三峡蓄水后宜都水道冲淤演变及其对航道影响分析

水电2006国际研讨会

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三峡蓄水后宜都水道冲淤演变及其对航道影响分析1

何 娟 陈 立 张 炯 王 鑫

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，babyface_2000@sohu.com

摘要：低水分汊河段是指河道被江心洲分为两汊或多汊，江心洲高程较低只在枯水出露水面。

由于水库蓄水引起的其下游河道的普遍冲刷会带来低水分汊河段深泓线，水流动力轴线以及

分流比等河势的调整，给枯水期航运带来新的问题。因此本文以宜都河段——三峡下游的低

水分汊河段为例，依据蓄水前后原型观测资料，分析三峡工程蓄水运用前后宜都河段河势和

河床冲淤变化情况以及对航道的影响，预测该河段的演变趋势，从而揭示水沙条件改变后低

水分汊河段演变规律和特点。结果表明，三峡蓄水后来沙量减少使宜都水道冲刷，河床有粗

化的趋势；江心洲南阳碛冲刷缩小，洲头后退，分流格局有发生变化的趋势；沙泓上浅区冲

刷下切，而下浅区以展宽为主，石泓深泓冲刷下降。沙泓上浅区航道条件改善，但下浅区航

道展宽左摆，发展下去不利于航道维护。

关键词：三峡工程；宜都河道；演变；航道

低水分汊河道系指河道多汊过水，但中

间心滩一般不出露，仅在低水位时表现为多

汊河型，这类河道在长江及汉江中下游具有

一定的普遍性。对的相对于其它河型，低水

分汊河道对来水来沙条件以及其他边界条件

的改变较为敏感。由于水沙条件的改变首当

其冲的造成心滩滩头的冲刷或者淤积，改变

了分流点的位置，从而导致低水期河道分流

格局的变化以及随之而来的河势调整。三峡

蓄水改变了水库下游的来水来沙条件，带来

了水库下游自上而下的普遍冲刷，这些将会

带来水库下游的低水分汊河道的河势调整。

河势调整，尤其是分流格局以及冲淤部位的

改变对枯水期本来就紧张的航道条件带来不

利影响。本文以宜都河段这一典型低水分汊

河道为例，分析三峡水库蓄水后宜都河道的

冲淤演变规律以及对航道产生的影响。 1 973项目（2003CB415205）、国家自然科学基金项目（50479036）、湖北省创新群体基金项目（2003ABA195）、博士点基金项目(20020486017)资助

沙 泓

石 泓4#

清江卵石潜滩

大石坝边滩

桨桩包下 浅 区3#2#5#锅底石金家包裴家包蒋家包马家包上 浅 区

南 阳 碛沙 坝 湾 边 滩中 沙 咀 边滩三马溪边滩

大石坝杨家咀图 例

5m 3m 0m岸 线堤 线

宜都市甲马港三马溪

中沙咀沙坝湾1#中 湾茶 店

三江河

图1 宜都河段平面图 水电2006国际研讨会

10561 概况

宜都河段位于宜昌下游39km处，上起三马溪，下至甲马港，全长6km，见图1。该河段

平面上呈急弯形态。宜都河段地处丘陵地带，岸坡主要为硬土质和土石质组成，河势较稳定，

河床组成为沙夹卵石。河段呈两端窄中间宽的形态，进口处河宽约1100m，弯顶处河宽约1800m，出口处河宽约1200m。在右岸弯顶略下的位置有清江入汇，与长江主流交角为80°

左右。在清江入汇口稍上的河心有南阳碛潜洲，河道因此分为左右两泓，左泓为沙泓，右泓

为石泓。

河段内左岸有中沙咀边滩和沙坝湾边滩，右岸有三马溪边滩和大石坝边滩。在中沙咀边

滩右侧河床上有许多礁石散布，占据江面的2/3水面宽度，从上至下次为锅底石、金家包、

裴家包、蒋家包和马家包等。在南阳碛尾左侧江心存在一卵石潜滩。沙泓内有上、下两个浅

区，属于枯水碍航浅滩，分布在水流进出沙泓的上下过渡段。分别由中沙咀边滩、沙坝湾边

滩与南阳碛洲头、洲尾沙埂形成，浅滩高程一般在32~33m。

宜都河段河床岸坡抗冲能力较强，加之有节点控制，平面稳定；洲滩主要为砾砂质洲滩，

稳定性较好，深泓相对位置少变。因此蓄水以前河道稳定，年际间变化较少,而年内遵循“汛

淤枯冲”的演变规律。

宜都河段汛淤枯冲演变与其洪枯水水流动力轴线的年内变化直接相关。汛期，随着流量

的增加，水流逐渐趋直，主流位置右移，水流动力轴线位于石泓和南阳碛范围内，此时沙泓

进口处水流较缓，泥沙淤积；下浅区泥沙的淤积则是由于清江与长江主流的相互顶托，进一

步降低水流流速，使泥沙淤积。汛后直到枯水期，由于水流惯性降低，水流动力轴线左偏，

主流开始回归沙泓，汛期淤积的泥沙被冲刷。

宜都河段在三峡蓄水以前的年内冲淤变幅，上浅区冲淤变幅为1~3m，下浅区冲淤变幅为2~5m；年际间冲淤基本平衡。

2 蓄水后的河床冲淤特点

三峡工程蓄水后，宜都河道河势仍保持稳定，但由于来沙量的减少，因此本河段发生了明

显的冲刷，包括南阳碛、沙泓、石泓以及边滩等在内均发生了变化。

2.1 冲淤总体特征

表1 蓄水后宜都河段冲淤量计算（单位：万m3）

时段 冲刷量 淤积量 净冲刷量

2003.3~2004.2 624.0 90.0 534.0

2004.2~2004.10 398.0 131.0 267.0

2004.10~2005.4 338.0 154.0 184.0

2004.2~2005.4 736.0 285.0 451.0

2003.3~2005.4 1360.0 375.0 985.0

备注：表中所列冲刷量和淤积量为根据地形资料，将河段划分为57个计算单位，先

分别计算冲淤量，将计算值中为冲刷和淤积的单位变化值分别累计得到。

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1057表1给出了蓄水以后本河段的冲刷量。为了分析其年内年际间的冲淤特点以及冲淤的沿

程分布，计算时分别统计了冲刷量与淤积量，同时也统计计算了汛期和枯水期的冲淤。

由表1可以看出：

（1）三峡工程蓄水前后河道均处于冲刷状态，同为平水年，蓄水第二年（2004~2005）河

道的冲刷幅度大于蓄水第一年（2003-2004）。

（2）从冲淤的沿程分布上看，呈现冲淤相间的特点，即一些部位冲刷而一些部位淤积。

但总的来说，冲刷大于淤积。

（3）蓄水以前冲淤规律为“汛淤枯冲”，即汛期淤积，枯水期冲刷。而蓄水以后无论是汛

期还是枯水期，河道均呈冲刷状态，但汛期的冲刷量小于枯水期的冲刷量。

2.2 河床冲淤变化

三峡蓄水以后，宜都河段河床的冲淤变化中，刷深和展宽（冲滩）都比较典型，刷深和展

宽取决于河床组成。典型断面的冲淤变化如图2所示（典型断面位置见图1）。 2#

2025303540455055

0500100015002000起点距（m）高程（m）2003032004022005044#

2025303540455055

0500100015002000起点距（m）高程（m）200303200402200504

图2 典型断面河床地形图 沙泓

242526272829

4247525762断面号高程（m）

2003年03月2004年02月2005年04月

石泓

242628303234

42475257断面号高程（m）

2003年03月2004年02月2005年04月

图3 沙、石泓纵剖面变化示意图

（1）沙泓上浅区以刷深为主，而下浅区则以展宽为主。上浅区河床 沙质覆盖层较厚，因

此其变化（2#断面）主要冲刷下切，最大冲刷深度超过5.0m；而下浅区（4#断面）则由于河

床稳定性相对较好，主要是边滩冲刷后退，即沙坝湾边滩冲刷后退，河道展宽，两年度时间

沙坝湾边滩冲刷后退了约150m。 水电2006国际研讨会

1058（2）由于汛期来沙量同样减少，而汛期水流动力轴线位于南阳碛和石泓，因此一方面石

泓冲刷下切，另一方面南阳碛洲头冲刷后退。南阳碛的冲刷后退可以从2#典型断面的变化看

出：南阳碛洲头高程冲刷下降。

沙泓、石泓以及南阳碛的冲刷还可以从沙石泓纵剖面的变化看出（图3）。可以看出，沙

泓进口冲刷下切剧烈，而出口处的河床下切不明显，甚至还有淤积抬升的现象；石泓进出口

范围内的冲刷不明显，其中段的下降比较明显。

2.3 局部河势的变化

宜都河段为低水弯曲分汊河段，蓄水以前年际间冲淤平衡，分流格局比较稳定。蓄水以后，

由于水流动力轴线洪枯水位置的变化，其冲刷横向分布差异较大，特别是汛期，蓄水以后河

道也冲刷，且由于水流动力轴线正位于南阳碛，因此冲刷中南阳碛洲头首当其冲，冲刷后退，

而江心洲洲头的后退意味着分流点的变化，其分流格局将有可能发生变化。当然由于南阳碛

组成的抗冲性较强，南阳碛不会整体冲刷消失，因此宜都河段将保持低水分汊的大格局，只

是分流比可能发生变化。

（1）虽然沙、石泓都发生冲刷变化，但是其冲刷进程存在差异。表2给出了三峡蓄水前

后宜都河段沙、石泓平均高程统计值和变化情况。

由图3和表2中可以看出，2003年2月到2004年2月沙泓冲刷了0.85m，与此同时，石

泓仅仅冲刷了0.25m，即沙泓冲刷大于石泓；2004年2月到2005年4月沙泓冲刷明显放缓，

仅冲刷了0.3m，仅为前一年冲刷幅度的1/3；而与此同时石泓冲刷了0.46m，是前一年冲刷幅

度的仅2倍。不仅超过前一年的冲刷幅度，并且超过了沙泓。

从2003年2月到2005年4月，沙泓平均高程下降了1.15m，石泓的平均高程下降了0.71m。

即2003年2月到2005年4月之间沙石泓平均高程差增加了0.44m，但由于沙泓出口即下浅

区河床高程并未下降，因此枯水期沙石泓分流比并未出现明显变化。表3为长江航道原型观

测得到的三峡蓄水前后宜都河段沙石泓分流比。可以看到，三峡蓄水这两年来分流比尚未出

现明显变化。

表2 三峡蓄水前后宜都河段沙、石泓平均高程及其变化统计表（m）

沙泓 石泓 时段 平均高程 变化值累计变化值平均高程变化值 累计变化值

2003年3月 27.44 29.94

2004年2月 26.59 -0.85 -0.85 29.69 -0.25 -0.25

2004年10月 26.47 -0.12 -0.97 29.65 -0.04 -0.29

2005年4月 26.29 -0.18 -1.15 29.23 -0.42 -0.71

表3 三峡蓄水前后宜都河段沙石泓分流比

观测日期 断面总流量 (m3/s) 沙泓分流比 (%) 石泓分流比 (%)

2003.03 3814 76.4 23.6

2004.02 4292 75.9 24.1