三峡蓄水后宜昌河段河床演变分析

健康长江长江中下游干流与荆江河道治理2007-6-19 来源：长江水利网长江中下游干流河道全长1 893千米，从宜昌到鄱阳湖口为中游，长955千米；湖口以下为下游，长938千米。

沿江两岸有众多支流汇入。

干流流经湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海等6省（直辖市）。

长江中下游干流河道，按照河势河型和控制节点，划分为33个河段，根据河段的重要性和治理的迫切性将33个河段分为三类。

第一类，现有重要堤防、城市、港口和重点工程，在国民经济建设中有重要作用，需要抓紧解决在防洪与航运方面存在问题的河段。

计有上荆江、下荆江、岳阳、武汉、九江、安庆、铜陵、芜裕、马鞍山、南京、镇扬、扬中、澄通、长江口等14个河段。

第二类，在防洪、航运或其他方面存在较突出，需要进行整治的河段。

计有陆溪口、簰洲湾、团风、戴家洲、龙坪、马垱、东流、太子矶、贵池、黑沙洲等10个河段。

第三类，河势基本稳定，存在问题不突出，或虽有某些问题但可暂缓进行整治的河段。

计有宜昌、宜都、嘉鱼、叶家洲、黄州、黄石、田家镇和大通等9个河段。

长江中下游干流河道在一定的水流泥沙条件与河床边界条件相互作用下，岸线常发生崩岸；岸线的崩退不同程度地改变了河道的平面形态，引起上下游河势的调整，给防洪安全和两岸经济发展带来严重影响。

新中国建立初期，长江中下游干流河道基本处于自然演变状态，主流摆动，河势变化十分剧烈，在1 893千米长的河道中，两岸崩岸线长达1500千米，严重威胁着两岸人民生命财产的安全，制约了沿江经济发展。

新中国成立以后，在中央及各级政府的领导下，积极开展了长江中下游河道的治理工作。

据不完全统计，到1998年大水以前，长江中下游护岸累计完成总抛石量约6687万米3，沉排约410万米2，修建丁坝685座。

累计护岸总长度约1189千米。

通过这些治理，初步形成了长江中下游干流河道护岸工程体系，对稳定河势、保障沿江地区的防洪安全发挥了重要作用。

1998年、1999年长江连续发生大洪水，在连续大洪水的作用下，工程破坏较为严重，中下游沿岸出现了不少险情。

三峡水库蓄水后宜昌一杨家脑河段冲刷及粗化刘怀湘;徐成伟【摘要】水库蓄水引发的下游河道再调整,对河流未来演变与人类活动均有重要影响.根据现场实测水文、地形与床沙资料,对三峡蓄水后下游宜昌-杨家脑河段的河床冲刷下切、粗化等现象进行了统计分析.结果表明,三峡水库蓄水后导致宜昌相同来流情况下来沙剧减,这是导致研究河段冲刷的根本原因.2002-2006年间主要冲刷区逐年下移,冲淤幅度逐渐变小.而2006年汛末与2008年汛末三峡水库水位的抬高均导致冲刷量的突增.2002-2006年各河段曼宁糙率值逐步增大,尤其是坝下河段.床沙组成中卵石含量迅速提高,坝下河段河床中值粒径亦明显增大,而枝城以下河段不明显.这种上、下游河段粗化过程的差异性与河道冲淤、糙率变化是一致的.%The readjustment of reservoir-downstream channels is important to both local fluvial morphology and human activities. According to the observation of hydrology, landform and riverbed sediment, this study analyzed the scour, incision and bed matenal armoring of Yichang-Yangjianao channel, which is located at the downstream of the Three Gorges project (TGP). The results show that the incoming sediment of Yichang station is significantly decreased due to TGP impoundment, thus the study channel is scoured. The main erosion zone moved downwards every year and the scouring amount reached its peak in 2006 and 2008, when the reservoir stage was raised. The roughness coefficient increased during 2003 to 2006 (the near-dam section especially). The proportion of cobbles on bed increased and the median diameter in the near-dam section also increase obviously, while the median diameter downstream ofZhicheng just changes slightly. The difference between the upstream and the downsteam in bed material armoring is coherent with the tendency in distribution of both scouring amounts and roughness coefficients.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】7页(P57-63)【关键词】三峡水库;侵蚀冲刷;河床粗化【作者】刘怀湘;徐成伟【作者单位】南京水利科学研究院水文水资源及水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;南京水利科学研究院水文水资源及水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029【正文语种】中文【中图分类】TV147.5水利枢纽的建设拦蓄了上游来流中的泥沙，常常引起坝下游河道的冲刷［1］.由此带来的河床下切、水位下降等问题对河流的未来演变以及人类活动如航运等均有重要影响，因此得到了学者们的广泛关注［2－3］.葛洲坝枢纽自1973年兴建以来，即由于坝下游河段冲刷下切使得沿程中、枯水位下降.1973—2003年间，宜昌枯水位比葛洲坝枢纽设计水位累计下降了1.24 m(对应流量4000m3/s)，直接影响到下引航道的通航条件.随着三峡水库的蓄水运用，该河段将可能再次发生长时期、长距离的剧烈冲刷，带来新的河流治理与工程问题.因此，本研究根据相关实测水文、地形、床沙资料，针对三峡水库2003年蓄水后宜昌—杨家脑河段冲淤情况、河床糙率及床沙粗化等方面的变化进行了分析.宜昌—杨家脑河段河势与固定断面布置如图1所示.整个河段从上游至下游可大致划分为宜昌河段、宜都河段与枝江河段.其中，宜昌至枝城段(含宜昌河段与宜都河段)为顺直微弯河型，流经低山丘陵地带，是长江由山区性河流向冲积平原河流的过渡地带.河道有一定的摆动，有阶地和边滩发育.枝城至杨家脑段(枝江河段)则处于上荆江的上段，为弯曲分汊河型，存在关洲、董市洲等分汊河段.图1 宜昌—杨家脑河段观测断面及主要水文站分布Fig.1 Observation sections and hydrologic stations in Yichang-Yangjianao reach1 水沙过程变化宜昌站为本河段控制水文站.根据图2中对三峡水库蓄水前后多年平均(1981—2002年)水沙资料的对比统计，可见除2006年外宜昌站径流量在三峡水库蓄水前后变化不大，2003—2008年径流量为4001～4593亿m3，与多年平均(1981—2002年)相比，年径流量仅减少约5%，而2006年径流量明显偏少，仅有2849亿m3，减少了34.4%.宜昌站年输沙量在三峡水库蓄水后减少较多，2003—2008年输沙量为3224～10985万t，与多年平均(1981—2002年)相比，年输沙量减少了约80%，2006年输沙量尤其偏小，仅有908万t，减少了98.0%.上世纪90年代以来长江上游来沙已不断减少，但即使如此，三峡水库蓄水前的1981—2002年宜昌站年输沙量仍有4.59亿t，可见三峡水库的修建拦蓄了大量泥沙，使得宜昌站输沙量相比天然水平大幅度减少.2003—2007年，宜昌站沙质推移质(距多年平均)分别为:25.8 万 t(－81.4%)，30.3 万 t(－78.1%)，24.7 万t(－82.2%)，3.7 万 t(－97.3%)和15.4 万 t(－88.9%);卵石推移质(距多年平均)分别为:0.221 万 t(－99.1%)，0.186 万 t(－99.3%)，0.913 万 t(－96.4%)，0(－100.0%)和0.548 万 t(－97.9%)，多年平均资料统计年限为1981—2002年.从以上宜昌站的统计来看，与悬移质相比，推移质输沙量的减少百分比更大，特别是卵石推移质.宜昌站沙质推移质输沙量2003—2007年间多在15.4～30.3万 t之间(除2006年仅3.7万t)，较多年平均减少78.1% ～88.9%.而宜昌站卵石推移质输沙量2003—2007年间降至0.913万t以下，2006年甚至未采集到卵石推移质.因此，三峡工程的兴建，给宜昌—杨家脑河段的水沙过程变化带来了极大的影响.特别是宜昌站上游来沙量明显减少，而径流量相对变化不大，这是造成本河段冲刷的源动力.图2 宜昌站年径流量与年输沙量变化Fig.2 Variation of annual runoff and annual sediment yield at Yichang station2 沿程冲淤强度分布根据2002—2006年间宜昌—杨家脑河段沿程的固定断面测量资料，结合水面线分析可计算宜昌—杨家脑河段在不同流量级别的水位下，沿程断面的冲淤情况.图3给出宜昌流量为40000m3/s对应多年平均水位以下河槽(即洪水河槽)，沿程各断面冲淤强度的分布情况，图中仅列出部分断面名称，其余断面名称见图1.图3 沿程各断面历年冲淤强度(+为淤积，–为冲刷)Fig.3 Erosion and deposition intensity at observation sections(+:deposition，－:erosion) 2002—2003年间，宜昌—杨家脑河段洪水河槽内的冲淤强度分布大致以荆3断面即枝城为界，枝城以上河段冲刷强度较大，冲刷1000m3/m左右的断面较多，若以沿程水面宽1000m左右计算，则冲刷深度约为1 m.其中冲刷最为剧烈的河段出现在胭脂坝附近(宜43断面)与宜都一带(宜61－70断面间).而枝城以下有部分河段则出现大量淤积，总体上有冲有淤，冲淤强度均在1000m3/m以下. 2003年三峡工程为第一年蓄水，故清水下泄使得接近坝下河段出现了剧烈冲刷，而枝城以下部分河段有淤积，这可能是因为上游冲刷所携带的泥沙在此大量落淤的结果.总体上看，2002—2003年间枝江河段的冲刷程度远小于宜昌河段与宜都河段.2003—2004年间，坝下宜昌河段的冲刷幅度急剧变小，平均仅为116.2～138.0m3/m.冲刷最剧烈的河段下移并集中在断面宜69周围即宜都附近，最大冲刷强度2000m3/m左右.宜都河段平均400m3/m以上.枝城以下河段(断面荆3以下)总体上以冲刷为主，但冲刷强度普遍仍小于1000m3/m，枝江河段平均200m3/m左右，关洲一带(断面荆6附近)冲刷强度相对较高.2004—2005年间，枝城以上河段的冲刷强度分布情况与2003—2004年间类似，坝下宜昌河段的冲刷进一步减弱，同时不少断面甚至出现微淤.冲刷最剧烈的河段位置进一步略为下移至断面宜72附近.枝城以下河段亦与2003—2004年间类似，冲刷强度略有降低，关洲河段还出现一定程度淤积.从宜昌—杨家脑河段沿程各断面平均冲刷强度来看，与2003—2004年间基本相同.2005—2006年间，枝城以上河段总体以微淤为主，其中宜昌河段淤积强度平均为100m3/m左右，宜都河段部分断面可达1000m3/m.主要冲刷带下移至枝城以下河段，集中在关洲河段与芦家河浅滩河段两处，芦家河下游部位各断面又以淤积为主.从宜昌—杨家脑河段沿程各断面平均冲淤强度来看，基本上为冲淤平衡，变化不大.2002—2006年间，宜昌—杨家脑河段的河床演变过程基本上是环境条件相对不变情况下的一个典型过程.这一阶段，三峡水库保持在135～139 m水位运行，河流水沙过程亦较为平稳(除2006年外).在这一稳定的环境条件下，宜昌—杨家脑河段的演变总趋势为:主要冲刷区逐年下移，冲淤幅度渐渐变小.结合2007年以后文献数据［4］可得表1.表中结果印证了以上结论，同时由于2006年汛末与2008年汛末三峡水库分别有一次水位抬高过程，导致宜昌—杨家脑河段的来沙进一步减少(如2007—2008年均输沙量仅有2003—2006年的60%左右)，因此2006—2008年与2008年后亦先出现强烈冲刷，随后冲淤幅度渐渐变小，趋向于稳定，即随水沙条件变化出现了新的河床再调整过程.表1 2002—2009年间宜昌—杨家脑河段在不同流量级的冲淤强度Tab.1 Erosion and deposition intensity with different discharges in Yichang-Yangjianao reach during 2002—2009(m3/m)时间河段流量级别/(m3·s－1)(宜昌站数据)5000 10000 20000 30000 40000宜昌河段2002—2003年－527.6 －589.7 －649.7 －687.0 －733.1宜都河段－568.5 －611.1 －657.3 －666.0 －662.6枝江河段－40.1 －83.7 －91.0 －90.4 －51.4全河段－371.1 －416.3 －448.7 －461.1 －453.7宜昌河段2003—2004年－138.0 －135.6 －133.7 －133.5 －116.2宜都河段－412.3 －434.5 －443.2 －442.6 －443.1枝江河段－178.0 －197.8 －216.1 －221.6 －242.9全河段－249.3 －264.1 －273.3 －275.2 －280.9宜昌河段2004—2005年41.9 39.2 39.6 40.8 34.5宜都河段－586.2 －599.0 －612.2 －612.4 －611.1枝江河段－146.2 －160.3 －168.0 －167.0 －174.8全河段－246.1 －255.8 －263.3 －262.6 －270.7宜昌河段2005—2006年109.7 107.4 104.8 106.3 111.9宜都河段－41.6 －41.0 －45.0 －45.3 －44.7枝江河段－55.0 －68.6 －71.6 －71.9 －69.8全河段－7.8 －14.5 －17.5 －17.3 －16.4宜昌河段2006—2007年－160.3 －171.1 －172.2 －169.6宜都河段－476.8 －496.2 －496.7 －503.5枝江河段－172.7 －193.8 －188.9 －193.6全河段－268.6 －287.6 －285.4 －289.6宜昌河段2007—2008年75.3 87.6 117.0 112.9宜都河段－91.9 40.2 －39.4 －39.4枝江河段－10.0 －14.1 －7.8 －6.9全河段－22.9 19.4 1.7 1.5宜昌河段2008―2009年－230.4 －250.0 －278.9 －274.7宜都河段－184.8 －221.5 －217.2 －206.6枝江河段－69.7 －62.7 －65.9 －68.1全河段－132.1 －143.3 －148.2 －145.33 河床糙率计算河床糙率是水力计算中的重要参数，其计算方法如下:如果在计算河段和计算时段内，水流为恒定流，河道横断面沿程均一，那么按照曼宁阻力计算公式，河床曼宁糙率可表达为［5］:式中:J为河段水力坡降;R为水力半径;U为平均流速;Z1，Z2分别为计算河段上下游两端的水位(m);B为计算河段的河宽(m);A为计算河段的过水面积(m2);Q为计算河段计算时段内的平均流量(m3/s);L为计算河段长度(m).然而，由于天然河道形态不会完全规则，因此在实际计算时往往直接采用计算河段进、出口断面形态特征值进行平均，即采用两端断面过水面积及河宽的平均值代入式(1)进行计算.根据公式计算不同流量下各河段2002—2006年的糙率变化.所有流量级(5000，10000，20000，30000和40000m3/s共计5组数据)下的平均值如图4所示. 图4 不同河段的糙率(全流量平均值)变化Fig.4 Roughness variation of different reaches(discharge-averaged)总体而言，2002—2006年各河段的曼宁糙率值有所增大，全河段各级流量平均糙率值由2002年的0.0247增大到2006年的0.0270，增大了9.4%.除了2006年可能由于异常的水沙过程使其曼宁糙率值显得较为偏小外，2002—2005年曼宁糙率值逐步增大，反映了三峡水库蓄水后宜昌—杨家脑河段河床逐步粗化的影响.不同河段之间，以宜都—枝城为界，其下游河段糙率值仅略为增加，其中枝城—马家店河段增大7.9%，马家店—陈家湾河段增大5.2%，宜都—枝城河段甚至减少了8.2%(除2006年外其余年份亦基本不变).而在宜都以上河段为糙率增大较明显的区域，如宜昌—宝塔河河段增大最多(增加35.3%)，艾家镇—磨盘溪河段其次(增加34.4%).这与三峡水库蓄水后宜昌—杨家脑河段的沿程冲淤规律是一致的，即靠近坝下的河段冲刷较严重，而下游河段相对变化不大.4 床沙粗化分析在河道冲刷过程中，除了河床高程随之降低外，河床中的粒径组成也随之变化.床沙中的细颗粒被逐渐带走，粗颗粒的比重会愈加增大，即出现床沙粗化［6－8］. 图5中列出了宜昌—杨家脑河段沿程各断面床沙中值粒径从2002—2008年的变化情况.测量均在当年10月进行，每一个断面上采集多个样点，因此根据测量结果大致可以将其分为沙质样点与卵石采样两个差异很大的组分，分别计算平均值.从资料上看，沙质床沙中值粒径结果较多且变幅相对不大，而卵石床沙中值粒径结果由于测量手段的局限以及自然条件下分布的复杂性，呈现出一定的随机性，其波动振幅可达数十毫米.不过，总体来看，采集到卵石的断面数随时间的推移逐渐增多.如图5(b)所示，2002年10月53个断面中仅5个断面采集到卵石数据，整个河段中以沙质河床为主，因此为沙质或沙夹卵石河床.根据长江委荆江水文水资源勘测局2002年对洲滩床沙组成的调查［9］，宜昌至松滋口河段卵砾石占32%，胶结卵石占3.02%，砂占61.84%，土占3.15%;松滋口至江口河段卵砾石占33.3%，砂占49.3%，土占17.4%;江口至杨家脑河段砂占96.8%，土占3.2%.以上调查与本研究结论基本相符.2003年10月采集到卵石数据的断面数达到11个，反映出三峡水库蓄水后第一年床面组成情况即开始急剧变化，而至2004年后达到20个以上.卵石所占百分比逐渐增大.尤其是宜昌—宜都河段(宜34—宜69)，至2008年10月时床面组成已经以卵石为主，床沙发生明显粗化.图5 2002—2008年床沙中值粒径变化Fig.5 Variation of bed sediment median size during 2002 to 2008沙质河床中值粒径的增大非常明显，特别是枝城(荆3)以上河段.2002年时宜昌－杨家脑河段沙质河床中值粒径普遍在0.100～0.300mm之间，随着时间推移在不断增大，高于0.300mm的断面越来越多，峰值也越来越大，至2008年时最大中值粒径将近1 mm.这些峰值主要出现在枝城以上特别是接近坝下河段，反映出坝下河段床沙粗化较为明显.与此同时，枝城以下河段沙质床沙粗化过程较为缓慢，2002—2008年中值粒径平均仅增大0.1 mm左右.这种上、下游河段粗化过程的差异性与河道冲淤、糙率变化、推移质粒径变化的相关结果是一致的.由于数据精度等原因，图5(b)所示的卵石河床中值粒径变化较为杂乱，但基本规律与沙质河床相同，即坝下河段卵石粒径也出现一定粗化，2003—2008年中值粒径普遍高于2002年中值粒径，而枝城以下河段无明显粗化现象.5 结语通过对三峡下游宜昌—杨家脑河段河床冲刷粗化状况的分析，得到了以下结论: (1)三峡工程的兴建使得宜昌站上游来沙量明显减少，而径流量相对变化不大，这是造成本河段冲刷的源动力.(2)2002—2006年间宜昌—杨家脑河段的演变总趋势为主要冲刷区逐年下移，冲淤幅度渐渐变小.同时由于2006年汛末与2008年汛末三峡水库分别有一次蓄水位抬高过程，导致宜昌—杨家脑河段的来沙进一步减少，因此这两次抬高后河床均出现了再调整过程.(3)2002—2006年各河段曼宁糙率值基本上逐步增大，全河段各级流量平均糙率值由2002年的0.0247增大到2006年的0.0270，增大了9.4%.反映了三峡水库蓄水后床沙逐步粗化的影响.不同河段之间，靠近坝下的河段为糙率增大较明显的区域，而下游河段相对变化不大.(4)2002年10月，宜昌—杨家脑河段主要为沙质或沙夹卵石河床，此后卵石所占床沙百分比逐渐增大.尤其是宜昌—宜都河段(宜34—宜69)，至2008年10月，床面组成已经以卵石为主，冲刷粗化为卵石夹沙河床.坝下河段沙质河床中值粒径亦明显增大，与此同时，枝城以下河段沙质床沙粗化过程较为缓慢.卵石河床的变化规律相似.这种上、下游河段粗化过程的差异性与河道冲淤、糙率变化的相关结果是一致的.参考文献:［1］HARRISON A S.Report on special investigation of bed sediment segregation in a degrading bed［R］.California:University of California，1950.［2］VERICAT D，BATALLA R J，GARCIA C.Breakup and reestablishment of the armour layer in a large gravel-bed river below dams:The lower Ebro 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三峡水库蓄水后宜昌枯水位的时变特征及成因郭怡;孙昭华;罗方冰【摘要】Since the impoundment of the Three Gorges hydroproject, the decline of the low-water level along the Zhicheng river reach near the dam downstream of the Gezhouba hydrocomplex is small, but the falling amplitude of the low-water stage along the Yichang-Yidu river reach has greatly decreased. And the changes of the low-water level show the characteristics of non-uniform decline with time. This paper analyzes the time-variation characteristics of each factor in order to reveal the causes of this phenomenon, on the basis of the prototype observed data, including the water level, topography and composition of river bed of the Yichang river reach and its downstream, and a separation of variables method is applied to analyze the mechanism of the non-uniform drop in low-water level. The analysis results show that the falling process of the low-water level along the Yichang river reach was different before and after 2008. The decline in the low-water level along the Yichang river reach was small and slow down before 2008. After 2008, the falling amplitude of the low-water level increased and its falling speed was quicker. The scour from the Yidu reach to the Zhicheng reach is the main cause of the decline of low-water level in the Yichang river reach, and the deformation of the riverbed above the Yidu reach and the decline of water level in Zhicheng reach are the secondary causes. The adjustment of riverbed resistance caused by riverbed material armoring was a main cause of the decreasing amplitudeof the low-water level along the Yichang river reach before 2008. After 2012, there was a little room for river bed deformation and resistance adjustment in the Yichang to Zhicheng river reach. The stability of the low-water level along the Yichang reach depends mainly on the fluctuation of water level along the Zhicheng river reach.%三峡水库蓄水后,葛洲坝枢纽下游近坝河段内枝城枯水位降幅较小,但宜昌及宜都等位置枯水位降幅较大,且随时间变化显示出非均匀下降的特征.为揭示该现象成因,依据宜昌至枝城河段内枯水位、地形、河床组成等实测资料分析了各因素的时变特征,并采用分离变量法计算分析了枯水位非均匀下降的机理.结果表明:宜昌枯水位在2008年前降幅小且下降速度慢,2008年以后降幅增大且下降速度加快;宜都至枝城区间冲刷是引起宜昌枯水位下降的主导因素,宜都以上河床变形、枝城水位下降为次要因素;宜都以上河床粗化引起阻力调整,是导致2008年前宜昌枯水位降幅小的主要原因;2012年后,宜昌至枝城段河床变形和阻力调整余地都已不大,未来宜昌枯水位稳定性主要取决于枝城水位变幅.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】8页(P35-42)【关键词】坝下游;枯水位;河床冲淤调整;阻力变化【作者】郭怡;孙昭华;罗方冰【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072【正文语种】中文【中图分类】TV143宜昌枯水位是影响葛洲坝枢纽通航条件的重要指标。

三峡生态环境监测Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges2018年3月Mar.2018第3卷第1期V ol.3No.1收稿日期：2017-09-22基金项目：国家自然科学基金（D011003）。

作者简介：方馨蕊（1993—），男，重庆人，硕士研究生，主要从事环境生态学研究。

E-mail:*******************.cn *通信作者：吴胜军（1971—），男，湖北崇阳人，研究员，博士，主要从事地理信息工程与环境生态学研究。

E-mail:************.cn三峡工程蓄水前后坝下游河段河道演变趋势分析方馨蕊1，2，黄远洋1，吴胜军1，2*，温兆飞1，陈吉龙1（1.中国科学院重庆绿色智能技术研究院/水库水环境重点实验室，重庆400714；2.中国科学院大学，北京100049）摘要：三峡工程是当今世界上最大的水利工程项目，对我国水利发展有着重要意义。

但蓄水运用以来，清水下泄，坝下游河道发生长距离、长时间的沿程冲刷。

河道原有自然属性发生改变，下游河段出现水土流失、河岸崩塌、泥沙淤积、环境污染等一系列问题。

这给沿岸地区生态环境、居民生产生活带来了不利影响。

本文以坝下游河道自然演变特征为基础，结合主要水利工程措施对河道的影响，通过对大量文献资料进行分析总结，揭示了三峡工程蓄水前后约60年间坝下游河段河道演变情况。

研究表明，自然条件下，荆江河曲高度发展，河道问题严重；下荆江裁弯工程改善了下荆江的边界条件，河道演变基本按照人工疏导方向进行；葛洲坝工程运行5年后，荆江河段基本平衡；三峡工程运行初期，相近河段受影响程度较大，部分河段河势变化明显，但由于运行时间较短，深彻变化还未进一步凸显，从目前变化规律来看，仍将保持“冲刷-平衡-回淤”的演变过程。

关键词：三峡工程；河道演变；坝下游河段；葛洲坝工程；下荆江裁弯工程引用格式：方馨蕊，黄远洋，吴胜军，等.三峡工程蓄水前后坝下游河段河道演变趋势分析[J].三峡生态环境监测，2018，3（1）:1-6.Citation format :FANG X R,HUANG Y Y,WU S J,et al.The evolution trend along the downstream channel of the Three Gorges Dam before and after impoundment[J].Ecology and Environmental Monitoring of Three Gorges ，2018，3（1）：1-6.中图分类号：TV147文献标识码：A文章编号：2096-2347（2018）01-0001-06□研究论文The Evolution Trend along the Downstream Channel of the Three Gorges Dam before and after ImpoundmentFANG Xinrui 1,2,HUANG Yuanyang 1,WU Shengjun 1,2*,WEN Zhaofei 1,CHEN Jilong 1(1.Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology/Key Laboratory of reservior water environment,Chinese Academy ofSciences,Chongqing 400714,China;2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)Abstract :The Three Gorges Dam is the largest hydrological engineering project in the world,and is of great sig⁃nificance to China.However,since the Three Gorges Dam ’s impoundment in 2002,clear water discharged through the spillway of the dam has been scouring the river-beds and river banksfiercely.The originally naturalproperty of the river has been changed,and a series of problems has occurred such as soil erosion,riparian col⁃lapse,sediment deposition and environmental pollution.These have adverse effects on the ecosystem and the people ’s daily life along the coastal areas.Based on the natural evolution characteristics of the lower reaches and combined with the influence of the hydraulic project on the river channel,this paper analyzed the evolution trend along the downstream channels of the dam by using the historical records of nearly 60years before and after the impoundment.Different evolution features are found to exit during different time periods.The Jingjiang river ’smeander was highly developed under the natural conditions and caused serious riverway problems.The Cut-offs project has improved the boundary conditions of the river and made the riverway evolved basically following theDOI ：10.19478/ki.2096-2347.2018.01.01三峡生态环境监测 第3卷2三峡工程是当今世界上规模最大的水电站。

第17卷第5期中国水运Vol.17No.52017年5月China Water Transport May 2017收稿日期：2017-03-08作者简介：程伊颖（1991-），女，湖北武汉人，硕士，长江航道规划设计研究院助理工程师，从事航道整治工作。

三峡水库蓄水运用后枝江水道河床演变特征分析程伊颖1，游强强1，冯敏2，徐果2（1.长江航道规划设计研究院，湖北武汉430011；2.长江勘测规划设计研究院，湖北武汉430011）摘要：三峡水利枢纽工程蓄水运用后，下游河段均发生再造床过程，河床冲淤调整相对剧烈。

基于枝江水道三峡水库蓄水后2003~2015年原型观测资料，分析蓄水后该水道河床的冲淤及航道条件变化情况。

结果表明：该水道在三峡蓄水后总体处于冲刷态势，尤以河槽冲刷明显，局部区域有所淤积，洲滩受守护工程作用略有淤积，枝江上浅区水深不足问题逐年恶化，进而影响主航道条件，同时极有可能加剧上游芦家河水道坡陡流急问题。

在此基础上，对本水道河床演变趋势进行预测，一方面目前尚可的航道条件在自然作用下存在恶化的可能，另一方面枝江上浅区将成为本水道提高航道尺度的关键部位。

本文可为本水道航道尺度的进一步提高提供治理思路和工程设计依据。

关键词：枝江水道；河床演变；枝江上浅区；航道条件中图分类号：TV147.4文献标识码：A文章编号：1006-7973（2017）05-0210-04枝江水道位于长江中游荆江河段始端，距宜昌约64km，处于山区河流向平原河流过渡地带，河床多为砂卵石组成。

从已有研究成果[1-3]和大量实测资料来看，枝江水道沿程深泓凹凸起伏，断面宽窄相间，形成了多个对水位具有控制作用的节点，枝江水道是受三峡水库运行影响最早的水道之一。

朱玲玲等[4]利用三峡水库蓄水后5年的观测资料，分析枝江江口河段航道条件的主要影响因素，在此基础上运用二维数学模型进行河床可动性研究。

结果表明：该河段河床可动性较强，洲滩以及河槽的冲刷变化将会导致枝江上浅区的水浅问题加剧，而枝江下浅区的碍航问题可以得到改善，同时冲刷将引起昌门溪枯水水位较大幅度的下降。

三峡蓄水后宜昌水位流量关系变化分析【摘要】本文首先将三峡水库蓄水前后资料系列划分为蓄水前、蓄水初期、试验蓄水期三个阶段，再对三个阶段的宜昌站枯水期、洪水期水位流量数据进行分析。

分析表明在三峡蓄水后，最低枯水位抬升，枯水补偿能力较蓄水前及运行初期明显增强；洪峰水位下降，大洪水频率降低，中水流量持续时间延长。

最后对同流量级下的水位变化及影响进行分析，对近坝砂卵石河段航道维护管理工作具有重要指导意义。

【关键词】流量；水位；枯水期；洪水期【中图分类号】TV147文献标识码：A文章编号：1006-7973（2016）06-0020-04唐国民袁晓玲张磊（长江宜昌航道局湖北宜昌443002）DOI 编码：10.19412/ki.42-1395/u.2016.06.0031引言三峡水库于2003年6月开始进入围堰蓄水发电期，汛期按135m 运行，枯季按139m 水位运行。

2006年汛后三峡工程实施二期蓄水，进入初期运行期，汛后水位抬升至156m 运行，汛期水位按144～145m 运行。

2008年汛末三峡水库进行了175m 试验性蓄水，最高蓄水到172.80m 。

2010年10月三峡水库首次达到175m 正常蓄水位，其防洪、发电、航运三大效益得到全面发挥。

三峡水库的调度运行，在一定程度上引起了长江中下游宜昌水位流量发生变化。

宜昌河段水位流量关系是表征葛洲坝船闸、下引航道及河段内重点浅滩通航条件的重要参数，因此分析研究三峡蓄水运用后宜昌水位流量变化特征，对近坝砂卵石河段航道维护管理工作具有重要指导意义。

本文根据宜昌站1995—2015年流量实测资料，按三峡水库蓄水前后资料系列，分为蓄水前（1995—2002年）、蓄水初期（2003—2008年）、试验蓄水期（2009—2015年）三个阶段，对三峡蓄水运用以来长江中下游宜昌水位流量变化进行分析研究。

2枯水期水位流量关系变化分析不同时期宜昌站枯水期水位流量统计见表1。

三峡建坝后长江宜昌—汉口河段水沙与河床的应变作者：袁文昊李茂田陈中原尹道卫韦桃源来源：《华东师范大学学报（自然科学版）》2016年第02期摘要：通过三峡建坝前后1950—2013年的水文、泥沙与2003年和2011年的实测河床底形资料对比，试图讨论长江中游宜昌—汉口河段水沙及河床地形等应变量对三峡建坝的响应，为人们理解河流水沙及河床冲淤对超大型水库应变的幅度提供具体案例. 三峡建坝后，宜昌站和汉口站年均流量由建坝前的13 850 m3/s和22 650 m3/s（1950—2002）减少到建坝后的12 450 m3/s和21 000 m3/s（2003—2013），分别减少10.1%和7.2%；年均输沙量由5.56亿t和4.02亿t（1950—2002）锐减至0.6亿t和1.5亿t（2003—2013），分别减少89.5%和62.2%；年均悬沙中值粒径则由35 m（1950—2002）和25 m（1955—1975）减少至4 m和15 m （2003—2010）. 同时，水流挟沙不饱和能力的增加，引起了河床的沿程冲刷及泥沙粗化，宜枝河段、荆江河段和城汉河段深泓处分别平均冲刷了3.7 m、1.5 m 和 0.4 m，在主槽刷深的同时，河道浅滩有不同程度的萎缩. 三峡建坝已导致中游水沙及冲淤条件发生了巨大改变.关键词：三峡建坝；长江中游；应变；水沙过程；动力地貌中图分类号：P47文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1000-5641.2016.02.012Abstract：Comparation methods are used to examine the responses of hydro-sediment and river bedform after the completion of the Three Gorges Dam. Data are based on the historical data of runoff and sediment discharge （1950—2013） and in-site measured data of depth and bedload （2003，2011）. The results demonstrate that the average annual discharge at Yichang and Hankou stations has decreased 10.1% and 7.2% after the Three Gorges Dam completion. The average annual sediment flux of the Yichang and Hankou stations decreased from 556 and 402 Mt/a to 60 and 150 Mt/a，accounted for 89.5% and 62.2% of that have been trapped by the Three Gorges Dam. In addition，the average annual medium diameter of suspended sediment at Yichang and Hankou stations has decreased from 35 m and 25 m to 4 m and 15 m， but the bed load has become coarser and coarser. The depth at the thalweg has also increased to 0.4～3.7 m due to the bed erosion after the Three Gorges Dam impoundment.Key words：completion of the Three Gorges Dam；Middle Yangtze River；response； runoff and sediment processes；dynamical geomorphology0引言河流过程是一个水流、泥沙和河床地貌三者之间相互作用、互为因果的系统过程，水流和泥沙共同塑造河床地貌，河床地貌又反过来约束水流和泥沙运动[1-4]. 人类为利用河流资源，自古以来就在河流上建坝进行拦、调、蓄、排水[4-5]. 截止2010年，全世界高度超过15 m的“大坝”有50 000座[6]. 大坝在带来航运、发电、防洪等社会经济效益的同时，也改变着流域水文、泥沙的自然过程，导致河床地貌冲淤向新的方向发展[4，7]. 深入认识大坝对流域自然过程的干扰度，并且分析流域环境对这种干扰的适应过程，是人类开发利用河流的前提和共同课题[6，8-9].长江长6 300多km，流域面积180万km2，年径流量9 600多亿m3，长江是中国乃至东亚最基本自然生态和社会经济基础[10-11]. 长江从上游流经三峡以后，比降迅速降低到2×10-5～3×10-5，由高山峡谷变为冲积平原，千万年来，河床不断淤积形成著名善淤善决的地上悬河—荆江，水涝灾害频发[12-13]. 三峡大坝是世界上最大的水利工程，从1912年提议建设以来，其对长江尤其是下游荆江河段的冲淤影响就饱受争议. 自2003年大坝建成以来，人们更是聚焦在大坝对下游荆江河段水沙及河床冲淤的具体影响[11，14]. 本文在前期研究的基础上[15-16]，对比建坝前后1950—2013年的水文、泥沙与2003年、2011年实测河床底形资料，尝试讨论长江中游宜昌—汉口河段水沙及河床冲淤等具体的应变量对三峡建坝的响应，为人们理解河流水沙及河床冲淤对超大型水库应变的幅度提供典型的案例或尺度.1研究区域、资料和方法1.1研究区域三峡水库大坝位于宜昌上游约 46 km 处，设计的蓄水水位为175 m，水库回水河段长566 km，平均宽约 1 110 m，面积1 084 km2，平均水深约 70 m、坝前最大水深 170 m 左右. 三峡水库总库容 393×108 m3，其中调节库容165×108 m3，约占坝址处年径流量4 510×108 m3的3.7%，季节调水频繁[17]（见图1）.三峡大坝下游的宜昌至汉口河段为长江中游河段，全长626 km. 其中宜昌至枝城的宜枝河段，是由基岩峡谷型河流向冲积平原型河流的过渡河段. 枝城至城陵矶河段是著名的荆江河段，长约340 km，以藕池口为界可进一步划分成上、下荆江河段. 荆江河段为微弯型河道或者曲流河段，河流蜿蜒曲折，善淤善决，洪涝灾害频发，以至于河流两岸修建了巨大的荆江大堤以防洪减灾. 在荆江大堤的南岸有松滋、太平、藕池3个分流口使长江水可以分泄到洞庭湖，在洞庭湖区，与属于洞庭湖水系的湘、资、沅、澧水等支流汇合后，再在城陵矶重新汇入长江干流. 长江经过城陵矶以后折向东北，在到达武汉附近时汉江水系也汇入长江[12-14，18]（见图1）.1.2水位、流量、输沙量、悬沙、床沙粒度及河道底形资料本文利用三峡大坝上游290 km的万州水文站2011年逐日水位资料来说明三峡水库蓄、排水的方式[19]. 收集并对比三峡大坝下游的宜昌、汉口两个控制水文站建坝前后的水文和泥沙资料，定量说明大坝建成后下游河段水文、泥沙应变幅度. 建坝前的流量、悬沙浓度及粒度资料主要来自长江水利委员会1950—1988年水文资料年报[20]，为逐日数据；建坝后的流量、悬沙浓度及粒度资料来自2003—2010年《中国河流泥沙公报》，为逐月数据[21].除上述水沙资料，我们分别于2003年5月和2011年4月对宜昌—汉口河段从下向上每隔10～15 km进行了水深测量和底沙样品的采集，前后分别采集71个和62个航道中泓床沙样品，采集样品在实验室用激光粒度仪进行粒度分析. 水深测量用多普勒剖面流速仪（ADP）进行测量，所有实测水深数据均根据宜昌、沙市、汉口水文站在测量期间的水位数据（85高程）对进行了修正（见图1）.河床横断面底形资料采用长江水利委员会在 2000—2010 年间对中游河道横断面的监测资料，自上游至下游，分别搜集了6个典型断面（S1—S6），建坝前后的底形资料，对比横断面应变特征[21]（见图1）.2结果2.1三峡水库水位变化2011年库区内万县水文站逐日水位资料显示（见图2），三峡水库的蓄、排水年内变化有如下特征： 1月至5月末，水库放水，水位由175 m逐渐降到145 m防洪限制水位，下游流量大于6 000 m3/s，比自然径流增加1 000～3 000 m3/s； 6至9月上旬汛期，无洪水期间，水库维持在145 m运行，洪水期间，水库拦洪蓄水，洪峰过后放水降至145 m运行，整个洪峰期间能削峰10 000～32 000 m3/s；9月中旬至10月，水库逐步蓄水至175 m，下泄流量比自然流量减少3 000～6 000 m3/s. 11—12月，水库维持高水位运行.2.2宜昌—汉口流量应变宜昌、汉口站1950—2013年的年径流量变化表明，建坝后水库下游年径流量小幅减少. 宜昌站建坝前1950—2002年年均流量13 850 m3/s，建坝后2003—2013年年均流量12 450m3/s，减少幅度10.1%；汉口站建坝前1950—2002年年均流量22 650 m3/s，建坝后2003—2013年年均流量21 000 m3/s，减少幅度7.2%（见图3A）.建坝后，随着三峡水库年内季节性的蓄排水，其下游的流量随之出现季节性的应变. 1—4月份三峡水库排水，坝下游宜昌—汉口流量比建坝前自然流量增加. 其中，宜昌、汉口站1—4月份月均流量增加1 234 m3/s和2 006 m3/s，增幅分别为26.4%和18.4%. 7—9月份，水库根据洪水过程蓄排水进行消峰，坝下游宜昌—汉口流量比建坝前自然流量减少. 宜昌、汉口站7—9月份月均流量减少了4 436 m3/s和2 083 m3/s，降幅分别为15.3%和5.4%； 10月份，三峡水库为发电和改善航运条件进行蓄水，坝下游宜昌—汉口流量比建坝前自然流量减少，宜昌、汉口站10月份月均流量分别减少4 436 m3/s和6 095 m3/s，降幅分别为23.6%和15.8%（见图3B）.2.3宜昌—汉口输沙量应变宜昌、汉口站1950—2010年的年输沙量变化表明，建坝后水库下游年输沙量大幅度减少. 宜昌站建坝前1950—2002年年均输沙量5.56 亿t，建坝后2003—2010年年均输沙量仅0.6亿t，减少幅度89.0%；汉口站建坝前1950—2002年年均输沙量4.02 亿t，建坝后2003—2013年年均输沙量1.5亿t，减少幅度62.2%（见图4A）.建坝后，随着三峡水库年内季节性的蓄排水，其下游的输沙量也随之出现季节性的应变. 1—4月份尽管三峡水库排水，坝下游宜昌—汉口输沙量比建坝前自然输沙仍然减少. 其中，宜昌站1—4月份月均输沙量减少9.6×105 t，减少幅度55.4%；汉口站1—4月份月均输沙量减少3.5×106 t，减少幅度51.6%. 7—9月份，水库根据洪水过程蓄排水进行消峰，坝下游宜昌—汉口输沙量比建坝前自然输沙量更是大幅度减少. 其中，宜昌7—9月份月均输沙量减少1.03亿t，减少幅度83.2%；汉口站同期月均流量减少0.55亿t，减少幅度66.6%. 10月份，三峡水库为发电利航进行蓄水，坝下游宜昌—汉口输沙量比建坝前自然输沙量仍然大幅减少，其中，宜昌10月份月均输沙量减少0.32亿t，减少幅度94.0%；汉口站同期月均流量减少0.33亿t，减少幅度76.7%（图4B）.2.4宜昌—汉口悬沙和床沙粒径应变总体上，宜昌、汉口站1955—2010年年均悬沙中值粒度呈现减小趋势，而且在1986年葛洲坝封坝，2003年三峡封坝后均呈现明显的下跌. 宜昌站年均悬沙中值粒径从1960s的均值35 μm减小到1970s的均值25 μm，1986—2002年减小到均值8 μm，2003—2010年减小到均值4 μm（见图5A）. 汉口站年均悬沙中值粒径从1955—1975年均值25 μm减小2003—2010年均值15 μm（见图5A）.宜昌—汉口河段大部分河床都是由中值粒径在200～300 μm的中沙和细沙组成. 自上游至下游沿程变细. 三峡封坝后，靠近大坝的宜枝河段（距离宜昌0～75 km）床沙普遍迅速粗化，中值粒径由建坝前的300 μm粗化到450 μm（见图5B）. 宜昌附近河床，床沙中的中沙部分已被冲刷殆尽，河床组成以砾石为主，粒径可以达到6.8 cm. 距离宜昌100 km以下一直到汉口的中游河段，床沙中值粒径和建坝前的情况相当，在200 μm左右波动（见图5B）.床沙的分选系数反映了床沙的均匀程度，本文采用Folk和Ward[22]的粒度统计方法对床沙分选系数进行统计. 三峡封坝前，宜昌—汉口河段床沙分选系数在0.7～1.2，分选差到分选中等. 三峡封坝后，床沙的分选系数变为0.5～1.0，分选性有所提高，其中尤其以宜枝河段的泥沙分选程度提高最为明显（见图5C）.2.5宜昌—汉口河床底形应变三峡封坝后，整个中游河段呈现出不同程度的刷深. 宜枝河段的刷深表现尤其明显，河床高程平均降低了3.7 m，一些河段的刷深甚至可以达到10 m以上. 荆江河段，河床的冲刷逐渐减弱，河床的冲刷与淤高交替出现，整个河段平均刷深1.5 m. 城汉河段，刷深进一步减弱，河床的冲刷与堆积仍交替出现，河床高程相比建坝之前平均刷深只有0.4 m（见图6A）.三峡封坝后，中游河段的冲淤在横断面上也有明显表现. 靠近大坝的宜枝河段，横断面以河槽刷深为主，浅滩也有刷深，如S1断面河槽的深泓处下切了近5 m. 荆江河段，河床横断面形态多为不规则的W形、偏V形或U形，三峡封坝后其冲淤过程主要表现为主槽的刷深且横向偏移，浅滩略有淤高，例如S2断面主河槽刷深达10 m上，S3，S4主槽刷深的同时横向迁移近300～500 m，浅滩淤高2～5 m不等. 城汉河段，河道横断面岸线稳定，主槽和浅滩冲刷减弱，S5主槽刷深横移，S6主槽刷深2～3 m（见图6B）.3讨论3.1三峡水库对径流的影响三峡水库完全改变了库区的水位过程. 库区万州水文站2011年的水位变化结果表明，三峡水库首先普遍抬升库区的水位，淹没500多km的自然河道，使库区水位在145～175 m之间波动. 其次库区的季节性蓄排水使河道水位由自然“洪高枯低”模式转变为相反的“洪低枯高”模式（见图2）. 这必将对库区河道自然生态系统产生深远的影响.三峡水库蓄水对下游年径流量的改变并不显著. 尽管三峡建坝后，宜昌、汉口站年均径流量略有减少（见图3A），但这一趋势分析的结果显示这一变化并不具有显著性[15-16]，而宜昌、汉口站十年中流量的年际变幅均能达到10%以上，比蓄水前后产生的变幅更大，因此推测气候因素可能对长江中游地区的径流量改变更具主导性. 长江等东亚季风区河流年径流量90%来源于大气降水，因此建坝后年径流量减少变化很可能与近十年来全球气候变化有关[23-24].三峡水库显著改变了坝下游季节性流量，减小洪峰流量、增加枯水流量和增加中水持续时间. 首先水库通过蓄水对洪水和上游大流量进行消峰、错峰，显著减小坝下游河道洪峰流量. 7—9月份消峰使下游月均流量减少幅度5.4%～15.3%，10月份蓄水使下游月均流量减少16%～24%（见图3B）. 2012年7月24日三峡水库上游洪峰流量达71 200 m3/s，经三峡水库调节后流量减小到43 000 m3/s，消峰28 000 m3/s，占洪峰流量的39.2%[25]. 其次，水库通过放水显著增加了坝下游枯水和中水流量及持续时间. 1—4月份三峡水库排水使坝下游流量比建坝前18.4%～26.4%（见图3B）. 水库消峰蓄水导致大流量形态由“尖瘦”变为“肥胖”，极端大流量和频率减小，导致下游河漫滩发生洪水漫滩的几率大幅下降，河漫滩面积减小，河漫滩生态系统脆弱性增加[26-27]，同时，枯水及中水流量的增加及持续时间的增加将使河槽的冲淤幅度增加. 坝下游典型断面的刷深的结果也证明了这一点（见图6B）. 因此三峡水库虽然通过蓄水消峰能显著防洪减灾，但下游径流的季节调整必将对下游河道的主槽及河漫滩演变产生深远影响[28].3.2三峡水库对坝下游悬沙、床沙的影响三峡水库大幅度减少了坝下游河道的年输沙量和月输沙量. 宜昌—汉口河段年均输沙量由建坝前的4.0亿～5.6亿t减少到0.6亿～1.5亿t，减少幅度为62.2%～89.5%（图4A）. 宜昌—汉口河段1—4月份月均输沙量减少9.6×105～3.5×106 t，减少幅度51.6%～55.4%； 7—9月份月均输沙量减少0.55亿～1.03亿t，减少幅度66.6%～83.2%；10月份月均输沙量减少0.32亿～0.33亿t，减少幅度76.7%～94.0%（见图4B）. 为什么三峡水库对年径流量的影响很小，却对年输沙量和月输沙量产生巨大的影响呢？其主要原因有两个，一个是长江上游水库及采砂活动导致入库泥沙大量减少. 三峡集团的《长江三峡水利枢纽工程竣工环境保护验收调查报告》显示，自2003年三峡蓄水至2012年，三峡入库年输沙量为2.03亿t，仅有论证设计阶段的42%. 其二是水库调蓄过程导致泥沙沉积. 洪季的大坝拦水蓄水迅速抬高水位，降低径流比降，导致流速迅速减小，水流挟沙能力大幅降低，大量悬沙沉降沉积于库区，而枯季水库排水时，由于水位限制在有效库容水位和死库容水位之间，径流难以将洪季淤积的泥沙冲刷输送到下游河道，悬沙不断淤积在库区，导致下游河道尽管径流量通过排水得到补充，悬沙含量和输沙量却大幅度减少[29-33]. 实际上，水坝导致流域输沙量普遍降低是全球范围的现象. 埃及尼罗河的阿斯旺高坝建坝后，其下游41.5 km的Gaffra站的洪季含沙量由建坝前4.89 kg/m3下降到0.06 kg/m3[34]. 美国科罗拉多河Glen Canyon 大坝修建后，坝下Lees Ferry站年均输沙量从建坝前的57×106t减少到建坝后的0.24×106 t[35]. 中国永定河1956年修建了官厅水库之后，下游的含沙量减少建坝前的十分之一[36]；黄河的三门峡水库汉江的丹江口水库修建后，都引起下游含沙量和输沙量的大幅下降[37-38]. 另外，水坝修建后，对下游径流量和输沙量影响的不均衡性也是普遍现象，比如，Flaming Gorge水库修建后，下游的径流量没有很大变化，但是输沙量却减少了50%[39].三峡水库导致坝下游河道悬沙明显细化. 宜昌站和汉口站悬沙粒径在1986年葛洲坝封坝，2003年三峡封坝后均呈现明显的减小. 宜昌站在1986葛洲坝封坝后，悬沙平均粒径由1970s的25 μm减小到1986—2002年的均值8 μm，在2003三峡封坝后，悬沙平均粒径减小到2003—2010年的均值4 μm；同样，汉口站年均悬沙中值粒径从1955—1975年均值25 μm减小到2003—2010年均值15 μm（见图5A）. 坝上游大量悬沙因水流减弱而淤积于库区不但是坝下游河道悬沙输沙量大幅减少的直接原因，而且也是下游河道悬沙细化的直接原因. 另外，三峡封坝后，下游的汉口站悬沙粒径要比宜昌站粒径粗3倍（见图5A），说明从宜昌到汉口，悬沙中粗颗粒不断增加，这种悬沙粗颗粒悬沙主要来源于河道床沙的冲刷和洞庭湖流域径流粗颗粒悬沙补给. 实际上，任何径流都具有挟带泥沙的能力，其最大能力为饱和挟沙能力，最大能力和实际能力的差值称为挟沙不饱和能力，不饱和能力越大，其冲刷河床能力越大[15，29]. 当大量悬沙被拦截淤积在库区以后，坝下游径流的挟沙不饱和能力大幅度增加，其侵蚀河床的能力也就越大[15].三峡水库导致坝下游近百公里的河床泥沙明显粗化，分选性增加. 如上所述，坝下游径流挟沙不饱和能力的增加必然会导致其河床的冲刷侵蚀性增强，进而也必然会导致坝下游床沙的粗化，分选性增强. 三峡封坝后，靠近大坝的宜枝河段床沙中值粒径由建坝前的300 μm粗化到450 μm，以及从宜昌至汉口整个河段分选系数的提高（见图5B和5C），都表明三峡封坝后坝下游河床泥沙的粗化.3.3三峡水库对坝下游河床底形的影响三峡水库导致坝下游河道不同程度的冲刷. 对建坝前后，河道中泓处的水深测量表明，宜枝河段的刷深表现尤其明显，河床深泓处的高程平均降低了3.7 m，荆江河段深泓处平均刷深1.5 m，城汉河段深泓处平均刷深0.4 m（见图6A）. 三峡水库运行后，大量悬沙淤积于库区必然导致坝下游径流挟沙不饱和能力的增加，也必然导致其河床的冲刷侵蚀性增强，进而导致河床刷深，床沙粗化. 河床的冲刷对三峡大坝下游的著名的地上悬河—荆江大堤的安全形成潜在的威胁，因此三峡封坝后，坝下游河床具体的冲淤变化备受关注[40-44]. 研究表明，在三峡水库运行10年以后，下游的河道的刷深主要集中在近坝的100 km内，100 km以下河床的粒度及冲刷深度都基本平衡.三峡水库导致坝下游河道河槽与浅滩向不同方向发展. 三峡封坝后，宜昌至汉口河段典型断面S1—S6的主槽均表现出不同程度的刷深，同时浅滩也有不同程度的萎缩（见图6B）. 这种主槽的刷深和浅滩的萎缩也是三峡水库运行的结果. 如前所讨论，三峡封坝后，水库洪季消峰蓄水导致大流量形态由“尖瘦”变为“肥胖”，极端大流量和频率减小，枯季放水导致下游枯水流量增加，这两者共同导致中水流量增加及持续时间增加（见图3B），而中水流量主要限制在河槽内，中水流量及持续时间的增加必将导致主槽冲淤幅度增加. 同时，极端大流量和频率减小必然导致下游河漫滩发生洪水漫滩的几率大幅下降，河漫滩面积减小，河漫滩生态系统脆弱性增加[26].4结论三峡水库是世界最大的河流水利工程，建坝对下游自然生态环境的影响是国内外普遍关注问题.首先，三峡水库改变了库区和下游径流的自然过程. 三峡水库完全改变了库区的水位过程，库区水位由“洪高枯低”模式转变为相反的“洪低枯高”模式. 三峡水库对坝下游年径流量基本没有影响，但是显著改变了坝下游季节性流量，7—9月份减少洪峰流量幅度5.4%～39.2%，1—4月份增加枯水流量18.4%～26.4%.其次，三峡水库大幅度减少了坝下游年输沙量和月输沙量，导致坝下游河道悬沙明显细化和河床泥沙粗化. 宜昌—汉口站年均输沙量由建坝前的4.0亿～5.6亿t减少到0.6亿～1.5亿t，减少幅度为62.2%～89.5%. 宜昌—汉口站全年12个月的月均输沙量减少量在0.01亿～1.03亿t 之间，减少幅度51.6%～94.0%. 同时，下游悬沙平均粒径由三峡封坝前的25～35 μm减小至4～15 μm，河床泥沙明显粗化，分选性增加.另外，三峡水库导致坝下游河道刷深沿程递减，从近坝刷深3.7 m沿程递减0.4 m. 在主槽刷深的同时，河道浅滩有不同程度的萎缩.[参考文献][1]SCHUMM S A， LICHTY R W. 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三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量及水流挟沙能力变化分析*闫金波，李云中，邹涛（长江水利委员会三峡水文水资源勘测局,湖北,宜昌 443000）摘要:本文通过对三峡水库蓄水前后坝下游水沙条件代表站——宜昌水文站的资料进行统计,分析了三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量的变化，并结合水力学计算对水流挟沙能力进行估算，简要分析了坝下游河道水流挟沙能力沿程的变化情况。

分析认为，三峡水库蓄水后引起的坝下游第一、第二造床流量变化和水流挟沙能力变化反映了坝下游河床以纵向冲刷为主的发展趋势；三峡蓄水前后同流量级条件下沿程水流挟沙能力的变化反映了三峡蓄水以来坝下游河段以中低水冲刷为主、中枯水位下降相对明显及河床沿程变化受节点控制的客观事实。

关键词:造床流量挟沙能力1 引言天然条件下葛洲坝下游河道沿程造床流量计算，已有研究成果。

但随着三峡水库的蓄水运用，坝下游来水来沙条件、年内水文过程、水流造床作用等因素都发生了明显变化，作为对形成天然河道河床特性及河槽基本尺寸起支配作用的河道造床流量也将发生变化，探讨坝下游河床造床流量的变化情况对于我们研究坝下游河道河床演变特性有重要的参考意义。

因此，本文首先以宜昌水文站资料为代表，对蓄水前后坝下游河道造床流量的变化进行了详细分析，而后通过河道水力学计算，并结合河流泥沙动力学中水流挟沙的有关理论简要分析了坝下游河道水流挟沙能力的变化情况，得出了一些认识。

2 坝下游河道造床流量的计算我们在研究河床的稳定性和河道水力几何形态特征的时候，都要使用一个单一的代表流量作为特征流量，这个流量对形成天然河道河床特性及河槽基本尺寸起支配作用，其造床作用与多年流量过程的综合造床作用相当，与河道最大流量、平均流量、水流历时、洪水频率以及河道输沙等因素相关，我们常称其为——造床流量。

对于造床流量的确定，目前在理论上尚不成熟，根据应用的侧重不同，其计算方法和确定条件也较多，如应用于河道演变分析和航道整治特征条件确定时其计算条件选取和计算方法就会有所区别。