三峡工程蓄水后荆江河势变化及整治方案研究

三峡工程蓄水运用以来,荆江局部河段河势发生了新的变化,影响了长江航运。在以往工作基础上,根据实测资料分析了荆江河段的历史演变、近期演变及三峡工程蓄水运用以来的河道冲刷和崩岸等概况。根据数学模型计算结果,预估了荆江河段的河道变化趋势,提出了荆江河段河势控制的初步方案,对沙市河弯、公安河段、石首河弯及监利河弯提出了阶段性的初步治理设想,可为荆江河势演变研究和工程治理提供参考。     

密西西比河下游河道裁弯工程影响与近期演变分析

本文研究了密西西比河下游河道裁弯工程前（19世纪80年代至20世纪30年代）、后（1943年至1992年）河道比降与水流功率的变化；研究河段上自新马德里（密苏里州）下至纳齐兹（密西西比州），全长约900km；具体分析了裁弯工程前、后6个主河段及13个次河段的河道演变。（1）研究表明：研究河段目前的河道比降与水流功率均较裁弯前有较大幅度的增加，其中增幅最大的是富尔顿（田纳西州）至莱克普罗维登斯（路易斯安娜州）河段，其河道比降与水流功率分别增加了27-36％和20-38％；裁弯工程上、下游河段的河道比降与水流功率也有所增加，但其增幅相对较小。（2）过去研究表明：1932年之后，研究河段的床沙非但没有粗化，反而总体发生了某种程度上的细化；由于密西西比河下游河道不是缺沙河道，因此，水流功率的增加和泥沙中值粒径D50的恒定不变只能通过床沙质输沙量的增加来予以补偿，以达到河道新的输沙平衡。（3）过去研究还表明：20世纪密西西比河的河道输沙量是减少的，但由于这一结论主要是依据于实测总输沙量的分析结果，因此并不能据此认为下游河道床沙质输沙量也相应减少了；本文研究表明：裁弯后的床沙质输沙量大于裁弯前，这是因为：裁弯工程直接导致的次河段水流功率的增加，造成了下游河道的冲刷，从而增加了下游河道的床沙质输沙量；事实上，裁弯工程实施后，在通过河道演变调整达到目前新的动态平衡过程中，这部分新增的床沙质输沙量起着十分重要的作用。（4）研究河段目前的平衡状态可概括为：上游河段保持动态平衡，中游河段通过极度冲刷、下游河段通过淤积达到新的动态平衡；仅考虑河道比降与水流功率的变化并不能完全解释裁弯后研究河段的河道演变趋势，还必须同时考虑裁弯工程上游河段河道演变引起的上游河道来沙量的变化。     

三峡工程运用初期荆江与洞庭湖治理问题探讨

自三峡水库蓄水运用以来,受水库蓄水拦沙以及上游来沙减小等因素的综合影响,荆江河道及洞庭湖三口水系水沙特征发生了显著变化。在综合分析荆江河段和洞庭湖区水文情势及河床冲淤变化的基础上,针对三峡运用初期的荆江治理,探讨了芦家河浅滩河段治理、下荆江熊家洲至城陵矶裁弯,以及抑制荆江河床冲刷下切等热点问题;对于洞庭湖治理方面,提出了三口水系优化、松滋口建闸的规划建议,对兴建城陵矶综合枢纽工程问题进行了讨论,并且强调要进一步加强河道演变及江湖关系变化原型观测,以及治理措施的深入研究与论证。     

长江上荆江河道冲淤变化研究

在分析长江上荆江河段近50 a实测水文泥沙、地形资料的基础上,根据一维数学模型计算成果,并参考二维数学模型计算成果,获得如下认识:下荆江裁弯、葛洲坝水利枢纽蓄水运用后,上荆江普遍发生冲刷,河床深槽以冲刷为主,洲滩有冲有淤.三峡水库蓄水运用后,上荆江河道各河段将在较长时期内有不同程度的冲刷调整,可能会引起河岸发生崩坍,对岸线和已建护岸工程的稳定将产生不利影响.     

下荆江人工裁弯30年

下荆江裁弯工程实施已30年。工程实践表明，下荆江裁弯工程是按照蜿蜒性河段演变规律改造下荆江的治本工程，取得了预其工程效益，但也出现了一些原来认识不足的问题，裁弯工程是动态工程，要深入认识河道演变规律，因势利导，还要加强河道演变与工程效果观测分析，及时修改设计，更好发挥工程效益。引河工程是裁弯工程成败的关键，新河及其上下游河势控制工程则是保持和发挥裁弯工程长期效益的保证。     

长江中游裁弯工程的效果

下荆江中洲子和上车湾裁弯工程实施已30多年.裁弯工程竣工后,对新河发展和老河淤积过程,裁弯段上游和下游河段的河道演变及水位变化等进行了长期的观测研究.观测分析结果表明:裁弯后新河按预期目标发展,老河相应淤积,老河同期淤积量大于新河冲刷量;裁弯后裁弯河段上游河道比降加大,河床冲刷,同流量的水位较裁弯前降低,其降低值自下游往上游减小,枯水期大于汛期;裁弯段以下至城陵矶河段未发生淤积,且略有冲刷,同流量的水位没有抬高,城陵矶至武汉河段在裁弯后至80年代中期曾发生淤积;裁弯后逐步实施新河及其上下游河段的护岸工程,目前下荆江河势总体稳定,裁弯工程效益得以长期发挥.     

江湖关系变化的内在机理

从理论上深入揭示了江湖关系内在联系及机理,着重从荆江与分流河道2个方面分析了径流量变化、冲淤及其河道演变的规律。其中在荆江的径流量变化及冲淤方面包括:荆江裁弯具有分汊河道的裁弯特性;荆江流量加大引起冲刷;荆江流量加大对三口河道的影响;分流河道与荆江同时冲刷;三峡水库建成后荆江及中下游河段冲刷的平衡时间,以及监利输沙量变化的估计等。在分流河道演变方面包括:分流河道作为三角洲上的河道;季节性河道形成——断流机理;分流引起淤积的原因;分流河道的淤积平衡;分流河道进一步分汊后再淤积;分流河道冲刷时挟沙能力会大幅度减少;三峡水库运行后径流量减少幅度大幅变缓。     

长江中下游干流河道的治理

长江中下游干流河道治理工程分为三大类型，第一类为确保堤防安全和河势稳定，针对重点险工险段的护岸工程，到1997年止，长江中下游护岸工程总长为101km，占崩岸线总长的80％，是长江堤防建设的主要工程之一；第二类为治理蜿蜒型河道实施的裁弯工程，在20世纪60－70年代实施了三处下荆江系统裁弯工程，其上下游河段的河势已得到初步控制；第三类为治理分汊河道实施的堵汊工程，从70年代至今，长江中下游共实施了8处堵汊工程，从上治理工程均取得了显的社会和经济效益。     

近50年来长江中游泥沙输移变化

 对1950年以来长江中游泥沙输移资料作了初步分析。分析结果表明：20世纪60年代下荆江裁弯后,三口(松滋口、太平口、藕池口)分流分沙减少,下荆江径流量和输沙量相应增加,洞庭湖泥沙淤积减少;80年代中期以后,长江中游干流及洞庭湖出口的年输沙量呈减少趋势,城陵矶至武汉河段河床由淤积转为趋向冲淤平衡三峡工程初期蓄水运用后,长江中游含沙量沿程恢复距离较长,但床沙质部分恢复距离相对较短。     

松滋口分流分沙变化分析

20世纪60年代以来,下荆江系统裁弯以及兴建葛洲坝、三峡水库等水利枢纽对荆江3口分流分沙的变化产生了不同的影响.下荆江裁弯以后,松滋口分流因为藕池口分流量的快速萎缩而成为3口中分流量最大的口门.根据1956年以来松滋口进口以及上游干流控制水文站的实测水沙资料分析了松滋口历年来分流分沙的阶段性变化及其成因:三峡水库蓄水运行后,松滋口分流分沙比增大,且今后一个时期还将继续增大.