三峡工程蓄水后长江中游泥沙输移规律分析.pdf

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1、泥沙研究2014年1O月Journa1ofSedimentResearch第5期三峡工程蓄水后长江中游泥沙输移规律分析郭小虎，李义天，渠庚，刘心愿(1．长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室，湖北武汉430010；2．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)摘要：三峡工程蓄水后“清水”下泄，长江中游含沙量将会长期处于严重不饱和状态，水流含沙量沿程恢复将会引起长江中游长距离冲刷，本文根据三峡工程蓄水以来的实测资料分析长江中游泥沙输移变化规律，得到以下结论：在“清水”冲刷下荆江三口分流分沙比无明显变化趋势，江湖

2、水沙分配对长江中游含沙量恢复影响较小；其中d<0．125ram粒径沙量在长江中游沿程缓慢恢复且恢复程度远小于蓄水前，这是坝下游河段发生长距离冲刷的根本原因；而d>0．125mm粒径沙量在宜昌一监利河段恢复速率较快，且在监利站附近该粒径含沙量基本恢复饱和，这也造成冲刷重点集中在荆江河段。关键词：长江中游；含沙量恢复；趋势中图分类号：TV147文献标识码：A文章编号：0468—155X(20l4)05O117三峡工程蓄水后，水库拦截大量泥沙，“清水”下泄，坝下游河段将会在相当一段时间内处于严重不饱和状态，水流含沙量为了恢复其饱和挟沙水流状

3、态，会使坝下游河道发生沿程冲刷，这种变化会对堤岸稳定构成威胁，同时还会对防洪、水资源利用、水环境生态等带来一定影响，因此，开展三峡工程运用后坝下游泥沙输移规律研究是十分必要的。关于坝下游泥沙输移规律认识多源于已建水库，文献¨显示，河床冲刷发展距离和流量大小、冲刷历时、河床边界条件密切相关。钱宁、谢鉴衡。。认为水库下游长距离冲刷是由于水流挟沙力沿程增加，其根本原因是床沙粒径沿程变细；韩其为分析了水力条件与河床组成沿程变化对分组沙冲淤的影响，认为水力条件变化不大时，粗颗粒在床沙中所占比例沿程减小，细颗粒所占比例沿程增加是导致粗颗粒淤积细颗

4、粒冲刷的主要原因。李义天等在文献中指出在水库下游河床冲刷、沙量恢复过程中，各粒径组输沙量均不会超出建库前水平。陈飞等认为，水库下游发生长距离冲刷的主要原因是床沙补给不足，尤其是细沙补给严重不足。虽然这些成果均较好地解释水库下游泥沙输移一般规律，但关于三峡工程运用后坝下游河段泥沙输移规律研究成果较少，本文根据三峡工程运用以来的实测资料，系统地分析了长江中游河段泥沙输移变化规律，并探讨了长江中游河床冲刷的缘由，该成果可为长江中游江湖规划、治理以及江湖关系深入研究等提供技术支撑。1河段水沙变化特性三峡水库拦截大量泥沙，清水下泄，进人长江中游

5、河段含沙量将会大幅度减少，下面以枝城水文站径流量和含沙量来分析近期长江中游河段水沙变化(图1)。图1显示，荆江河段径流量无明显变化趋势，三峡工程蓄水后2003—2011年期间年均径流量为4030亿m，而三峡工程蓄水前1955—2002年期间该站年均径流量为4450亿m，年均径流量减少了约收稿日期：2013-09-12基金项目：水利部公益性行业科研专项“三峡水库运用后荆江河道再造过程及影响研究(201401011)；国家青年科学基金项目“次饱和水流下悬移质泥沙输移与驱动机制试验研究(51409017)作者简介：郭小虎(1981一)。男，

6、湖北荆门人，高级工程师，博士，主要从事水力学及河流动力学方面的研究。E·mail：xia0huOOl328@163．Cornl16O∞2．05O004O003O0o2O00缸0．5露lO00廿0195519651975198519952005O．0年份／y图1枝城站年径流量、年均含沙量历年变化过程Fig．1VariationofannualrunofandannualaveragesedimentconcentrationatZhiehengstation(1955—2011)9．4％，其主要原因是三峡工程蓄水后荆江河段未现大水年，且

7、荆江河段2006、2011年均为枯水年。在．1／I爝廿1990年以前枝城站年均含沙量无明显变化趋势，属于随机变化，其中在1955—1989年期间年均含沙量为1．21kg／m，随着长江上游干支流水库建设和水土保持工程的陆续实施，1990—2002年期间枝城站年均含沙量呈递减趋势，在该期间年均含沙量为0．925kg／m，与1955—1989年期间年均含沙量相比，减少了约23．3％。三峡工程蓄水后拦截大量泥沙，再加上长江上游主要支流水库修建运用等人类活动的影响，2003—2011年期间该站年均含沙量进一步大幅度的减少，在该期间年均含沙量仅为

8、0．139kg／m，与1990—2002年期间的年均含沙量相比，减少了约84．9％。图2分析了三峡工程蓄水前后荆江三口分流分沙比的变化规律。三峡工程蓄水前，受江湖关系变化及下荆江三次裁弯的影响，在1957—1998年期间