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。

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。

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。