型。該模型通過求解二維完全圣維南方程組，求解出計算時間內(nèi)整個研究區(qū)域的水位、流量及二維X、Y方向的水流速度。其顯著優(yōu)點是可以實現(xiàn)一二維水力學模型的結(jié)合，這使得我們在建模時可將河道概化為一維單元，湖泊等寬廣水面概化為二維單元，實現(xiàn)一、二維水力學模型的有機結(jié)合。SSARR模型是一種概念性河流系統(tǒng)水文預(yù)報數(shù)學模型，由美國陸軍工程兵團河流預(yù)報中心20世紀70年代中期研制。它認為降雨徑流模型實質(zhì)上是一個扣損曲線流域模型，在流域內(nèi)的降雨輸入可以轉(zhuǎn)化為徑流、土壤含水量的增加和流域蒸散發(fā)損失三部分。由于洞庭湖區(qū)間大部分地區(qū)無流量觀測資料，因此選擇有流量資料的典型流域進行參數(shù)分析，再根據(jù)有關(guān)地理因數(shù)，將參數(shù)換算到無資料地區(qū)。根據(jù)水力學模型的需要將整個湖區(qū)區(qū)間劃分為49個子塊，每個子塊單獨計算產(chǎn)流過程。
2.1.1 SMS水力學模型邊界條件　模型上邊界：四水入流控制站湘潭、桃江、桃源、石門及長江宜昌、長陽及湖區(qū)區(qū)間產(chǎn)流流量。洞庭湖區(qū)沿湖區(qū)間面積的產(chǎn)流，使用SSARR水文學模型，根據(jù)降雨過程模擬出湖區(qū)區(qū)間流量過程。 模型下邊界：長江螺山站。由于河湖疏浚對螺山站的水位影響甚微，因此可以認為疏浚前后螺山站水位基本保持不變。故可將典型年螺山站的實際水位過程作為模型的下邊界。
2.1.2 洪水典型年的選擇　為了保證分析成果的代表性，必須選擇不同類型的典型年進行分析。典型年主要選擇近期的主要大水年1996、1998、1999年。其中1996年洪水為四水遭遇型洪水，1998年洪水為1954年后長江流域全流域大洪水，1999年洪水為湖區(qū)區(qū)間及長江干流遭遇的惡劣組合型洪水。
2.1.3 分析計算結(jié)果及原因分析　對計算采用的3個典型年，分別選擇疏浚前后的地形資料計算三個典型河段影響區(qū)的水位，在疏浚區(qū)每隔500 m，模型輸出一個水位值。計算的結(jié)果為：澧水洪道洪水水位降低0.2～0.3 m；南洞庭湖洪水水位0.09～0.17 m。在所選的典型河段中，澧水洪道的影響十分顯著，南洞庭湖一帶疏浚前后的影響次于澧水洪道。造成這一結(jié)果的原主要是因為澧水洪道為一狹窄性河道，洪水期間經(jīng)常出現(xiàn)礙洪現(xiàn)象。疏浚后河道橫斷面面積增加，且主河槽深度加深，水流阻力減小，過流能力增加，洪水水位降低比較明顯；在南洞庭湖區(qū)，由于洪水期間水面寬廣，疏挖增加的河道面積占整個斷面面積的比重相對較小，雖然水流阻力也有所減小，但在影響湖區(qū)水流的復(fù)雜水力因素中，疏挖的影響仍不如澧水洪道。
2.2 水文學方法
本次分析的二個典型河段位于澧水洪道和南洞庭湖區(qū)。在澧水洪道上有石龜山水文站實測水位和流量資料。南洞庭湖區(qū)有沅江水位站，僅有水位資料。根據(jù)兩站不同的資料情況，分析中采用不同的分析方法�；�本分析思路是：澧水洪道采用單值化水位流量關(guān)系法，通過分析河道疏浚前后的單值化水位流量關(guān)系來分析疏浚對洪水水位的影響；南洞庭湖的沅江站因其只有水位資料，所以通過分析疏浚前后南嘴～沅江水位相關(guān)關(guān)系來分析疏浚對洪水水位的影響。
2.2.1 澧水洪道疏浚前后石龜山站水位流量關(guān)系變化分析
石龜山站水位流量關(guān)系受澧水和長江淞滋口來水的影響，同時還受到南嘴站水位的頂托，水位流量關(guān)系十分復(fù)雜。單值化處理的基本方法是綜合落差指數(shù)法，其綜合落差取津市至石龜山、石龜山至南咀的組合落差。典型年選1991、1995、1996、1998、1999。各年單值化水位流量關(guān)系曲線均按國際標準進行檢驗。對比各年單值化水位流量關(guān)系，可得：1)同流量級水位降低。澧水洪道疏浚前后石龜山站水位流量關(guān)系變化較大，水位在37.0 m以上，與疏浚前1991年相比，降低幅度一般位于0.2～0.5 m之間。2)同水位級流量增加。在水位37 m以上，疏浚以后幾年的關(guān)系線均偏于疏浚前1991年的右方，疏浚后同水位級下，過流能力增加200～500 m3/s。
2.2.2 南洞庭湖疏浚前后沅江站水位流量關(guān)系變化分析　沅江站是南洞庭湖的水位站，選用南咀沅江洪峰水位相關(guān)關(guān)系來進行分析。資料選樣以1990—1997年資料作為清淤前資料，選用了29場洪水的南咀沅江洪峰水位資料；1997—2002年資料作為清淤后資料，共選用了21場洪水的南咀沅江洪峰水位資料。分別擬訂疏浚南咀沅江洪峰前后兩條關(guān)系線，可以看出兩條關(guān)系線有一定的差別，說明南洞庭湖疏浚后，對南洞庭湖洪水水位的影響較澧水洪道而言影響較小。1997年以后在南洞庭湖蓮花坳—廖洋口以及實洲嶺河段進行了一定規(guī)模的疏浚工作，其中實洲嶺河段靠近沅江站附近。從關(guān)系圖看，南洞庭湖沅江站洪峰水位，疏浚前后在南嘴同等水位情況下，水位降低約0.07～0.15 m，這說明沅江與南嘴的落差加大，水流速度加快。很顯然，由于清淤疏浚，河床加深，過流能力得到一定程度的提高，對高洪水位的降低有一定作用。
2.3 河湖疏浚對典型河段洪水傳播時間影響分析
澧水洪道疏浚于1994年開始，根據(jù)掌握的資料疏浚前選用1978—1994年資料，疏浚后選用1995—2002年資料。1995年至今9場洪水平均傳播時間為18 h；而1978年至1994年27場洪水平均傳播時間為26 h，洪水平均傳播時間縮短8 h。很顯然澧水洪道由于河道疏浚，行洪能力增強，水流速度加快，洪水傳播時間已發(fā)生顯著變化，在原來的基礎(chǔ)上已縮短近三分之一。
南咀至營田河段疏浚時間起于1997年，故可將1997年及其以前的資料，作為疏浚前的資料，由于疏浚時間持續(xù)到2001年，因而疏浚后的資料十分有限，考慮到1998年已完成了相當一部分工作，故將1999年及其以后的資料作為疏浚后的資料進行分析。由于湖區(qū)來水組合復(fù)雜，在上述統(tǒng)計中盡量采用反映南洞庭湖來水的洪水為主，以便使統(tǒng)計值能反映實際情況。通過對1999年至今7場洪水統(tǒng)計，平均傳播時間為22 h，而1978年至1994年25場洪水平均傳播時間為24 h，兩者相差2 h。由此可見在南洞庭湖進行疏浚，對南咀至營田洪水傳播時間具有一定影響，但影響程度不如河道。
3 洞庭湖河湖疏浚規(guī)劃對洞庭湖洪水水位影響預(yù)測
根據(jù)洞庭湖河湖疏浚規(guī)劃，疏挖、擴卡和掃障總土石方量33 876.5×104 m3。由于增加了行洪斷面的面積和湖泊容量，相應(yīng)增加了洪道的行洪能力，增強了湖泊的調(diào)蓄能力，對降低湖區(qū)高洪水位起積極作用。整個疏浚工程土石方量也就相當于洞庭湖增加了約3.4×108 m3容積，約占洞庭湖總?cè)莘e（城陵磯水位33.5 m時容積167×108 m3）的百分之二左右。
采用前面已經(jīng)建立的水力學模型，經(jīng)水力學模型模擬計算結(jié)果如下：
（1）四水尾閭及淞滋河、藕池河及汨羅江疏浚段附近洪水水位的降低較明顯。水位降低的程度與開挖的斷面面積占總斷面面積的比例及洪水級別有關(guān)。比例越大，水位降低愈明顯。洪水級別越大，水位降低越小。在計算河段中澧水尾閭可降低高洪水位0.15～0.35 m，其余河段一般可降低0.1～0.25 m，但在擴卡的局部區(qū)域，有時可降低水位0.3 m以上。
（2）東洞庭湖洪水水位可降低0.08～0.14 m，南洞庭湖可降低0.1～0.18 m。湖區(qū)水位降低幅度仍然少于河道，這種趨勢同典型河段的計算結(jié)果一致。
將上述兩項計算結(jié)果與湖南省重點科研課題成果《湖南省20世紀90年代洪災(zāi)成因及減災(zāi)對策研究》比較，疏浚工程對洞庭湖的防洪作用相當于在四水干流修建一座防洪庫容為4～5×108 m3的水庫，對四水尾閭疏浚段的防洪作用相當于在四水干流興建一座防洪庫容為10×108 m3左右的水庫。
4 河湖疏浚工程的防洪減災(zāi)效益分析
4.1 典型河段疏浚效益分析
（1）東南湖—萬子湖—橫嶺湖河段。據(jù)水文分析計算，實施該工程后，南洞庭湖地區(qū)水位降低分別為洪水位0.09～0.17 m，枯水位0.2～0.25 m。防洪效益：通過典型年洪災(zāi)損失調(diào)查統(tǒng)計，疏浚工程的防洪效益可分攤得2 500×104元，疏浚棄土可對近20 km堤段進行加固處理，可得年分攤效益300×104元；排澇工程效益：因水位下降，電排揚程降低，排水率提高，從而使沿河兩岸農(nóng)田免遭內(nèi)澇而達到農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的。統(tǒng)計解放以來23個澇災(zāi)年份中因內(nèi)澇致災(zāi)的總經(jīng)濟損失6.01×108元，年平均2 613×104元，疏浚工程可分攤900×104元；由于枯水季節(jié)外河水位降低，排水閘自排時間延長，電排開機時間減少，還可減少排澇費用90×104元，排澇年效益為990×104元；防汛搶險效益：南洞庭湖地區(qū)共有防洪堤長673 km，其中湖堤長213 km。按全洞庭湖區(qū)年平均防汛搶險費用2.0×108元計，單位堤長的年防汛費用為6×104元，以疏浚工程實施后減少防汛費用5％，則可每年減少防汛費用200×104元。合計疏浚工程年效益可達3 990×104元。共有疏浚土方1225×104 m3，按疏浚單價15元/m3計，工程總造價1.85×108元。根據(jù)《水利建設(shè)項目經(jīng)濟評價規(guī)范》的規(guī)定，其經(jīng)濟內(nèi)部收益率為15％，經(jīng)濟效益費用比為1.25。
（2）澧水洪道。據(jù)前述分析實施該工程后，澧水洪道水位降低分別為洪水位0.2～0.3 m, 枯水位0.3～0.35 m。按照南洞庭湖洪道同樣的分析計算方法，可得澧水洪道疏浚工程的防洪工程效益為10×104元、排澇工程效益為30×104元、防汛搶險效益為460×104元、航運效益為10×104元，總工程效益為510×104元。陽由垸外洲和陳跡坪兩段共有疏浚土方200×104 m3，按疏浚單價15元/m3計（含棄土區(qū)圍堰等臨時建筑工程），工程總造價0.3×108元。根據(jù)《水利建設(shè)項目經(jīng)濟評價規(guī)范》的規(guī)定，其經(jīng)濟內(nèi)部收益率為14％，經(jīng)濟效益費用比為1∶16。
4.2 洞庭湖區(qū)疏浚工程效益預(yù)測
河湖疏浚工程的效益是通過工程的建設(shè)和運用，對各特大洪水年份工程實施前后對比而減少的洪澇災(zāi)害損失費用、使用蓄洪垸蓄洪損失費及其它費用。按照典型河段的效益分析計算，洞庭湖河湖疏浚工程效益為4.57×108元/年。包括：
（1）河湖疏浚工程增加河湖行洪能力，降低上游河段洪水位，提高堤防的防洪能力，可減免上游堤垸洪澇災(zāi)害損失。按照洞庭湖區(qū)洪澇災(zāi)害損失平均情況估算，河湖疏浚工程可減免洪澇災(zāi)害損失為21 702.3×104元/年。
（2）由于增加湖泊容積，減少使用蓄洪垸來蓄洞庭湖區(qū)超額洪水而造成的蓄洪損失，據(jù)《洞庭湖蓄滯洪區(qū)安全建設(shè)補充規(guī)劃》調(diào)查分析，可減少蓄洪損失約為12 421.0×104元/年；
（3）加固防洪大堤930 km，可減免防汛搶險費用11 599.3×104元/年（其中防汛4 987.4×104元/年，搶險費用6 611.9×104元/年）。
（4）河湖疏浚工程實施后，外河水位降低可減免電排排澇電費196.5×104元。
根據(jù)已完成的4 067.91×104 m3疏挖土方量，已加固大堤約200 km，疏挖河段附近的一線大堤中的險工險段得了全面加固培厚。河湖疏浚的工程實施，增加了河湖容積，加固了防洪大堤，提高防洪大堤防洪能力，延長了洞庭湖的壽命，為長江中下游地區(qū)的防洪保安，保證重點地區(qū)，重點區(qū)域的防洪安全，起到了重大的作用，為維護社會穩(wěn)定，促進經(jīng)濟發(fā)展和繁榮也發(fā)揮著巨大的社會效益。
5 結(jié)論與建議
5.1 洞庭湖河湖疏浚防洪減災(zāi)效益研究結(jié)論
（1） 根據(jù)典型河段的水力學和水文學分析，河湖疏浚對洞庭湖區(qū)河道和湖泊高洪水位和低枯水位的降低均有一定的作用。疏浚工程的水位降低對洞庭湖的防洪作用相當于在四水干流修建一座防洪庫容為4～5×108 m3的水庫，對四水尾閭疏浚段的防洪作用相當于在四水干流興建一座防洪庫容為10×108 m3左右的水庫。經(jīng)分析測算洞庭湖河湖疏浚工程減免上游堤垸洪澇災(zāi)害損失、減少使用蓄洪垸來蓄洞庭湖區(qū)超額洪水而造成的蓄洪損失、可減免防汛搶險費用、減免電排排澇電費等四項合計約為4.57×108元/年。
（2） 通過河湖疏竣相當于洞庭湖增加了約3.4×108 m3的容積，約占洞庭湖總?cè)莘e的百分之二。疏浚后湖泊水流歸槽，流速加大，水流挾沙力加大，便于泥沙輸送，有效減緩洞庭湖的淤積，延長湖泊使用壽命。而且由于河湖疏浚工程實施以后，加高加固了防洪大堤，提高了大堤的防洪能力。由于大堤防洪能力提高，洞庭湖的壽命延長，為長江中下游地區(qū)的防洪保安將起到重大的作用，具有巨大的社會效益。
5.2 洞庭湖河湖疏浚有關(guān)問題的建議
（1）加強洞庭湖河湖疏浚與長江城漢河段綜合整治關(guān)系的研究。
洞庭湖河湖疏浚工程對于疏通湖區(qū)洪道，增加湖泊容積，緩解洪水壓力將起到重要作用，同時對于洞庭湖的水環(huán)境修復(fù)和自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)也具有十分重要的意義。但是由于城陵磯至漢口河段上承長江干流荊江和洞庭湖水系來水，特別由于下荊江裁彎，城陵磯至漢口河段及洞庭湖淤積嚴重，城螺河段泄流能力下降，大量洪水滯留洞庭湖，目前三口四水的洪水僅靠一個小口渲泄，若湖口門檻不同步降低，～城漢河段繼續(xù)淤積，湖內(nèi)的疏挖增加的湖容大部分會變成死湖容。同時降低出湖口門也有利于洞庭湖對長江中下游徑流的補給。因此,必須認真研究并切實處理好洞庭湖河湖疏浚與長江城漢河段綜合整治的關(guān)系, 切實研究并盡快實施城陵磯以下至漢口河段的綜合整治工程。
（2）加強洞庭湖水沙、水質(zhì)、底泥監(jiān)測。
洞庭湖河湖疏浚作為洞庭湖綜合治理的主要工程措施，不僅具有擴大湖容、疏通航道等一般工程疏浚的技術(shù)特點，而且通過疏浚和清除湖泊水體中的污染底泥，為洞庭湖的自然生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)創(chuàng)造條件。在疏浚工程實施前、中、后期，要充分了解湖泊功能由于水沙條件變化、水質(zhì)污染和生態(tài)破壞帶來的危害和問題，加強湖泊水量、泥沙、水質(zhì)、底泥和水生生物的調(diào)查和監(jiān)測。但是目前洞庭湖水文、水質(zhì)監(jiān)測站點嚴重不足，底泥污染監(jiān)測尚屬空白，因此應(yīng)在洞庭湖水文、水質(zhì)監(jiān)測站網(wǎng)充實和優(yōu)化的基礎(chǔ)上，特別加強洞庭湖的底泥監(jiān)測。
（3）加強洞庭湖河湖疏浚的工程勘測和施工監(jiān)理。
湖泊底泥疏浚工程的現(xiàn)場勘測資料是疏浚工程的設(shè)計主要依據(jù)，施工監(jiān)理是確保工程按設(shè)計施工的重要手段，二者缺一不可。洞庭湖河湖疏浚除應(yīng)按一般的疏浚工程要求進行勘測和監(jiān)理外，還必須符合污染底泥疏挖和處理的環(huán)保疏浚要求。因此洞庭湖河湖疏浚工程的工程設(shè)計勘測和工程監(jiān)理勘測除應(yīng)參照國家行業(yè)標準《疏浚工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行外，還考慮環(huán)保疏浚的特殊要求，如建立GPS局域網(wǎng)保持勘測、設(shè)計、施工三個階段平面控制的一致性；加強污染土處理區(qū)的地質(zhì)情況進行調(diào)查，防止污染物的滲透、擴散和對地下水的污染等。