三峡工程第一、二期围堰阶段坝区河床演变研究

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1、三峡工程第一、二期围堰阶段坝区河床演变研究径流水库输水输沙特性、平衡条件及河床演变机理韩其为1，李云中2（1.中国水利水电科学研究院  2.长江委三峡水文水资源勘测局）摘要：本文以三峡坝区一、二期围堰阶段河床演变为基础分析了其特性，特别是深入研究径流水库坝前区的水流和河床演变的一般规律，包括它的输水输沙特性、冲淤的机理、平衡面积与保留面积等。此外还研究了断面缩窄对冲淤的影响。关键词：径流水库；泥沙输移；河床演变；平衡面积；保留面积作者简介：韩其为(1933-)，男，中国水科院教授级高工。1前言　　三峡坝区河床演变观测研究对于施工参考、数学模型和实体模型验证、积累历史资料、和水库冲淤一般规律研

2、究都是很必要的。其中一期围堰坝区观测研究三年（1994～1996年）、二期围堰六年（1997～2002年）。目前共进行了七年的观测研究。观测项目包括每年三次固定断面，表面流速流向、水位及比降观测、床沙取样等。除本项观测资料外，在分析研究时还利用坝区其它资料：如专用水位站的水面线资料，河段出口专用水文站黄陵庙的流量、泥沙资料以及水下地形图等。其中一期围堰阶段观测河段长14.05km,共布设固定断面32个,断面布置见图1[1]。二期围堰阶段，布设固定断面35个(见图2)，河段长为14.88km。在另外观测项目中临时船闸上、下游引航道内外，均布设有横断面，以观测其冲淤。图11995年伍相庙至乐天溪

3、河段示意图Fig.1DiagramofriverreachesfromWuxiangmiaotoTianxihe图2三峡工程二期围堰施工期坝区河床演变观测固定断面布设图Fig.2LayoutoffixedsectionsforfluvialprocessobservationatthedamsiteoftheThreeGorgesReservoirduringthe2ndperiodofcofferdamconstruction　　在分析研究方面，以本项目观测资料及能收集到的坝区其它资料为基础，较充分和深入地研究了葛洲坝水库三峡坝区冲淤的特性，进而上升到径流水库（坝前水位固定或变化很小）的输

4、水输沙特性，冲淤的机理，河床演变的规律等。到目前为止，揭示这类水库的泥沙冲淤机理及规律的文献，颇为缺乏。这正是本项研究标出这个副题的原因。2葛洲坝水库伍相庙至乐天溪河段河床冲淤情况及一般特性　　伍相庙至乐天溪河段（即以后的三峡坝区）位于葛洲坝水库内，由于该水库坝前水位基本固定(约66m)，故第一、二施工期三峡坝区淤积带有径流水库的特性，即水位变幅小，相应的河床冲淤大，而且频繁。例如水位变幅仅7m余，远小于天然条件下的变幅23m,也远小于下游河道水位变幅。　　自葛洲坝水库蓄水（1981年）以来至1994年该段的累计冲淤量如表1所示[1]。尽管从全水库看至1987年，冲淤变化已很小，大体接近平衡

5、。但是由于三峡坝区有些较宽断面，从表1看出，至1991年才接近平衡，年际间开始有冲有淤。正常年间其累计淤积量大体在5900×104m3±500×104m3。表1三峡坝区年内冲淤数量Table1DepositanderosionamountatthedamsiteoftheThreeGorgesReservoir年份19811982198319841985198619871988198919901991199219931994累计淤积量(104m3)1322.32438.72615.13118.13514.74879.35224.45445.05983.95530.46292.15787.87

6、238.7　　　平衡后三峡坝区淤积量的特点有三[1]：一是大水年尤其是年最大流量很大时冲，小水时淤。将表1与表2对比，可明显看出，平衡后1991年至施工未影响河床前（1994年前），凡年最大流量超过50000m3/s时，该年就冲，如1991、1993年。而最大流量小于50000m3/s的1992年、1994年就淤。这反映了这种水库大流量冲刷作用特别大。这一点以后要专门讨论。第二，除年内冲淤量较大外，汛期一般是冲刷枯季则淤积。实际上汛期冲刷从1987年就已开始[1]。在1994年以前，大体是年冲淤量在±500×104m3左右，而汛期一般均冲刷。汛期冲刷量一般在-100×104m3～-800×1

7、04m3，相当于平均冲刷面积70m2～570m2[1]。第三，从年际看，决定冲刷除流量外，还与前期冲淤有关。如1994年,所以淤积很多，除为特枯水年外，还与1993年冲刷量很大有关。表2宜昌站年径流量及输沙量Table2AnnualrunoffandsedimentdischargeatYichang年份年径流量（108m3）年平均含沙量（kg/m3）年最大流量（m3/s）年份年径流量（108m3）年平均含沙