清水下泄下游河道冲淤特性与演变特性

摘要：根据三峡水库蓄水以来荆江河段实测水沙、河道冲淤等实测资料，统计并分析了蓄水以来荆江河段河床冲淤变化及水位变化特点。

分析指出，三峡水库蓄水运用后，荆江河段来沙量大幅减少，总体冲刷量较蓄水前有所增大，且主要集中在枯水河槽，与航道条件密切相关的枯水河槽以上的滩地部分冲刷也有所增大；同流量下沿程水位均有发生不同程度的下降，其中，砂卵石河床段、临近城陵矶的荆江河段尾端，水位下降幅度较小，而紧邻砂卵石河床段的沙市附近水位下降幅度较大。

关键词：三峡工程荆江河床冲淤水位变化三峡工程是中国、也是世界上最大的水利枢纽工程，是治理和开发长江的关键性骨干工程，它具有防洪、发电、航运等巨大的综合效益。

但是，三峡水库的蓄水将改变坝下游河段的来水来沙条件，引起长距离的河床冲刷及水位下降，航道条件与河床冲刷关系密切。

荆江河段为长江干流重点浅滩水道密集的河段，自身演变较为复杂，且受三峡影响最早最直接。

因此，研究三峡水库蓄水后，荆江河段河床冲淤及水位变化特点显得尤为重要。

概况荆江河段位于长江中游，上起枝城，下迄洞庭湖出口处的城陵矶，全长约347.2km，以藕池口为界，分上、下荆江。

荆江北岸有支流沮漳河入汇，南岸沿程有松滋口、太平口、藕池口和调弦口（已于1959年建闸控制）分流入洞庭湖，洞庭湖又集湘、资、沅、澧四水于城陵矶处汇入长江，构成非常复杂的江湖关系，见图1。

上荆江为微弯河段，多弯曲分汊，长约171.5km。

枝城至江口段为低山丘陵区向冲积平原区过渡的河段，两岸多为低山丘陵控制，河岸稳定。

下荆江上起藕池口，下迄洞庭湖出口处的城陵矶，全长约175.7km。

历史上，下荆江蜿蜒曲折，易发生自然裁弯，河道摆动幅度大，为典型的蜿蜒型河道。

20世纪60年代末至70年代初，下荆江经历了中洲子（1967年）、上车湾（1969年）两处人工裁弯以及沙滩子（1972年）自然裁弯，使其河长缩短了约78km。

裁弯工程实施后，因下荆江不断实施河势控制工程与护岸工程，河道摆动幅度明显减小，岸线稳定性得到了增强。

明清黄河下游来水来沙与河床演变本文利用近500年历史水旱资料，分析明清黄河下游来水变化，、水沙组合序列，分析可能导致下游河床淤积的水沙组合样本。

认为径梳偏丰时，来沙相对增丰，与来水来沙周期变化相应，存在三个加积阶段，下游河床急速加积，河床演变剧烈。

一、明清黄河下游的来水来沙变化黄河下游来水、在超长系列里呈现出丰枯交替的周期变化。

下游的来沙，以三门峡站以上流域为主，河口至龙门区间、泾洛渭汾流域产沙量，占全河的90％以上。

：故利用三门峡站的多年天然径流2，粗估来水来沙的变化趋势和量级。

以三门峡以上41站在《中国近五百年旱涝图集》中逐年的旱涝等级，对三门峡站天然年径流计算分析，重建了近500年径流序列。

采用该序列作低通滤波处理，：认为50年滑动平均成果具有清晰的周期变化特征：分析来水变化趋势，认为明清黄河下游具有三个长周期(1479―1595年、1596―1782年、1783―1908年)，成果如图。

从B、C丰水时段图象看，似可进―步划分为四个准丰水段，其间还有两次短暂相对偏枯振动。

对复原的历史天然径流序列采用最大熵谱分析，成果显示存在23年的主周期、73年的次主周期，可能与天文一大气变化有关联。

研究认为明清时期的3次加积高潮，与A、B、C三个丰水时段大致同步(1534―1595、1643-1782、1798-1908年)，下游河道的堆积低谷又与枯水时段大致同步，定性地认识到丰水时期的来水，与挟带而来较多的泥沙及下游河床的堆积存在密切关联的特性。

造成下游河道堆积的泥沙，主要由大于0.05mm的粗颗粒所组成，主要来源于陕北黄土丘陵沟壑地区，来自河口镇至清涧河口之间两岸支流与无定河河口以下白宇山区的支流河源区。

利用500年水旱资料，以主要产沙区的榆林、延安二站资料，适当参考中游其它站区，认为榆林、延安的水旱等级，相应也显示了水力侵蚀产沙程度，定性地判别主要产沙区在中游地的相对侵蚀(粗沙)产沙程度，粗分为丰、中、少三中情况。

1
流域概况
清水河小流域位于豫西伏牛山东麓 , 地处暖温带
1985 年 该流 域 辖 4 个 行 政 村 , 33 个 居民 组 , 3 399 人。 粮食总产量 4. 35 % 105 kg 。平均单产 3 615 kg / hm 2 , 人均产粮 128 kg 。农业总产值 53. 1 万元 , 人均产值 156 万元, 人均纯收入 102. 6 元 , 是鲁山县 有名的贫穷山村。 自 1986 年开始, 实施清水河小流域综合治理开 发试点 , 结合试点小流域规划要求 , 确定了以暴雨中 心区水土保持生态修复模式化为手段, 以发展经济尽 快脱贫致富为目的的指导思想。经过连续治理 , 累计 完成治理面积 24. 44 km 2 , 占应治理面积的 98. 7% , 林草植被覆盖率由 40. 9% 提高到 93. 45% , 修建沟头 防护 113 处 , 新建石谷坊 2 151 座, 修复 7 030 座, 新 建淤地坝 382 道 , 修复加固 3 120 道, 修建顺河坝 6. 3 km, 扩大基本农田 26. 73 hm , 兴建人畜饮水工程 22 处 , 解决 饮水困 难 2 650 人 , 兴 修简易 公路 4 条 长 28. 3 km 。 总投工 46. 7 万个, 总投资 141. 7 万元 ( 含
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
投工折款 93. 5 万元 ) , 其中国家和地方投入占 30% , 群众自筹占 70% 。 2000 年被水利部、 财政部命名为 ∀ 全国第一批&十、 百、 千 示范小流域# 。
结合的典型。在比较平缓的坡段适宜发展板栗经济 林。茅栗嫁接板栗, 不破坏地表植被 , 只对嫁接植株 周围的高头树进行削枝透光, 使板栗嫁接苗成为优势 树种, 经过 3 a 左右时间的抚育管理, 即可形成板栗、 灌木、 草本混交林 , 生态修复效益良好。 ( 2) 水土保持功能高。其一, 由于生物群落自身 结构紧密, 乔灌草立体分布 , 主要树种和灌木、 草本植 物层次明显 , 地被物深厚, 林草覆盖率极高, 能够充分 发挥群体防护功能; 其二, 生物群落地域分布顺其自 然规律 , 山顶陡坡防护林、 用材林为水土保持生态建 设设立了第一道防线 , 对于拦截径流 , 涵养水源 , 减少 泥沙冲蚀, 削减洪峰起到了重要作用。 ( 3) 开发经济效益大。生物群落化寓于经济开 发基地建设 , 充分体现集中连片开发治理的原则 , 既 有利于营林管理 , 又有利于商品生产 , 为小流域治理 走上市场经济轨道打下可靠的基础。该流域已建立 起约 3. 3 hm 2 规模的用材林和 4 处经济林基地 , 初步 形成经济开发的支柱产业 , 经济效益日益提高 [ 2] 。 2. 2 工程体系标准化的模式 2. 2. 1 模式特点 ( 1) 具有层层设防, 节节拦蓄的防护体系。鉴于 该流域地处暴雨中心的特定条件, 依据水土流失的类 型、 程度及危害的特点 , 按照坡面到沟 道, 沟头 到沟 口 , 自上游到下游 , 先毛沟 , 后支沟 , 再经干沟到主河 道的顺序, 层层节节修建了各种拦沙蓄水防护工程。 在山顶坡面配合生物措施 , 修建鱼鳞坑、 水平阶、 水平 梯田, 支毛沟修建沟头防护 ( 含植物防护 ) 、 石谷坊、 淤 地坝、 排洪沟及沟底防冲林等设施。在干沟和主河道 两岸修建顺河堤 , 堤外营造护岸林带 , 形成完整的工 程防护体系。 ( 2) 具有严格规范的防洪标准。根据 ∀ 淮河流域 水土保持小流域综合治理试点实施办法# 所规定的工 程防洪标准 , 即坡面工程 10 年一遇 24 h 最大暴雨 , 沟道工程 20 年一遇 1 h 最大洪水的要求, 针对该流 域相应的雨强及暴雨量、 洪水量 , 对各类工程进行典 型设计、 施工, 从而达到防洪安全的标准。坡面工程 : 将 25 ∋以下的坡耕地改成石坎水平梯田。依据 (河南 省中小流域设计暴雨洪水图集) ( 1984 年 ) , 该流域十 年一遇 24 h 最大暴雨为 275 m m 。干砌石谷坊、 淤地 坝工程 : 一般建在毛沟和支沟上部、 支沟中下部和干 沟上中部。其防洪标准按 20 年一遇 1 h 最大洪水设 计 , 根据 ( 图 集) , 20 年 一遇 24 h 最大 暴 雨 为 345 m m, 雨强为 105 mm/ h。河道堤防工程: 在干沟下部 和主河道两侧修建顺河坝, 在确 保安全行洪的 前提 下 , 保护和扩大基本农田。顺河坝的坝体结构视河段

第 4 期水　利　水　运　工　程　学　报No. 4 2023 年 8 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Aug. 2023 DOI:10.12170/20221130002曹双，程龙，李洁，等. 2020年流域性大洪水下长江下游干流河道演变分析[J]. 水利水运工程学报，2023（4）：1-11. （CAO Shuang, CHENG Long, LI Jie, et al. Analysis of evolution in the lower Yangtze River under the effect of the great basin flood in 2020[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023（4）: 1-11. （in Chinese））2020年流域性大洪水下长江下游干流河道演变分析曹双，程龙，李洁，罗红雨(长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局，江苏南京 210011)摘要: 自2003年三峡水库蓄水以来，长江下游水沙特性发生了显著变化，2020年夏长江流域发生了流域性大洪水。

在分析三峡水库蓄水以来长江下游水沙特性变化的基础上，结合2020年洪水期的水情、沙情，利用实测河床地形及大断面资料，分析长江下游干流湖口至江阴多年河道冲淤特性，探讨2020年洪水作用下长江下游河床冲淤变化及河势演变特性。

研究表明：自三峡水库蓄水以来，长江下游年均径流量变化较小，输沙量锐减，水沙关系发生明显改变；湖口至江阴河段1998—2006年有淤有冲，2006年后呈单向冲刷状态，且滩槽普冲，在2020年流域性大洪水作用后，长江下游河道延续这一冲刷特征，冲刷强度明显增强，各水位河槽冲刷强度为2016—2020年平均值的2.0~2.8倍；大通以上河段冲刷强度小于下游河段；长江下游分流格局总体稳定，但铜陵河段成德洲汊道有主支汊易位趋势，多次测得右汊分流比超过左汊；扬中河段支汊发展，分流比呈持续微增趋势；河势总体稳定，尚有多个江心洲边滩冲刷明显，铜陵沙首度出现撇岸切滩现象，扬中等局部江段江心洲高滩陡坎有条崩发生；河床纵向仍有冲刷，河道束窄段横断面形态进一步窄深化。

黄河下游2000～2015水沙变化及河道冲刷特征小浪底水库运用初期，黄河流域历经枯水少沙系列年，大洪水较少；一般情况下水库下泄清水，洪水期间水库以异重流为主排出细泥沙，进入下游河道的泥沙明显减少。

2000～2015年，黄河下游河道发生了持续冲刷，累计冲刷泥沙量为8.895亿m3，河道淤积萎缩的局面得到有效遏制。

标签：黄河下游；小浪底水库；河道冲刷；调水调沙1、黄河下游水沙变化过程2000～2015年，年均进入下游水量223.10亿m3，较多年均值偏少44%，年均进入下游沙量0.648亿t，较多年均值偏少94%，属于枯水枯沙系列。

其中汛期平均水沙量分别为82.10亿m3 和0.63亿t，较多年同期均值分别偏少62%和94%。

年平均含沙量 2.9kg/m3，汛期平均含沙量7.7kg/m3，与多年年均值（29kg/m3）和多年汛期均值（48kg/m3）相比，大幅度减少。

2000～2015年，汛期下游水流过程以1000 m3/s流量级以下的小流量为主。

汛期花园口小于500m3/s流量级的历时为49.7d；500～1000 m3/s流量级为51d。

小浪底水库运用初期（1999～2015年），花园口洪峰流量大于2000 m3/s的洪水仅16场，年平均仅2.4场，较多年平均偏少60%；洪峰流量大于4000 m3/s的洪水没有一场，多年平均3.6场，洪水场次明显偏少。

七年中花园口最大洪峰仅3970 m3/s，洪峰流量减小明显。

2、黄河下游河道冲刷特征2000～2015年，水库除调水调沙和洪水期间外，以下泄清水为主，下游河道全程持续冲刷，河道淤积萎缩的局面得到有效遏制。

根据实测大断面资料计算，16年下游累计冲刷量为8.895亿m3，其中汛期冲刷量为5.993亿m3，占全年冲刷量的67%，14次调水调沙冲刷1.954億m3，占汛期冲刷量的33%。

16年中，除2002年调水调沙期间滩地淤积0.477亿m3外，其余冲淤均发生在河槽。

青溪水电站大坝下游河床冲刷分析与研究
张从联 黄智敏 江洧
（广东省水利水电科学研究院，广州，510610）
摘 要：青溪水电站溢流坝段采用面流消能工，运行十多年来下游河床冲刷较严重，本文通过对该电站泄洪资料、 下游河床实测地形资料的统计分析，并通过判别面流流态初步验算与冲刷坑冲刷深度估算，认为影响下游河床冲 刷的主要因素为泄洪闸部分闸孔闸门集中大开度开启，其次，下游河床下切水位下降导致面流流态发生了较大的 变化，甚至无法保证面流流态的形成是下游河床形成冲刷的另一个因素。 关键词：面流消能 河床冲刷 闸门运行
据表 3 和表 1 中的实际下游水位情况可以看出，随着下游河床下切导致下游水位降低，发生
面流流态保证区的下限水深也有所降低。在渲泄小流量洪水时，如果闸门为单孔以较大开度开启
而导致鼻坎单宽流量较大，达到所需面流流态的区界水深较深，而实际的下游河道水深较浅，无
法满足保持面流流态的水深，则无法保证面流流态的形成，从而可能会出现淹没底流或挑流等不
3.1 泄洪资料 青溪水电站 1992 年 12 月第一台机组发电，
溢流坝泄洪弧形闸门于 1993 年 1 月正式运行参 与泄洪。因该电站是一个以发电为主的低水头日 调节径流式电站，泄洪闸启闭较为频繁，表 1 选
0.38 78.0
9.32
坝 轴 线
75.60 73.0 1:1
25.96
76.50 75.20 R24.42
—
—
3#闸孔下游 0+058 39.1
25
1:10
和第二区界水深进行了计算（第一区界水深
80
是指发生自由面流流态的最小下游水深；第二区界水深定义为从自由面流或混合面流转变为淹没 混合面流的最小下游水深），公式（1）～（2）即为计算第一、二区界水深的方法（此公式在下游 有水平护坦的条件下适用）。

河流动力学
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29
泥沙的粒径（续）
对较粗的天然沙粒测量成果的统计分析表 明，沙粒的中轴长度，和其长、中、短三 轴的几何乎均值(即等容粒径)接近相等且 略大
对于粒径在0.062~32.0mm之间的沙粒，一 般采用筛析法
用筛析法量得的粒径应相当于各粒径组界 限沙粒的中轴长度。可以近似地看成等容 粒径，或者直接称为筛径
河流动力学
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32
河流动力学
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33
三、泥沙的空隙率
孔隙率：泥沙中孔隙的容积占沙样总容积的百分比称为孔隙率
• 泥沙孔隙率因沙粒的大小及均 匀度、沙粒的形状、沉积的情 况以及沉积后受力大小及历时 长短而有不同。
• 对各类泥沙孔隙率一般为 粗 沙 ： 的 孔 隙 率 39 ％ ～ 40 ％ ， 中沙：41％-48％，
不同粒径级的颗粒具有不同的矿物组成 不同粒径级的颗粒具有不同的物理化学特性
河流动力学
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26
河流泥沙的几何特性
河流动力学
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27
泥沙的粒径
泥沙的几何特性系指泥沙颗粒的形状和大小， 或者说泥沙颗粒的形状与粒径
泥沙的粒径
泥沙的粒径是泥沙颗粒大小的量度
所谓等容粒径，就是体积与泥沙颗粒相等的球体的 直径。设某一颗沙的体积为v，则其等容粒径为， 单位mm
河道水流和泥沙的一般特性
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1
河道水流的一般特性
河流动力学
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2
河道水流的基本特性
天然河道中的水流属于明渠流，在很多情 况下可以沿用水力学中明渠流的有关结果
二相流特性 三维性 不恒定性 非均匀性
河流动力学
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3

（4）结冰期有无或长短（最冷月月均温），水能蕴藏 量（由流域内的地形、气候特征决定）。
§1-2 河道水流的运动结构
一、河道水流的基本特性 河道水流是在河谷地质、地貌与水文条件的作用下而构 成它的特性的，人为因素也可能给予程度不同的影响。这 种基本特性可以概括为以下几点。 （1）河道水流的二相特性
Hack发现河流某一控制点以上的干流长度与该点 以上流域面积之存在如下关系：
L =1.27F0.6
流域几何特征 表示流域整体外形特征的还有：
形态要素：
流域圆度： 流域狭长度： 流域对称指标：
R f Au / L
2 f
Ac—与流域具有同 一周长的圆面积
Rc Au / Ac
Re Dc / L f
紊源除了普通意义的粗糙边璧外还包括河势河相成型淤积体河底或河岸的7513一河床床面水流阻力的分解冲积河流阻沿程阻力河底的床面阻力沙粒阻力沙波阻力河岸边壁阻力局部阻力源于河流平面形态特征阻力如主流线的摆动河弯河谷的突然扩宽等源于个别特大粗糙的阻力如孤石小7613河道水流中的阻力损失二明渠二维水流的阻力损失表达方式对于恒定均匀的明渠流动可以用水流的能坡断面平均流速水力半径和反映边壁粗糙状况的阻力系数这四个物理量建立水流的断面平均流速公式也可以称为阻力方程
（3）紊流理论发展
1883年，O.雷诺发表了他观测层流及紊流流态的文章，并于1894年推导
出索流时均流动的基本方程——雷诺方程式。
20世纪20年代以来，发展了各种半经验理论和各种紊流模型，从而对紊 流问题可进行定量的分析。
从30年代起，紊流统计理论，特别是G.I.泰勒的均匀各向同性紊流理论
得到了发展； 40年代苏联的A.H.科尔莫戈罗夫提出了局部各向同性紊流理论。

河道冲淤演变与治理技术研究河道是地球上重要的水系之一，承载着降雨和融雪的径流，为人类提供着水资源。

然而，由于一系列的人为和自然因素的影响，河道容易发生冲淤现象，导致水流混乱，水质恶化，甚至引发洪涝灾害。

因此，研究河道冲淤演变及其治理技术至关重要。

河道冲淤演变是指河流在长期的水动力作用下，由于沉积和冲刷的不均匀分布，导致河道纵剖面和横剖面的变化。

河道冲淤过程涉及多种因素，包括沉积物的供应、河床和河岸的抗冲性能、水动力条件等。

了解这些因素和过程对河道冲淤演变的影响，可以为治理提供科学依据。

治理河道冲淤的技术研究是为了减轻冲淤带来的不利影响，并最大限度地维护河流的生态环境。

治理河道冲淤主要包括传统的机械疏浚、毁坏性疏浚和生态疏浚等方法。

机械疏浚是河道冲淤治理中最常用的一种方法。

它采用机械设备将底泥和浮渣清除出河道，以恢复水系的通航能力和水质。

机械疏浚技术可以有效地排除淤泥，恢复河道的正常水流，但同时也会对生态环境造成一定的破坏。

毁坏性疏浚是相对于机械疏浚而言的一种较新的治理方法。

它通过破坏原河床和河岸的结构，使淤积物自然地排除。

毁坏性疏浚在河道冲淤治理中的应用尚处于试验阶段，需要进一步的研究和实践来评估其效果和影响。

生态疏浚是一种倡导生态恢复和环境友好的治理方法。

它通过调整河道水流和植被布局，提高河道的自清能力和抗冲能力，促进河流的自然恢复。

生态疏浚可以减少对生态环境的破坏，提高河道的生态功能，但其治理效果需要长期观测和评估。

除了上述治理方法外，还可以结合一些先进的技术手段来辅助河道冲淤的治理工作。

例如，遥感技术和地理信息系统可以提供高分辨率的河道冲淤监测数据，辅助决策制定和治理工作的实施。

计算机模拟和数值模型可以模拟河道冲淤的动态过程，预测治理效果，并优化冲淤治理方案。

综上所述，河道冲淤演变与治理技术的研究对保护河流生态环境、预防洪涝灾害具有重要意义。

在冲淤治理过程中，我们需要综合考虑机械疏浚、毁坏性疏浚和生态疏浚等不同的治理方法，并结合先进的技术手段，以实现最佳的河道冲淤治理效果。

作 者 简 介 ： 燕 菁 ， ， 授 级 高级 工 程 师 ， 要 从 事 河道 泥 沙 分析 研 究工 作 。 Ｅ—ｍ ｉ ｚａｇｊ ｈ．ｏ 张 女 教 主 ａ ：ｈｎｙ＠ｗ ｒｃｒ ｌ ｎ
第２ ４期
张燕 菁 ， ： 外典 型水 利枢 纽 下 游 河 道 冲 淤 演 变 特 点 等 国
国外 典型 水 利枢 纽 下 游河 道 冲淤 演 变 特 点
张 燕 菁 ， 春 宏 ， 延 贵 胡 王
（ 国水 利 水 电 科 学研 究 院 国 际泥 沙 研 究 培 训 中心 ， 京 １０ ４ ） 中 北 ０ ０ ８
摘 要 ： 利 枢 纽 的 修 建 将 引起 下 游 河道 水 沙条 件 的 变化 ， 水 尤其 是 水 利 枢 纽 对 河 流 泥 沙 的拦 蓄 作 用 ， 打破 了下 游 河 道 原 有 的 相 对 平衡 状 况 。为 适 应 新 的 水 沙 奈件 ， 道 将 发 生 冲 淤调 整 ， 致 下 游 河 势 、 型 变 化 ， 下 游 河 河 导 河 对
道 的 防 洪及 航 运 等 产 生较 大的 影 响 。 对 国外 典 型 水利 枢 纽 修 建 后 下 游 水 沙 条 件 变化 特 点 、 游 河道 的 冲 淤 演 下 变特 点 、 河势 与 河 型 的 变化 等进 行 了 分析 研 究 。研 究 结 果 表 明 ： 利 枢 纽修 建后 ， 游 河 道 普遍 具有 冲刷 降低 水 下 的趋势 ， 下游 河 道 的 冲 淤 变 化 、 势 及 河 型 的 变化 受 河岸 与 河床 组 成 、 河 河道 平 面形 态及 水 库 运 行 方 式 等 多 因素
７ ７
量变 幅减 小 。
年 坝下 游 １ ６ｋ 区 域 内 冲 刷 约 ３５ ０万 ｍ ， 下 游 ５ ｍ ６ 坝

２２ 水位 普遍 降 低 ．
比较２Ｏ 年汛后与小浪底水库运用前的 １９ Ｏ４ ９９年汛后同
流量 水位变化情况可 以看 出（ １ ， 图 ） 各站 同流 量水 位均 降低 。
时比较短， 花园口以下各站该流量级历时仅占汛期总天数 的
１ ％左右 ， ０ 主要发生 在 ２０ ０ ２～２ ０ ０ ４年 ３次调 水调 沙试 验、０ ３ ２ ０ 年秋汛洪水和 ２０ ０ ４年洪水期 间。３０ ０ｍ ／ 以上 的流量更 少 ， ０ ｓ 仅花园 口和艾 山分别 出现了 ２ｄ３ｄ 、 。
（ 利津 ） 水量 的大 幅减少 ， 年均仅为 １４２ ｍ ， 多年均值 偏 ０ ． 亿 较
少达 ８ ％ ， ２ 超过下游来水量 的偏 少程度 。
２ １ 河道 沿程 冲刷 ．
根据下游淤积大断 面测 验成果 计算 ，９ ９年 ｌ １９ １月 一２ ０ ０４
１２ 洪水 过程较 少 ， ＿ 洪峰 流 量偏小
８％ ， ０ 特别是夹河滩以上河段冲刷量达 ４ ６９亿 ｍ ， ．９ 占冲刷总
量 的 ７ ％ ； 山 以下 河 段 冲刷 ０ ９４亿 ｍ ， 冲刷 总 量 的 ２ 艾 ．６ 占
１３ 小流 量历 时长 ． 大流 量较 少 ． 中、
小浪底水库运用 以来汛 期下 游水 流过程 以 １ ０ ｓ ０ｍ ／ 以 ０ 下 的小流量为主。各水文站 １ ０ ３ｓ ０ｍ／ 以下流 量级 的历 时 占 ０
２ 河道冲淤特点
小浪底水 库初期运用 ５年来基本 以清水下泄为 主 ， 下游河
下游小浪底一利津河段年均引水量为 ６ ． 亿 ｍ ， ８７ 占进入
下游 水量 的 ３％ 。大量 引水 与来水量 偏少 导致进 入河 口地 区 ３
道发生了一定程度的持续冲刷， 河道淤积萎缩的局面得到了有

第 44 卷 第 23 期 2013 年12 月
文章编号： 1001 － 4179（ 2013） 23 － 0022 － 07
人民长江 Yangtze Ｒiver
Vol． 44，No． 23 Dec． ， 2013
长江中下游河道演变规律及冲淤预测
姚 仕 明1，2 ，卢 金 友1，2
（ 1． 长江科学院 河流研究所，湖北 武汉 430010； 2． 水利部 江湖治理与防洪重点实验室，湖北 武汉 430010）
收稿日期： 2013 － 11 － 16 基金项目： 国家自然科学基金资助项目( 51379018，51339001) 作者简介： 姚仕明，男，副所长，教授级高级工程师，主要从事河道泥沙方面的研究工作。E － mail: yzhshmq@ 163． com
第 23 期
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
姚仕明，等： 长江中下游河道演变规律及冲淤预测
摘要： 在自然因素与人类活动的共同作用下，长江中下游干流河道的边界条件与来水来沙条件已发生了显著
变化，河道演变呈现出一些新的特点。在总结分析人类活动影响下长江中下游干流河道演变主要规律的基础
上，结合数学模型计算与实体模型试验的成果，预测了长江中下游河道宜昌至大通河段的冲淤过程、分布及河
势变化趋势，指出下阶段需进一步研究的相关课题。研究成果可供深入研究长江中下游河道演变及相关工程
宜枝河段剧烈冲刷引起该河段的洲滩总体呈现萎 缩状态，深槽变化较洲滩变化更为剧烈，深槽变化以范 围扩展和槽底高程降低为主，深泓纵剖面平均冲刷下 切 3． 8 m，断面宽深比减小。伴随河床冲刷，床沙粗化 明显，床沙的 d50 由 2003 年 11 月的 0． 638 mm 增大到 2012 年 10 月 的 23． 59 mm，根 据 泥 沙 起 动 公 式 计

考前每日练水库运行”清水“下泄对河段的影响导读地理蹊不搬运题目，而是解读题目中的知识含义。

答案与解题思路已改在题组说明里给出。

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2018.3泉州质检长江流域某河段受上游水库运行、“清水”下泄影响，近年来枯水期最低水位呈下降趋势。

图3示意该河段及河段内2个水文站的横断面（河床剖面），据此回答9～11 题。

9.造成该河段枯水期最低水位下降的主要原因是A.上游水库蓄水 B. 河段蒸发加剧C.河流下切侵蚀 D.流域降水减少10. 上游水库建成后，该河段枯水位下降，河段内沉积物颗粒数量和平均粒径的变化分别是A.增多增大 B.减少增大C.增多减小 D.减少减小11.该河段枯水期常出现新增浅滩碍航现象，为维持枯水期河流航道的正常运行，可采取的措施是A.丰水期放水冲淤，拓展航道宽度B.流域内植树造林，减少泥沙淤积C.跨流域调水入江，增加河流流量D.加固河漫滩边坡，稳定航道宽度解题说明本题组以长江流域某河段受上游水库运行及“清水”下泄影响，近年来枯水期最低水位呈下降趋势为背景材料。

以河段枯水期最低水位下降的主要原因、上游水库建成后该河段内沉积物颗粒数量和平均粒径的变化、该河段枯水期常出现新增浅滩碍航现象影响航道的正常运行为切入点，考查自然地理环境的整体性、河流建水库对下游的影响、外力作用对河流沉积物的影响等相关知识及获取与解读信息、探究与论证地理问题的能力。

题组难度较大，本题组对解题者的地理综合思维能力要求较高，解题者要能将静态的信息表达转化为动态的地理现象过程，题中涉及到的大多为知识的拓展性应用，很多的知识对解题者来说可能属于新知识，比如”清水“下泄这个新的名词，小蹊个人认为题干信息里如果能给予说明，题意中给予铺阵，这样解题者就可由规定考点或课本上的知识内容理解这一新的内容了；另外这个河段应该明确的指出是水库以下一定范围以内（紧临水库下游的一段）会更加精确，否则的话超过了一定范围又会出现了淤积。

原预测值; ③ 荆江三口洪道由蓄水前的淤积转为冲刷; ④ 洞庭湖淤积速度大为减缓，鄱阳湖受河道采砂等影
响，总体由淤积转为冲刷; ⑤ 长江中游河、湖泥沙冲淤格局发生调整，三峡水库蓄水前长江中游河、湖呈淤积
状态，蓄水后则呈冲刷状态。
关 键 词： 水沙变化; 泥沙冲淤格局; 长江中下游; 三峡工程
中图法分类号： TV152
2 35800 8360 － 77 0． 009 0． 043 0． 017 － 9 40900 9620 － 76 0． 012 0． 014 0． 012 － 6 39800 11400 － 71 0． 010 0． 014 0． 021 － 7 42700 14500 － 66 0． 009 0． 008 0． 011
图 1 不同时段三口分流、分沙情况
1． 2． 2 年内变化
下荆江裁弯后，三口分流比减幅随流量而增大，如 当枝城站月均流量分别为 10 000，20 000，25 000 m3 / s 时，1973 ～ 1980 年荆江三口月均分流比分别为 9． 3% ， 19． 6% ，23． 9% ，较 1956 ～ 1966 年 分 别 减 小 了 9． 4， 12． 0，12． 7 个百分点，三口枯季断流时间也逐渐增多， 之后减幅逐渐减小。三峡水库蓄水后同流量下分流比 变化不明显（ 见图 2） 。
注: ① 变化率为 2003 ～ 2012 年均值与 2002 年前均值的相对变化，汉口
站为 1952 ～ 2002 年，大通站为 1950 ～ 2002 年; ② 悬移质泥沙中值
粒径多年平均值统计年份: 宜昌、监利站为 1986 ～ 2002 年; 枝城站
为 1992 ～ 2002 年; 沙市站为 1991 ～ 2002 年; 螺山、汉口、大通站为

长江武汉河段（下段）河道演变分析【摘要】本文根据实测水文河道资料，分析了武汉河段（下段）河势的近期演变。

通过深泓平面变化、纵向变化、洲滩变化、河床形态变化、冲淤变化等几个方面分析，得出结论：综合历史变迁和近期河床演变过程，在上游来水来沙及边界条件不发生重大改变的情况下，本河段仍将保持现有河势；受三峡工程蓄水影响，一定时期内本河段河床可能发生冲刷。

受两岸节点以及防洪工程等边界条件制约，河段河型将维持较长时间，总的河势格局不会发生大的变化。

【关键词】武汉河段；河道演变；水文河道资料1 概况长江武汉河段上起武汉市汉南区纱帽山，下迄新洲区阳逻镇，全长70.3km。

其中纱帽山至龟山为顺直分汊河段，长约35km；龟山至阳逻为微弯分汊河段，长约35.3km；武汉长江大桥以下1.8km左岸有汉江入汇，入汇口以下是汉口边滩；距武汉长江大桥以下7.0km处建有长江二桥，再向下游是天兴洲及其分汊河段，其中右汊南岸有青山边滩，1998年大洪水后边滩消失。

武汉河段中段有龟、蛇二山锁江，下段有青山、阳逻十里山以及白浒山等天然节点控制。

主流自沌口走白沙洲左汊，过龟、蛇山节点，沿武昌深槽下行，平顺进入天兴洲右汊，其左、右汊在洲尾水口附近汇合后，经左岸阳逻下行至龙口折向右岸，然后沿右岸进入牧鹅洲水道。

图1.1 为武汉河段（下段）河势图。

图1 武汉河段（下段）河势图2 深泓平面变化本文将该河段分成三段进行分析，一是三十七码头至天兴洲洲头段，该段历年深泓线偏靠右岸，平面摆动较小，但是深泓线分汊点及过渡段深泓线的变化较大，其变化规律与天兴洲洲头的淤积发展或冲刷回缩相关，随着天兴洲洲头护岸工程的逐步完成，加强了对河势的控制，洲头部位河床冲淤变化较小，左右汊分汊点位置基本稳定在丹水池附近。

二是天兴洲分汊段，天兴洲左汊系弯曲汊道，历史上处于主汊地位，目前为支汊。

左汊深泓线自进口至出口紧贴左岸，符合弯道水流运动规律，近四十年来左汊淤积萎缩，河床升高，原有的深槽淤积成为浅段，流路不集中，导致深泓线的局部摆动。

河流冲刷特征及河道演化规律分析随着地质和气候的变化，河流在地表形成了丰富多样的地貌。

其中，河流冲刷是河流演化的重要过程之一，对水沙输运、沉积、河道形态和生态环境等都有着重要的影响。

本文将探讨河流冲刷的特征及河道演化的规律。

河流冲刷是指水流对岸壁或河床的侵蚀作用。

河流冲刷主要通过水流的力量和冲击力来进行，其特征有以下几点。

首先是河流的挟带力。

河流冲刷过程中，水流会带走大量的沉积物，这些沉积物在河道中被搬运和扩散。

其次是河流的剪切应力。

河流中的水流会对河床施加剪切应力，使河床表面的沉积物被剥蚀。

此外，河流冲刷还与河流的流速、流量和沿程坡降等要素有关。

根据河流的形态和特征，我们可以将河道演化分为三个阶段：青年河、壮年河和老年河。

青年河是指河道初形成阶段，此时河道的形态特征是陡峭的峡谷和坡降较大的河床。

由于水力劈裂和侵蚀的作用，河床表面的岩石和沉积物被迅速剥蚀，河道逐渐变深变宽。

随着时间的推移，河床逐渐平缓，形成壮年河。

壮年河的特点是河道逐渐变得宽广，河床相对平坦，水流能量相对较为稳定。

在这个阶段，河流的侵蚀和沉积趋于平衡。

最后，随着河流的进一步演化，河道逐渐形成老年河。

老年河的特征是河道平坦缓和，河床上的沉积物较为丰富。

河道演化规律的研究是地质学和地貌学中的重要课题。

通过对不同时期和地区河道形态特征的研究，可以分析河流冲刷的机制和规律。

一方面，河流冲刷是自然地理环境的动力学过程，也是人类活动的重要影响因素之一。

研究河流冲刷特征和河道演化规律，可以为河流的保护和治理提供科学依据。

另一方面，河流冲刷和河道演化也对人类活动产生了重要影响。

河流冲刷导致岸边土地的侵蚀，对沿岸居民和农田造成了威胁。

同时，河道的变化也影响到航道的通行和水资源的分配。

为了预测和管理河道的演化过程，研究者们提出了许多河道演化模型和方法。

其中，最常用的方法是基于河床泥沙输运和侵蚀速率的公式。

通过测量河流的水位、流量和沉积物浓度等参数，可以计算出河道的侵蚀和沉积速率，有助于预测河道的变化趋势。

取决于水量、流量，而且与泄水时间的长短联系紧密。根据三 门峡和小浪底两水库下泄清水期间的实测资料…，绘制黄河下 游不同河段单位水量冲刷量与流量级的关系，然后按两个水库 下泄清水期的平均流量计算两个时段沿程各河段的冲刷量（其 中河床质干容重按１．５ ｔ／ｍ３计），结果见表１。
表ｌ 水库下泄清水期间各河段冲刷■ 亿ＩＴｌ３
之１９９７年１１月一２００４年４月利津河段连续３次挖河疏浚固 堤，使利津站水位下降了０．６／ｎ，利津水位降低产生的溯源冲 刷，增大了山东河段的清水冲刷效果。
ｎ１３／ｓ，７月３—１３日出库流量
ｍ３／ｓ。８月下旬渭河和北洛河发生了一次高含
３结语
（１）三门峡与小浪底水库下泄清水期间，进入下游河道总 水量差别不大，利津站的输沙率也差别不大。 （２）小浪底水库下泄清水期的相对冲刷效果优于三门峡水 库下泄清水期的相对冲刷效果，这与小浪底水库调水调沙和河 口演变引起的溯源冲刷关系密切。 （３）艾山以上花园口、夹河滩、高村和孙口站两个下泄清水 期的水位下降值差别不大，泺口和利津站在小浪底水库下泄清 水期的水位下降值明显大于三门峡水库下泄清水期的水位下 降值。 为了进一步改善下游河道的冲刷效果，建议：①在完善防 洪预案的同时，加强以下游河道减淤为目标的淤滩刷槽可行性 和冲刷效果研究；②结合下游标准化堤防建设、河道整治工程 建设和滩区建设，持续进行挖河疏浚、挖河固堤、挖河淤洼工 作；③在近期完成河口段堤防加固和河道整治工程的同时，疏 浚拦门沙，并根据尾闾河段的摆动情况，有计划地人工干预改 汉，缩短流路长度，扩大黄河口堆沙范围。
了０．０２ ｍ，对山东段清水冲刷效果影响不大；１９９９年１０月一
参考文献：
［１］黄河水利科学研究院．２００４年黄河河情咨询报告［Ｍ］．郑州：黄河水利出版