长江中下游河道在自然条件下长期不断的调整,河道总体冲淤达到相对平衡,反映在基本河槽年际冲淤交替,没有出现抬升或下切的趋势。荆江和洞庭湖关系的调整引起城陵矶至武汉河段发生较大幅度的冲淤变化。综上所述,江湖关系的调整导致下荆江下泄水沙量相对加大,而洞庭湖入汇的水沙量虽相对减小,含沙量却持续减小,因此城陵矶以下河道曾一度发生淤积,但1985年以后螺山站含沙量无增大趋势,该河段亦无继续淤积抬高趋势。......
2025-09-29
14.7.1.1 冲刷量及冲刷发展过程
坝下游河道冲刷一般经历“冲刷—平衡—回淤”的过程。三峡水库运用初期,库区发生大量淤积,出库泥沙显著减少,颗粒变细,坝下游河道为适应新的水沙条件而发生剧烈冲刷,但随着时间的推移,一方面水库淤积速率降低,排沙比增大,进入坝下游河道的沙量增加,颗粒变粗;另一方面下游河道冲刷的结果,河床冲深,床面粗化,同流量下水位降低,水面比降变缓,冲刷能力减弱。两方面综合作用的结果,冲刷速率逐渐降低,直至冲刷停止,并逐渐回淤,达到新的冲淤平衡状态;坝下游河道冲刷自上游向下游逐步发展,当上段发生剧烈冲刷时,下段冲刷很少,或者不冲,甚至产生淤积;各段达到最大冲刷量的时间依次从上游向下游推迟。
计算结果表明,三峡水库运用以后,宜昌至大通河段悬移质累计最大冲刷量为42.95亿t,出现在第60年。以第1年到第10年的冲刷速率最大,平均每年冲刷1.13亿t。随后冲刷逐步减弱,至第60年冲刷停止。第60年以后,整个河段逐渐出现回淤(如图14-26所示)。其中,宜昌至城陵矶段累积最大冲刷量25.04亿t,出现在第40年;城陵矶至武汉段为14.69亿t,出现在第50年,比上段推迟了10年,武汉至大通段累积最大冲刷量为6.3亿t出现在第70年,比上段推迟了20年,累积最大冲刷量出现后逐渐发生回淤,各段冲淤发展过程基本符合上述规律。
图14-26 宜昌至大通各分段累积冲淤过程
14.7.1.2 各河段冲刷发展特点
宜昌至松滋口段,河床由卵石夹沙组成,表层粒径较粗。三峡水库运用初期10年内本段悬移质强烈冲刷基本完成,最大冲刷量为0.98亿t,如按河宽1000m 计,宜昌至松滋口平均冲深1.0m。三峡水库运用50~60年以后,下泄沙量逐渐增加,本河段出现回淤,至100年末回淤了0.09亿t。
松滋口至藕池口为弯曲型河道,弯道凹岸已实施护岸工程,险工段冲刷坑最低高程已低于卵石层顶板高程,河床为中细沙组成,卵石埋藏较浅。松滋口至太平口同时受3种因素的作用:一是本河段河床组成的粗化;二是上段为粗沙卵石推移质覆盖;三是河床冲深与拓展,过水面积增大,流速减小,降低水流挟沙能力。在水库运用至10年末冲刷基本完成,冲刷量为1.93亿t,若河宽按1200m 计,平均冲深2.0m。下段太平口至藕池口因沙质覆盖层较厚,水库运用20年末冲刷基本完成,最大冲刷量5.18亿t,河宽按1300m计,河床平均冲深3.4m。随着水库下泄沙量不断增加,河床开始缓慢回淤,100年末回淤了1.78亿t。
下荆江为蜿蜒型河道,河床沙层厚达数十米。水库运用10年时,本河段冲刷相对较小,占该河段最大冲刷量的22%;水库运用30年内,河床发生剧烈冲刷。水库运用至40年末,本段冲刷基本停止,冲刷量为16.94亿t,是冲刷量及冲刷强度最大的河段,河宽按1400m 计,河床平均冲深5.3m。其后河床由冲刷向淤积转化,至100年末回淤了8.08亿t。
由于下荆江的强烈冲刷,进入城陵矶至武汉段水流的含沙量较近坝段大,本河段的河床组成也较粗,河床上有粒径大于1mm 的粗砂及砾石,冲刷受到限制。待荆江河段的冲刷完成后,已至40~50年以后,上游水库的排沙量增大,所以本河段的冲刷量相对较小。最大冲刷量为14.69亿t,出现在第50年末,按河宽1900m 计,河床平均冲深2.5m。此后开始回淤,100年末回淤了3.63亿t。
武汉至大通段为分汊型河道,水库运用初期,因上游河段强烈冲刷,水流含沙量沿程得到恢复,冲刷能力沿程减弱。特别是大于0.1~1.0mm 的泥沙进入武汉以下,这部分泥沙是汉口站建库前多年(1981~2025年)平均输沙量的3倍多,经过武汉至大通河段沿程交换,使武汉以下呈淤积状态,20年末最大淤积达3.47亿t。随后当上游河段冲刷基本完成,本河段开始冲刷,至70年末达6.3亿t,按河宽2000m 计,河床平均冲刷约0.5m。最大冲刷出现后开始回淤,100年末回淤了2.05亿t。
水库运用初期,多数汊道出现淤积。随着坝下游河道的冲刷发展,各分汊河段也相应发生冲淤变化,但冲淤量不大,仍保持分汊河道形态。
14.7.1.3 河床组成变化
坝下游河道在冲刷过程中,以“淤粗悬细”、“冲细留粗”方式冲刷,上段输出沙量中较粗泥沙与本段河床中较细的泥沙进行交换,使得河床组成变粗,而床沙组成沿程变细(如图14-27和图14-28所示)。
图14-27 水库运用40年末床沙d50沿程变化过程
图14-28 石首附近床沙d50历时变化过程
14.7.1.4 水位变化(https://www.chuimin.cn)
随着河床冲刷,同流量的水位较建坝前降低。水位下降除受本河段冲刷影响外,还受下游河段的冲刷影响。三峡水库运用初期10年,近坝段冲刷发展很快,宜昌至沙市各站水位受影响较大。随着水库运用时间延长,冲刷发展下移,下荆江河段发生强烈冲刷,水库运用至30~40年,该段冲刷基本完成,使藕池口、石首水位下降较大,也是宜昌至大通水位下降最多的河段,同时下荆江的冲刷及水位下降,又导致上游宜昌、沙市站的水位继续下降,但下降影响相对较小。武汉以下河床冲刷较小,相应水位下降也很小。中枯水位下降值大,洪水位下降值小(见表14-12~表14-14)。
表14-12 三峡水库运用后宜昌水位较2025年实测下降值(单位:m)
表14-13 三峡水库运用后沙市水位较2025年实测下降值(单位:m)
表14-14 三峡水库运用后冲刷达到最大后各站水位较2025年实测下降值(单位:m)
14.7.1.5 荆江三口分流分沙变化
三峡水库运用后,由于水库拦蓄和坝下游干流河床冲刷、三口口门水位降低,三口分流分沙随之减少(见表14-15)。与1981~2025年相比,三峡水库运用后第1年~第10年三口平均年分流量约减少10%,至建库后第41年~第50年约减少34%。其中以松滋口减少最少,太平口次之,藕池口减少最多。
表14-15 三峡建库后荆江三口分流分沙变化
建库后第1年~第20年,三口分沙量迅速减少,较1981~2025年减少约72%,此后略有恢复。水库运用后第41年~第50年平均分沙量较1981~2025年约减少60%,其中藕池口减少约88%,为减少最多的口门,太平口次之,减少约56%,松滋口减少最少,约为40%。
14.7.1.6 荆江三口分流道河床冲淤变化
三峡建库后,荆江三口分流分沙减少,三口分流道相应发生冲淤变化。建库后第4年末,松滋口分流道约冲刷0.10亿t,太平口和藕池口分流道分别约淤积0.12亿t和0.26亿t。此后松滋口分流道继续冲刷,至建库后30年末,冲刷量达最大,约0.62亿t,然后发生回淤,至第50年末,累计约冲刷0.3亿t;太平口和藕池口分流道则呈累积淤积,至第50年末,分别累积淤积约0.33亿t和0.56亿t。
14.7.1.7 洞庭湖淤积变化
三峡水库运用后,由于三口分流分沙减少,洞庭湖区淤积减弱。建库后第1年~第10年,湖区平均年淤积量为0.42亿t,接近1981~2025年平均年淤积量的一半。建库后第11年~第20年,湖区平均年淤积量减少为0.35亿t。此后,三口分沙量增加,湖区淤积量开始缓慢增加,至建库后第41年~第50年,湖区平均年淤积量约为0.45亿t,为1981~2025年的51% (见表14-16)。可见三峡水库运用后可大大减缓洞庭湖区的泥沙淤积,延长其使用寿命。
表14-16 三峡水库运用后洞庭湖区淤积变化表(单位:×108t)
① 指不建库在现状地形和2025年三口分流分沙情况下按1961~2025年水文系列计算10年。
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