三峡水库蓄水以来水库淤积和坝下冲刷研究

为了分析三峡工程对库区及坝下长江中游河势的影响,基于实测资料,较为系统地研究了三峡水库蓄水运用以来水库泥沙淤积和坝下游河床冲刷特性。研究表明,1991年以来长江干流各站径流量变化不大,输沙量明显减小;三峡水库蓄水运用后的2003～2011年入库沙量继续大幅减少,仅为原设计值的40%,水库年均淤积泥沙1.40亿t,也仅为论证阶段的40%左右,且绝大部分淤积在常年回水区和死库容内;受上游来沙减小和三峡水库蓄水拦沙影响,坝下游输沙量大幅减小,悬移质泥沙颗粒也明显变粗,长江中游原有的冲淤相对平衡状态被打破,河床发生沿程冲刷,2002年10月至2010年10月,宜昌至湖口河段总冲刷量为9.79亿m3,河床冲淤形态转变为“滩、槽均冲”,主要冲刷发生在宜昌至城陵矶河段。     

三峡工程运用后长江中游沙市河段演变与治理思路

三峡工程运用以来,长江荆江河段水沙条件发生较大改变,河床冲淤变化剧烈。沙市河段地处上荆江中段,属弯曲分汊河型,多年来深泓左右摆动和分汊段主支汊易位频繁,是荆江河势变化频繁、防洪形势严峻的河段之一。利用多年来,特别是三峡工程蓄水后的原型实测资料,首先分析了河段控制水文站的水沙特性及太平口分流分沙变化,并进一步分析了三峡工程运用以来沙市河段的河道冲淤演变特点及演变趋势,在此基础上综合考虑河段的防洪、航运、取水等需求,探讨了沙市河段未来的综合治理思路。     

三峡工程运用后长江中下游冲淤变化

三峡工程建成运用后,改变了水库下游河道的水沙条件,坝下游河道水流输沙能力处于不饱和状态,河道将发生沿程冲刷,并可能引起河势的调整,进而可能对防洪产生一定影响.为此,采用数学模型计算与实测资料分析的手段进行了三峡工程建成后长江中下游江湖水沙变化及河道冲淤演变及其对防洪影响的初步研究.结果表明,三峡工程蓄水运用后,长江中下游河道发生大量冲刷,同流量水位降低.各河段冲刷量达到最大时,荆江河段河床平均冲深约2.0～5.3 m,槽蓄量约增加13亿m3,城陵矶至武汉河段河床平均冲深约2.5 m,槽蓄量约增加8.5亿m3;由于干流河床冲刷,荆江三口分流分沙减少,洞庭湖湖区淤积减缓,增加调蓄量约23.8亿m3;水沙过程改变、河床冲刷及局部河势调整对河道稳定及堤防、护岸工程的安全会带来一定影响,需采取相应的对策措施.     

论沙市河段主泓南移的趋向性

沙市河段因主泓紧贴北岸荆江大堤,而成为长江中下游重点防洪河段.本文分析了该河段主泓变化的规律,发现主泓南移及其回复,与三八滩的冲淤消长相关;运用弯道环流理论、耗散结构理论研究了该河段演变及主泓位置变化机理:根据数模计算成果,三峡水库运行后水流的含沙量大幅度减少、坝下游冲刷使上荆江比降有所增大,预测沙市河段河势变化趋势,论述了主泓南移的必然性.同时因水库调蓄作用,流量变化幅度减小,河势趋稳定,将有利于防洪.     

2020年流域性大洪水下长江下游干流河道演变分析

自2003年三峡水库蓄水以来，长江下游水沙特性发生了显著变化，2020年夏长江流域发生了流域性大洪水。在分析三峡水库蓄水以来长江下游水沙特性变化的基础上，结合2020年洪水期的水情、沙情，利用实测河床地形及大断面资料，分析长江下游干流湖口至江阴多年河道冲淤特性，探讨2020年洪水作用下长江下游河床冲淤变化及河势演变特性。研究表明：自三峡水库蓄水以来，长江下游年均径流量变化较小，输沙量锐减，水沙关系发生明显改变；湖口至江阴河段1998—2006年有淤有冲，2006年后呈单向冲刷状态，且滩槽普冲，在2020年流域性大洪水作用后，长江下游河道延续这一冲刷特征，冲刷强度明显增强，各水位河槽冲刷强度为2016—2020年平均值的2.0～2.8倍；大通以上河段冲刷强度小于下游河段；长江下游分流格局总体稳定，但铜陵河段成德洲汊道有主支汊易位趋势，多次测得右汊分流比超过左汊；扬中河段支汊发展，分流比呈持续微增趋势；河势总体稳定，尚有多个江心洲边滩冲刷明显，铜陵沙首度出现撇岸切滩现象，扬中等局部江段江心洲高滩陡坎有条崩发生；河床纵向仍有冲刷，河道束窄段横断面形态进一步窄深化。对大洪水条件下河道冲淤演变特...     

三峡水库蓄水初期关洲分汊河段的冲淤调整特性分析

关洲分汊河段位于长江中游,其水流动力轴线年内随流量的变化在两汊间交替,为典型的年内交替型分汊河段。本文依据实测资料,分析了三峡工程蓄水运用初期关洲河段的冲淤调整情况,并着重对比分析了左右两汊冲淤调整进程的差异。研究发现,蓄水后关洲河段年际间有冲有淤,但以冲刷为主;冲淤主要表现为深泓下切及枯水河槽的冲淤调整;左右两汊冲刷进程不同,左汊为洪水期主汊,河床冲刷幅度较大,深泓平均高程连年递减,过水面积呈增大趋势,而右汊为枯水期主汊,其河床冲刷发展则相对缓慢,深泓高程变化较小。     

荆江沙市河段河道演变趋势分析

荆江沙市河段是长江的重要河段,分析荆江沙市河段河道演变趋势具有重要意义.通过对荆江沙市河段的历史和近期受三峡工程运用影响的演变分析认为,多年来,沙市河段受来水来沙变化、水利工程以及交通设施建设等影响,总体河势稳定,但河段内局部河势有所调整.三峡水库蓄水运行后,由于清水下泄、含沙量大幅减少,沙市河段河床出现较强冲刷,深泓下切,且这一趋势将会长期持续,直至冲淤平衡.     

三峡水库蓄水前后荆江河段冲淤与水沙过程响应

三峡水库蓄水以来,出库沙量(以宜昌水文站实测数据为依据)大幅度降低,坝下游河床冲淤规律也随之发生改变。实测资料表明:荆江河段发生全面冲刷,而沿程冲刷又进一步引起了下游悬沙输移量的变化。基于1992～2017年长江中下游荆江河段各水文站实测流量、含沙量数据,对该河段水沙关系进行了较为系统的分析,初步得出三峡水库蓄水前、蓄水初期以及试验性蓄水后不同时期的水沙关系变化。基于实测资料,利用输沙量法计算荆江不同河段的冲淤量随流量的变化,提出了不同时期荆江河段冲刷强度最大的流量级。     

长江沙市河段近期河道演变分析

沙市河段是上荆江河势较为复杂的河段之一,也是航道治理的重点河段之一。根据三峡水库蓄水以来沙市河段实测地形资料以及沙市水文站的实测水文资料,从来水来沙、深泓平面、洲滩、深槽以及横断面变化等方面系统分析了沙市河段的近期河道演变特性。结果表明:(1)三峡水库蓄水后,沙市河段整体呈现冲刷的趋势,深泓平面摆动集中在分汊段,沿程洲滩冲刷萎缩,横断面冲淤时有发生,20 m深槽冲刷发展,接近贯通。(2)受到沿程护岸工程以及洲滩守护工程等的影响,该河段总体河势基本稳定,但局部河段内仍会有所调整。(3)河段尚未达到冲淤平衡,未来一段时间内,河段仍将以冲刷为主,若无人工干预,滩槽演变趋势将延续近期的变化,由此对防洪、航运等方面带来的影响值得关注。     

三峡工程运用后石首弯道段整治工程累积影响和演变趋势研究

石首弯道段位于长江中游下荆江首端,河道形态复杂多变,河床演变较为剧烈。在大量河道治理及航道整治工程的控制下,岸坡稳定性及航道条件得到了增强和改善。三峡水库蓄水以来,坝下荆江河段的来水来沙条件发生了显著变化,石首弯道段也出现了大幅冲刷,但在一系列河道治理及航道整治工程的作用下,除了局部河段深泓摆动和冲淤变化较为明显外,总体河势基本稳定。随着三峡水库及上游干支流水库群不断建成和运用,该河段河势仍将持续调整。近岸河床的不断冲刷下切,已有工程难以适应新形势下的河床变形,不断出现崩塌冲失,对现有堤防、河势控制工程、护岸工程和航道整治工程等的安全运行以及涉水工程与航运等带来新的问题。提出应抓紧深入研究三峡水库及上游控制性水库运用初期长江中下游重点河段河势变化与综合治理方案等重大技术问题。     

三峡水库2003年蓄水对长江中下游水情影响分析

三峡工程经过近10 a的建设于2003年6月上旬蓄水至135 m,工程进入围堰发电运行期,10月由于航运等方面的需要,水库第2次蓄水至139 m.水库蓄水减少了上游来水,使中下游的水情发生了相应的变化,其变化也引起了社会各界的关心.根据三峡水库的蓄水情况,对2003年三峡水库蓄水期间长江中下游主要站螺山、汉口、大通站水位、流量进行研究,分析三峡水库蓄水对长江中下游水情的影响.     

下荆江窑监河段河床演变及整治初步研究

三峡水库蓄水后,改变了下游来水来沙条件,河床演变也相应发生变化.长江中游窑监水道属典型的弯曲分汉河型,在分析三峡蓄水运用前后河床演变的基础上,采用二维水沙数学模型预测了三峡工程蓄水运用后20a河床演变趋势.计算表明,窑监河段主流仍保持在乌龟洲右汉,主支汉的河势没有发生变化,虽然整个河段呈冲刷趋势,但出浅碍航段航深随着枯水位降落有减小的趋势.在对历史演变分析及演变趋势预测的基础上,利用建立的数学模型研究了航道整治方案.     

三峡水库蓄水运行后荆江河道特性变化研究

由于三峡水库的蓄水运行、上游建库和水土保持工程的逐步实施,三峡水库入库泥沙量和出库泥沙量均出现大幅减少,坝下游河道将在较长时期内产生较大幅度的沿程冲刷,荆江河段首当其冲.根据三峡水库蓄水运行后荆江河段实测资料,分析了荆江河道特性变化情况,并结合数学模型计算成果,从河型、河势和河床形态等方面对荆江河道特性变化趋势进行了预估.研究结果表明:三峡水库蓄水运行后,荆江河段河道特性总体不会有重大改变,但各河段河势将在长时期内有不同程度的调整,河势调整过程中相应岸段崩岸在所难免.为保障荆江的防洪安全,维护健康长江,促进人水和谐,针对本河段河道特性的变化情况,提出了应对建议和措施.     

三峡水库蓄水后宜昌一杨家脑河段冲刷及粗化

水库蓄水引发的下游河道再调整,对河流未来演变与人类活动均有重要影响.根据现场实测水文、地形与床沙资料,对三峡蓄水后下游宜昌-杨家脑河段的河床冲刷下切、粗化等现象进行了统计分析.结果表明,三峡水库蓄水后导致宜昌相同来流情况下来沙剧减,这是导致研究河段冲刷的根本原因.2002-2006年间主要冲刷区逐年下移,冲淤幅度逐渐变小.而2006年汛末与2008年汛末三峡水库水位的抬高均导致冲刷量的突增.2002-2006年各河段曼宁糙率值逐步增大,尤其是坝下河段.床沙组成中卵石含量迅速提高,坝下河段河床中值粒径亦明显增大,而枝城以下河段不明显.这种上、下游河段粗化过程的差异性与河道冲淤、糙率变化是一致的.     

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。     

下荆江河道演变对天鹅洲自然保护区的影响及对策研究

介绍了石首下荆江故道天鹅洲2个国家级自然保护区简况;论述了下荆江典型蜿蜒性河道的特性,因复杂的江湖关系,使该河段河道演变更为复杂。20世纪50年代后实施了一系列河势控制、护岸工程,制约了河道横向摆动,但目前石首一带仍处于剧烈变化中;一维数学模型计算成果表明,三峡枢纽运行后下荆江特别是保护区所处的石首至监利河段的冲刷量、冲刷深度及水位下降,均居长江中下游河段之冠,河道可能会发生剧烈演变;分析了三峡运行后下荆江河道演变对故道保护区的影响,即清水下泄冲刷使河道甚不稳定而影响保护区安全以及水位降低减少故道水体交换几率等不利影响。提出了加强研究、观察,采用工程措施增加故道水体交换以及严禁有毒污水排入故道等对策措施。     

三峡工程建成后长江中下游防洪形势及对策

三峡工程是长江流域治理开发的关键性工程。三峡工程建成后长江中下游特别是荆江防洪形势将会发生根本性的改善。但由于长江洪水范围广,峰高量大,部分地区防洪形势仍然严峻。此外,三峡工程蓄水运用后,清水下泄将引起长江中下游河道冲淤变化,导致蓄泄关系、江湖关系发生变化,对防洪产生影响。根据目前的研究成果,对三峡工程建成后长江中下游的防洪形势及对策进行了初步研究。     

三峡水库蓄水前后窑监河段年内河床演变分析

三峡水库蓄水后,窑监河段上游的来水来沙条件发生改变,使河床发生相应调整。三峡工程不仅引起该河段年际间水沙特征变化,含沙量显著减小,年内水沙过程也发生变化,表现为蓄水期流量减少,退水过程加快。根据现有实测地形数据,对三峡水库蓄水前后2002和2007年年内监利河段河床冲淤分布、横断面变化与航道条件进行了比较,并采用资料分析、数学模型等方法对航道条件变化的原因进行了分析。研究表明:三峡水库蓄水后,监利河段年内仍遵循蓄水前"涨淤落冲"的规律;汛期淤积强度较蓄水前减弱,汛后冲刷动力也有所减小,水沙不利年份时航道条件仍呈恶化态势。     

三峡库区云阳新县城库岸再造预测

在三峡库区、丹江口库区等大中型水利枢纽工程中,库岸再造是常见工程问题.水库蓄水后,地质环境的改变必将带来新的环境地质问题.库岸再造是对云阳新县城影响较大的环境地质问题.库岸再造预测是根据库岸工程地质条件,结合现今岸坡的稳定条件,对蓄水后库岸再造类型及再造程度进行预测,为库岸防护提供地质依据.根据三峡库区重庆市云阳新县城库岸防护工程成功实施的事例,对城市库岸再造预测思路进行粗浅分析和经验总结,并提出了防护措施及要点.     

三峡水库175m试验性蓄水十年泥沙冲淤变化分析

系统分析了2008年三峡水库实施175 m试验性蓄水10年来,进出库水沙特性、库区泥沙冲淤情况、坝下游水沙变化与河道冲刷情况,结果表明:入库沙量大幅减少、来沙组成发生明显变化,水库淤积量大幅小于预期、淤积形态良好,重庆河段未出现累积性淤积;坝下游河道发生大范围强烈冲刷、河道河势总体基本稳定;水库及坝下游航道条件大为改善;水库调度指标不断优化调整,试验性蓄水使工程在防洪、发电、航运、水资源等方面提前5年发挥了巨大的综合效益。随着长江流域社会经济的快速发展,各方对三峡工程在防洪、航运、供水、发电等方面提出了更高的需求,同时三峡水库泥沙淤积与坝下游河道冲刷是一个不断发展变化的累积过程,仍需长期跟踪观测与研究。建议:进一步优化汛期水库中小洪水调度等,研究形成三峡水库"蓄清排浑"运用的新模式;建立坝下游河道崩岸预警机制;持续开展水文泥沙原型观测与科学研究工作,为三峡工程安全高效运行、推进长江大保护提供科技支撑。