汛限水位优化调度对变动回水区航运的影响分析

11.5.2.1　优化调度对水库泥沙淤积的影响

泥沙淤积问题一直是三峡工程设计时重点考虑的问题之一，国内众多学者围绕三峡工程的泥沙问题进行了大量的深入研究 (张仁，1995;林秉南，周建军，2004;韩其为等，1986，1993，1996，2003;潘庆燊等，1999)。泥沙淤积不仅影响水库的长期使用，而且不同调度方式对泥沙淤积的影响不同，进而造成上游航运状况的差异。本节运用三峡水库一维水沙数学模型，计算了不同优化方案情况下水库的淤积变化过程。模型原理及计算方法可参考相关文献 (长江科学院，1993;中国水利水电科学研究院，1993;武汉大学，2005)。

1.计算条件

(1)坝前水位运用方式。2003年6月16日～2007年9月30日，坝前水位按135m运用;2007年10月1日～2009年9月30日，坝前水位按照156m—135m—140m (正常蓄水位—防洪限制水位—枯期消落水位，下同)方式运用;2009年10月1日～2102年10月1日，坝前水位按照175m—145m—155m 方式运用。

(2)水文典型系列年。三峡水库设计论证时，水文典型系列年选取的是60系列。资料表明，寸滩站加上武隆站 (乌江)的10 年平均值年水量为4199 亿m3，年输沙量为5.091亿t，含沙量为1.21kg/m3，分别较多年平均值大5.0%、2.4%和小2.4%。这个系列还包括了大水大沙年、中水中沙年、小水小沙年等典型年，年内的分配与多年平均值基本一致。

1990年以后，长江上游来水来沙变化较大。从各水沙来源看，90系列金沙江和乌江变化相对较小，嘉陵江水沙变化较大，其年来沙量较多年平均值减少2/3。从主要站点年平均水量和沙量过程来看，朱沱站90系列的水、沙量与多年平均值相近;北碚站90系列水量与多年平均值相差16.3%，输沙量较多年平均值少65.8%;武隆站90系列的水量较多年平均值相差8.3%，输沙量较多年平均值相差21.1%。

(3)计算方案。计算方案的制定，综合考虑了不同坝前水位、优化方式、不同水沙系列等多方面的因素，形成了如下60 系列、90 系列两类计算方案。各方案如表11-8所示。

表11-8　计算方案

(4)计算河段及断面布置。计算河段主要为长江干流，从朱沱至三斗坪，全长756.3km，其中考虑了主要支流嘉陵江、乌江的入汇情况。全河段共布设了368个断面，平均断面间距2.06km。

2.优化调度对水库泥沙淤积的影响分析

水库调度方式的改变，首先会影响水库淤积的发展，图11-19给出了方案1.1～方案1.4三峡水库库区不同河段的淤积发展过程。

图11-19　优化调度与正常调度的水库淤积过程比较

(a)大坝—丰都;(b)丰都—涪陵

优化调度和正常调度相比，改变了水库淤积的进程，加速了水库淤积平衡的时间。在水库运用初期，优化调度加快了变动回水区中下段和常年回水区上段的淤积速度。上游无库情况下，水库运用初期，涪陵附近河段淤积速率最大 [图11-19 (b)]，而坝前段变化不明显。随着正常调度泥沙淤积更快的发展到坝前，水库排沙比增大，使得优化调度情况下的坝前段淤积速率在水库运用后期相对加快。相比正常调度的70～80年水库逐渐趋近平衡，优化调度后，水库运用50～60年即开始出现平衡趋势，而且在汛前落水时间一定的情况下，随着汛后提前蓄水时间越长，水库淤积趋向于平衡的速度越快。

无论从全坝段还是局部河段来看，优化调度都只是改变了水库的淤积平衡过程，对三峡水库的最终平衡淤积总量影响不大。100年末各河段各优化方案 (方案1.2～方案1.4)和正常调度方案(方案1.1)的淤积量差别不大，全坝段淤积总量基本相同，方案1.1～方案1.4分别为166.8亿m3、167.7亿m3、168.0亿m3、168.25亿m3。

优化调度对各个河段淤积影响的程度不同。从绝对量来说，水库下段受优化调度影响最大，一度出现的淤积量差别是最大的，从相对量来说，水库上段受优化调度的影响要明显大于下段，特别是变动回水区。优化方案1 (方案1.4)和正常调度方案 (方案1.1)相比，涪陵以下常年回水区的最大淤积差值为7.48亿m3，占该河段总淤积量的4.8%;涪陵以上变动回水区的最大淤积差值为2.82亿m3，占该河段总淤积量的24%。

3.上游建库情况下优化调度对泥沙淤积的影响

2014年，上游溪洛渡、向家坝即将投入运用，必然在近几十年内大量拦沙于库中，这会造成三峡水库入库泥沙的变化，进而影响水库的淤积过程及航运状况。胡艳芬、吴卫民等(2003)曾运用一维非恒定流泥沙冲淤计算数学模型对向家坝水电站水库进行100年水库泥沙淤积计算，计算过程中考虑了上游溪洛渡以及二滩水库的影响 (二滩水库已于1998年蓄水运用)。

由计算结果可知，上游溪洛渡、向家坝运用后，大量泥沙被水库拦蓄，下泄沙量明显减少。水库运用前60年，向家坝的排沙比变化较小，维持在13%～18%之间，后期随着上游水库淤积增多，排沙比增大，下游水库的排沙比也逐渐增加，但直到100年，下游水库的排沙比仍不足60%，还未完全趋于平衡。和水库排沙比变化相对应，三峡水库入库水沙条件相应变化，向家坝下游朱沱站沙量逐渐恢复，前60年基本维持在34%～39%，后期逐渐增加，100年为67%左右。上游建库后，来沙量的减少必然造成三峡水库淤积过程的改变，对水库防洪、发电、航运等带来重要影响。

根据已有的对比，优化方案1情况下三峡水库淤积发展是最快的，也是对航运影响最不利的方案，以此方案为基础，研究上游建库对水库淤积过程的影响。图11-20给出了上游建库与上游无库条件下，优化方案1三峡水库各河段及全库区的淤积过程。

图11-20　上游建库与上游无库情况下三峡水库各段淤积过程比较

(a)大坝—丰都;(b)丰都—涪陵

从图11-20可以看出，上游建库与上游无库情况比较，三峡水库的来沙量大大减少，初期减少最大，后期逐渐恢复，导致水库淤积速率减小，平衡时间增加。上游无库情况下水库70～80年已经趋近平衡，而上游建库后，三峡水库运用100年仍未达到平衡。上游建库与上游无库情况对各个河段的淤积过程影响不尽相同，尤其是对上游变动回水区河段影响较大。上游建库后，由于拦沙作用，初期下泄水流含沙量较小，三峡水库变动回水区上段产生冲刷，其中，长寿—寸滩约40年转为淤积，寸滩以上河段直到100年后仍没有产生淤积。对长寿以下河段，上游建库条件下泥沙淤积过程均较上游无库发展缓慢。

从上面分析可知，上游建库将大大减缓三峡水库的淤积速率，对变动回水区河段，前40年内不会出现泥沙淤积问题，对重庆河段，上游建库可保证100年内不发生淤积。这也说明上游建库将对三峡水库汛限水位优化调度提供有利条件。

4.水沙系列变化对水库泥沙淤积的影响

1990年以来，三峡水库的来水来沙相对于以前产生了明显变化，如前所述，90系列与60系列来水量相近，但来沙量差别较大，90系列只有60系列来沙量的70%左右 (图11-21)，而且90系列来沙较60系列明显偏细 (图11-22)。由于来水来沙及级配的不同，90系列和60系列的水库淤积过程及其对水库上游航运的影响也存在不同，进而影响三峡水库汛限水位优化调度的效果。

为了比较90系列和60系列淤积过程的差异，图11-23给出了90系列和60系列不同来水来沙情况下三峡水库各个河段的淤积发展过程，在此基础上分析水沙系列不同对库区淤积的影响。

图11-21　60系列与90系列三峡库区主要站点水沙特征比较

图11-22　寸滩站60系列与90系列悬沙级配比较

图11-23　60系列与90系列比较

(a)大坝—丰都;(b)丰都—涪陵

90系列和60系列相比，无论是淤积数量还是淤积速度均较60系列小。从水库全坝段的淤积数量上看，平衡后60系列总淤积量约为168.25亿m3，90系列总淤积量约为112.8亿m3。从平衡年限来看，60系列70～80年已经趋近平衡，而90系列直到100年还未达到平衡。

90系列和60系列相比，水库淤积部位和发展过程存在一定差异。从各河段来看，60系列初期主要淤积部位是涪陵—长寿以及长寿—寸滩河段，主要是变动回水区的下段和常年回水区的上段，30年末分别淤积了3.49亿m3、1.92亿m3;90系列由于来沙较少，且颗粒较细，初期泥沙淤积部位较60系列偏下，更主要集中在涪陵附近，30年末丰都—涪陵，涪陵—长寿分别淤积了3.83亿m3、1.65亿m3。

综上所述，90系列淤积总量较60系列小，淤积发展过程较60系列慢，从对三峡水库变动回水区航运的影响来看，60系列对变动回水区的航运影响更为不利，而60系列涵盖了90系列的影响，也就是说，1990年以来水沙的变化趋势对于进行三峡水库汛限水位优化调度是有利的，优化调度对三峡水库变动回水区航运影响不会超过60系列的影响程度。如果60系列下优化调度能满足航运要求，可提高水库综合效益，则90系列下优化调度无疑也更能满足航运要求，进一步提高水库综合效益。因此，从工程最不利的角度，重点以60系列来进行分析。

11.5.2.2　优化调度对变动回水区航运的影响

变动回水区一般是指水库最高和最低库水位的两个回水末端范围内的库段。在此段，由于水库的调节作用，水位变化具有周期性，水动力条件的变化，造成该区域淤积或冲刷，使得该段具有水库和河道的双重特性。三峡工程175m 运用方案的变动回水区为重庆大渡口至剪刀峡，干流长约130km，主要支流嘉陵江长约4km (图11-24)。三峡水库变动回水区河段属山区河道，平面走向迂回曲折，深槽与浅滩交替，河床宽窄相间，宽段江中多出现大的边滩与江心洲，形成各类浅滩，其中著名浅滩有九龙滩、铜元局、猪儿碛、金沙碛、上洛碛、下洛碛、王家滩、青岩子等处，枯水期常因水浅或航槽过度弯窄而碍航。峡谷河段，以铜锣峡、明月峡、黄草峡、剪刀峡等处最为著名，其洪水河宽300～400m，枯水水深达20～50m，枯水期水流平缓，洪水期水流汹急，水面纵比降1‰～3‰。

图11-24　三峡水库变动回水区河势与主要滩险分布示意图

以铜锣峡为界，可将变动回水区分为铜锣峡以上重庆河段及铜锣峡以下河段。重庆河段，上起大渡口，下止铜锣峡，其中在朝天门处有支流嘉陵江汇入，全长约60km。重庆作为我国西南地区最大的水陆联运枢纽，是长江上游经济发展的中心，港口、码头密集，航运地位非常重要。该河段的重点浅滩主要有九龙坡、铜元局、月亮碛、猪儿碛以及金沙碛河段。铜锣峡以下河段上起铜锣峡、下到剪刀峡，峡谷段与宽阔段相间分布，主要碍航浅滩有青岩子、洛碛等(谢葆玲，陈立，2005)。

1.自然及正常调度情况下重点浅滩的演变分析

(1)重庆河段。重庆河段属山区河道，洪峰陡涨陡落，加之位于两江汇流口，汛期来水相互顶托，水位变幅大，河床冲淤也受这一因素的影响。本河段主要浅滩分布在九龙坡、铜元局、猪儿碛、月亮碛、金沙碛等河段，根据已有的研究成果 (长江水利委员会，1997a;长江航道局，2000;韩其为等，1986;谢葆玲，陈立，2005)，其自然条件下及正常调度蓄水后河段主要演变特点分述如下:

1)九龙坡河段(图11-25)。在嘉陵江入汇口上游约10～13km，长2.7km，为弯曲扩宽河段。该河段洪水期河面最宽处有1500m，进出口段河宽仅700m 左右，河床深泓高程起伏变化在132～156m 之间。中枯水期，该河段江中有九堆子卵石洲，将河道分为左右两汊，左汊为主槽，右汊弯窄为支汊，水位164.2m 以上开始过流，主槽内上段为鸡心碛，枯水时将枯水河槽分为左右两汊。汛期九堆子全部被水流淹没，主流线随水位的上升右移，滩子口一带回流范围进一步扩大，回流上端延伸至九龙坡码头区。汛期由于该河段河床宽阔，水流分散，流速减小，泥沙大量落淤，年淤积量达104万～155万m3，滩子口附近的回流及缓流区泥沙淤积尤为严重。汛后水位降低，主流归槽，回流及缓流区范围逐渐减小，汛期落淤的泥沙被大量带走，一般对港区和航道无明显影响。汛期卵石推移质沿主流带运动，鸡心碛与三角碛左右槽有部分卵石淤积而出浅，平均约3年左右时间需疏浚一次。

三峡水库蓄水位抬高至175m 时受壅水影响，泥沙将产生累积性淤积，在左岸形成巨大的泥沙边滩，并随着水库运用年限增长而逐渐淤高扩大，影响港区正常作业。遇丰沙年时，左汊淤沙高程甚至高于右汊，主流将改走右汊而出现 “倒槽”现象，将持续50～60天，左汊才能冲开，对港口与航道均有较大的危害。整治措施可通过工程平顺岸线，调整主流，增加主槽冲刷，保持码头前沿水深。同时结合江中鸡心碛、三角碛、九堆子两处突嘴等处的挖炸，减缓流速、改善流态，便利船舶安全航行。

2)铜元局河段(图11-26)。位于九龙坡下游的一过渡段浅滩，长2.2m，为弯曲河段下游的放宽段，是受中、枯水期上游左岸九口缸石梁阻水挑流作用，在水流转向过程中形成的过渡段浅滩。天然情况下，洪水期水流取直，主流由左岸珊瑚坝通过，右岸形成较大回流区，泥沙落淤;枯水期水流归槽，淤沙得以冲刷，对右岸码头无大影响，而航槽则有时出浅，需进行疏浚维护。

三峡水库蓄水位抬至175m 以上时，由于泥沙的累积性淤积，右岸码头随着水库运用期延长，累积性淤积增加，岸线外移宽度将增加，主槽进一步缩窄，对航道与码头均有较大影响。为了改善该滩段的碍航情况，可采用整治工程方案调顺岸线，将主流挑向右岸，使枯洪水流向趋于一致，防止岸边与浅区的泥沙淤积。同时炸除左岸突出的九口缸石梁，以平顺水流，改善流态。

3)猪儿碛河段(图11-27)。位于嘉陵江入汇口以上的长江干流，长2.8km，为弯曲束窄河段，中水期上游河宽约600m，下游河宽约450m，枯水期河宽变化不大，一般只有300～400m。河床深泓高程沿程减小，变化在136～154m 之间。上游右岸有老鹳碛，下游左岸有月亮碛，两碛之间的过渡段为猪儿碛浅碛，河床为卵石夹沙组成，两岸为护岸或礁石的基岩组成。主流线在老鹳碛靠近左岸，同时受嘉陵江入汇水流的顶托产生一定的壅水，形成缓流淤积，深泓线以左河槽泥沙大量淤积。猪儿碛紧接月亮碛上游，为江中卵石潜碛，河道被分为左右两汊，左汊水浅，右汊相对较深，为枯水航槽。天然情况下个别年份右槽曾出浅碍航，需通过疏滩予以维护;近年来航槽趋于稳定，可满足航道通航尺度要求。

三峡工程175m 蓄水运用后，在水库壅水与嘉陵江来水顶托的双重影响下，由于泥沙逐年累积性淤积，在水库消落期将因航槽水深不足而出浅碍航。猪儿碛河道上段河床逐渐放宽，右岸卵石淤成较大的老鹳碛边滩，要解决175m 蓄水位猪儿碛的泥沙淤积问题，可采用束窄河床，归顺和集中主流的整治方法，加大河床冲刷力度，维持航槽稳定。

4)月亮碛河段 (图11-27)。月亮碛为嘉陵江汇合口上游川江左岸的大卵石边滩，河段呈微弯型，右侧为凹岸深槽与较陡的岸壁。天然情况下其泥沙淤积受弯道水流与嘉陵江来水顶托影响，淤积部位主要在左岸月亮碛一带，右侧深槽很少淤积。

图11-25　九龙坡河段河势图

图11-26　铜元局河段河势图

图11-27　月亮碛、猪儿碛河段河势图

图11-28　金沙碛河段河势图

三峡工程按175m 蓄水后，该河段泥沙累积性淤积量增大，在水库消落期，上段冲刷下来的泥沙在月亮碛上淤积，使月亮碛比建库前淤高并扩大，扩大的宽度为100～200m;由于右侧深槽仍保持稳定，故泥沙的冲淤变化未对航道产生大的不良影响，但对月亮碛一带的码头影响较为严重，月亮碛上淤积泥沙，需待汛期流速较大时才能冲走。推荐的整治试验方案为:挖深和挖宽月亮碛边滩，以减缓中洪水流速，便于上行船舶安全航行。

5)金沙碛河段(图11-28)。位于嘉陵江口，长2.5km，属微弯放宽型河段。该河段进出口较窄，中段放宽。金沙碛滩面高程为160～170m。右岸为客货运码头，是重庆主城区的重要港区之一，中水区河道上段河宽760m，下段缩窄到380m。枯水期左岸金沙碛边滩全部露出，水流走右岸深槽，河宽变化不大，一般约为120～280m。河床深泓高程起伏不大，一般在147～156m 之间。河床为卵石夹沙或沙质组成，两岸由护坡及基岩组成。汛期主流线居中，通过金沙碛坝，汛后随水位的下降，主流线由左逐渐移至右岸深槽。该河段河床冲淤主要受上游来水来沙条件，河床边界及长江水流顶托的影响，泥沙冲淤变化复杂，汛期河段中部放宽段右岸深槽为泥沙集中淤积部位。

三峡水库按175m 方案蓄水运用后，本河段受川江顶托与水库壅水的双重影响，右槽淤积泥沙，失去了汛后冲刷条件。右岸金家滩边滩将会逐年扩宽并向下游延伸，与其下游两处小沙洲相连接，形成巨大的泥沙边滩，影响码头正常作业，同时金沙碛上水浅流急，产生强烈的“走沙水”，如遇川江发水顶托，则在嘉陵江口淤成“拦门沙”，使船舶无法进入港区靠泊作业。本滩的整治主要是通过工程措施防止滩首右岸边滩的淤积突出，拓宽航槽、改善流态，同时减缓右槽的流速，便于船舶在港区的正常运行与作业。

综上所述，天然情况下，嘉陵江口以上川江河段的航道情况尚好，一般能满足现行航道尺度要求，其主要枯水浅滩九龙滩、铜元局、猪儿碛等，虽未进行筑坝整治，但航槽总体较为稳定，平均每3年或更长时间才需维护疏浚一次。嘉陵江口的金沙碛河段，一般亦可满足航行需要，遇嘉陵江丰沙年，或受川江较高水位顶托，可能在河口处淤成碍航“拦门沙”，则需采用挖泥船疏浚，以维持枯水通航。但总的来说，出现此种碍航情况较少。

(2)铜锣峡以下河段。铜锣峡以下洛碛至涪陵为川江浅滩较为集中的宽浅河段，主要浅滩有青岩子、洛碛等。该河段河床基本上由基岩和卵石组成，由于沿程构造和岩性不一致，在抗冲力较低或向斜地区往往发展形成宽谷，而坚硬的岩层或背斜地区往往深切成峡谷，使得河道具有宽窄相间的河道外形。河段主要由铜锣峡、明月峡、黄草峡、剪刀峡等峡谷段以及之间的宽谷段组成，天然河道的断面形态在峡谷段受两岸约束严重，断面形态呈V 或U 形的窄深状。在宽谷段的断面浅滩，常形成淤积边滩或江心滩。宽浅段宽深比多大于1，且洪、枯水时的宽深比相差2～3倍。在自然状态下，本河段的碍航表现为浅滩河段枯水期水深不足。根据已有的研究成果，其自然条件下及蓄水后河段主要演变特点分述如下:

1)龙王沱河段(图11-29)。龙王沱河段河床形态十分复杂，在长江与乌江汇合口处有锦绣洲卵石碛，上游有白鹤梁和洗手梁纵卧于南北两岸，下游有小灶和大灶等碛坝、石梁依次纵卧于江中，江水受靠近涪陵城区一侧的龙王沱吸流影响，中洪水形成较大的回流区，影响航行。天然状态下，泥沙运动遵循汛期淤积、汛后冲刷的规律，年内冲淤基本平衡，天然情况下对航行影响不大。在156m 和175m 蓄水期，龙王沱河段两岸边滩产生大量淤积，可能会束窄河床，引起流态的变化，对航运产生不利影响。但该河段位于变动回水区和常年回水区的交界处，随着水位从156m 逐步抬高到175m，水流可望进一步减缓，对航运的不利影响应不大。

图11-29　龙王沱河段河床形态图

2)牛屎碛河段(图11-30)。本河段为一弯曲河段，洪水期左岸处于回流区，有大量泥沙淤积，汛后水流归槽，淤沙冲刷，年内冲淤基本平衡，天然情况下对航行并无大的妨碍。

图11-30　牛屎碛河段河床形态图

该河段在156m 蓄水期，左岸泥沙也会累积淤积形成大的边滩，可能会缩窄航槽，造成不良流态，但随着175m 蓄水，水位进一步抬高，对航运的影响应不大。根据武汉大学和南科院物模结果(长江水利委员会，1997a)，虽然水库运用后期牛屎碛河段原左岸主槽淤成长3000m 宽600m 的大边滩，主槽右移600m，沿牛屎碛顺直而下。但这一时期，175m 方案汛期壅水为9.5～14.5m，消落期壅水为10.8～15.3m，水深流缓，全河槽流速完全满足通航条件的要求。

3)青岩子河段(图11-31)。该河段位于宜昌上游565.0km 处。河段中的金川碛沙卵石滩将其分为左、右两槽(见图11-31)。枯水时仅右槽过水，河宽为200～400m。洪水期江面放宽至1600～1900m，水流挟沙能力减弱，大量泥沙在滩段落淤，特别是在沙湾、麻雀堆一带，淤沙集中。汛后，水位下退，水流落弯，可将当年淤沙冲走，恢复枯水航道。但是，遇到大沙年，大量淤沙在退水时难以全部冲完便出现碍航现象。

图11-31　青岩子河段河床形态图

在135m 蓄水期，本滩基本不受影响。在156m 运行时，由于泥沙的累积性淤积，右汊航槽内水深将略显不足，通航条件逐步变坏，但经过三峡工程施工期 “7250”整治，已取得预期效果。在175m 蓄水运用期，右汊将产生累积性淤积，出现 “倒槽”现象，主流转向左汊，但左汊中有礁石阻碍，水流急乱而无法通航。南科院、武汉大学对青岩子的问题均作过研究 (长江水利委员会，1997a)，定性认识基本一致，认为若维持原航槽，则必须在三峡工程施工期就进行治理，若开通新航槽，则采用炸礁方案，其中开辟金川碛左汊通航方案需炸礁15.7万m3，加上进口磨盘滩头部及澧江石，炸礁方量会比这一数值大。长江航道局进行了两个方案的设计，若维持原航槽，则筑坝工程量为34.1万m3。若开辟左航槽，则炸礁工程量为82.5万m3。总之，青岩子河段在175m 运用时，不论是初期还是中后期都有 “倒槽”问题，开辟新航槽势在必行。

4)下洛碛河段(图11-32)。下洛碛为过渡段浅滩，河道顺直，洪水河宽达1200m，两岸均为较长的卵石边滩，碛顶低平，沿右岸碛边有五金堆、金钱罐等突出石梁。整个过渡段长达700m，枯水期常出浅碍航，需通过疏浚才能保持通航水深。根据天津水运工程研究所物模成果 (长江水利委员会，1997a)，175m 运用后，下洛碛航道右移到五金堆、金钱罐等礁石区，水流条件差，对船舶安全航行有较大的危害，需要清炸礁石。

图11-32　下洛碛河段河床形态图

5)上洛碛河段(图11-33)。上洛碛属弯道浅滩，其左岸是上洛碛卵石大边滩，右岸为凹岸，有一连串的水下礁石群。边滩处的枯水河宽可达700m，边滩的水下碛翅伸入江中达450m 左右，由于上游左岸石嘴的挑流，有一股较强的扫弯水直冲右岸礁石群，造成航槽弯、窄、浅、险，船舶航行甚感困难，特别是下行船舶，有触礁之虞。根据天津水运工程研究所物模成果(长江水利委员会，1997a)，水库蓄水运用后，该河段航槽趋于顺直，但新航槽航深均达3m 以上，在长系列试验中没有出现碍航现象，航运条件有所改善。

图11-33　上洛碛河段河床形态图

6)大箭滩河段 (图11-34)。大箭滩河段，位于河道急弯处，航道紧靠左凸岸。本河段两岸均有突出石梁:上段左岸有殷家梁等石梁;下段右岸有小箭滩、大箭滩、横梁等石梁。两岸均有挑流，产生不良流态，影响船舶的安全航行。大箭滩河段175m 蓄水期滩段泥沙产生累积性淤积 (长江水利委员会，1997a)，红花碛边滩将逐步向深槽部位扩展，缩窄航槽。本河段两岸的突出石梁，如殷家梁、小箭滩、大箭滩、横梁等，在水库消落末期，两岸均有较强挑流，产生不良流态，影响船舶的安全航行，需要进行炸礁。

图11-34　大箭滩河段河床形态图

7)水葬河段(图11-35)。本滩上段有门栓子、大锯梁等巨大石梁横亘江中;下段右岸有大片卵石碛 (长叶碛)，枯水期在碛脑处出现过渡段浅滩，影响船舶的安全航行。根据南科院物模成果(长江水利委员会，1997a)，175m 蓄水后，汛后蓄水期由于铜锣峡河段水位提高幅度大于汛期水位抬高造成的淤积高度，河段的通航水深均得到较大改善。但当遇到特枯水文年份，或不利的典型年组合情况下，局部浅滩段如水葬浅滩将出现最小水深时段，但仍能满足航运要求。如遇1969年型典型年，在6月上旬，流量为3500m3/s，坝前水位为153～155m，水葬浅滩断面最小水深，175m 方案仍大于4.0m。但水库运用后期，当遇不利年份时，航槽产生摆动过程中，虽然通航水深和航宽均可满足要求，但河床中的某些突出物，如本河段的门栓子、乌独碛石梁等宜适当清除。

图11-35　水葬河段河床形态图

8)野土地河段(图11-36)。右岸饿狗堆至福平背一带，外侧有零乱礁石，形成滑梁水，威胁船舶安全航行。根据南科院物模成果 (长江水利委员会，1997a)，175m 蓄水后，该河段的通航水深同样得到较大改善。但水库运用后期，当变动回水区河段泥沙淤积发展到一定程度后，河势出现了一些新的调整。在175m 方案中，局部河段如野土地，由于淤积使航槽右移100～600m 不等，若遇1969型典型年6月上旬，上述几处边滩产生冲刷，其中以野土地最为强烈。此时段虽相应原型只7～10天，航线却要左移至原枯水航槽处，在局部航槽摆动过程中，通航水深和航宽均可满足要求。但河床中的某些突出物，如本河段中的恶狗堆、猪牙子应适当清除，以改善航槽摆动过程中的水流流态。

图11-36　野土地河段河床形态图

综上所述，天然情况下，重庆以下河段碍航浅滩的主要碍航方式一是枯水期出浅碍航，一是礁石、石梁影响航行。前者以青岩子、下洛碛为代表，后者以野土地、水葬、大箭滩为代表。水库正常蓄水以后，重庆以下河段位于变动回水区中下段，汛后和汛前枯水期水位壅高很大，枯水期保证水位不低于155m，对该河段的枯水期航运有很好的改善作用，港区航道也均有较大改善，除青岩子河段外，经河势调整后航槽在特枯年份水库水位消落期航深也基本能够满足要求。其他河段只是由于边滩淤积，航槽摆动过程中，岸边石梁和江中礁石会对船只航行产生不利影响，需及时炸礁处理，如下洛碛、大箭滩、水葬、野土地等河段。而为了解决变动回水区礁石滩险的碍航问题，2003年三峡水库蓄水之前，涪陵以下河段的炸礁工程已经全部完成;三峡水库蓄水以后，长江航道局重点进行了涪陵～铜锣峡之间的礁石河段及峡谷河段的炸礁工程，包括剪刀峡、大箭滩等14处，预计于2006年6月前全部完工。而铜锣峡以上重庆河段的炸礁工程也正在项目启动阶段。对变动回水区的礁石险滩和峡谷急流滩的整治，目前已经大部分完成，重庆以下河段已基本完成。因此，水库正常蓄水运用过程中，重庆以下河段碍航浅滩主要是青岩子河段，而重庆河段主要浅滩则大都出现碍航问题，需要进行整治。

2.优化调度对重点浅滩航运条件的影响

(1)回水变化分析。随着三峡水库运行年限的增加，水库淤积往上游发展，回水末端也会随着时间往上游延伸。第10年，145m 回水末端在青岩子和下洛碛之间，155m 回水末端在野土地之上;到第20年，145m 回水末端已经到了大箭滩以上，而155m 回水末端已到了寸滩附近，铜锣峡以下的淤沙浅滩都会受其壅水影响，航运条件明显改善。在5000m3/s流量下，第10年和第20年时各水位的回水末端情况分别如表11-9和表11-10所示。

表11-9　正常调度第10年各水位的回水情况

表11-10　正常调度第20年各水位的回水情况

水位消落期是三峡水库变动回水区出现碍航的主要时段。水库消落期水位155m 是三峡水库枯水期的通航保证水位，其回水的范围对水库枯水期的通航条件有很大的影响。由调洪发电计算的结果可知，在正常蓄水情况下枯水期水位下降至155m 时的平均流量为4516m3/s，为进一步分析正常调度和优化调度对航运的影响，文中统计了在此流量下155m 回水末端的变化情况，其中优化方案以对淤积和回水影响最不利的优化方案1为例。

在水库运用前10年，155m 回水末端均在铜锣峡以下，主要对铜锣峡以下的浅滩枯水期航运产生影响，对其上游重庆河段浅滩影响不大;随着水库运用时间增加，到第20年155m 回水末端已经超过铜锣峡，至80年、100年，其回水末端到达铜元局以下。155m回水末端的上延，可使得水库消落期铜锣峡以下浅滩段的水深得到较好的保障，有利于优化调度方案的实行。但重庆河段由于处于回水末端附近，该河段的浅滩可能出现碍航问题。总的来说，水库运用前10年，铜锣峡以下河段受壅水影响，航运状况有所改善，且优化调度投入运用时间不长，与正常调度情况下淤积差别不大，原有的整治方案不需太大改变;重庆以上河段基本保持天然状态。10年以后，随着回水上延至铜锣峡以上，下游的航运会进一步改善，重庆河段处于回水末端附近，可能出现碍航。

上游建库后，优化调度和正常调度情况相比，回水上延相对较快，但差别不大。重庆河段产生冲刷，和上游无库情况相比，水库的淤积上延变慢，回水末端的上延更慢，但20年后155m 回水末端均超过野土地，因此对改善铜锣峡以下浅滩航深是有利的，碍航问题可能出现在重庆河段。

(2)优化调度对水位消落期各浅滩水深影响分析。

1)上游无库情况。由回水分析结果可知，上游无库情况下，三峡水库运行后铜元局以下各浅滩段在消落期都会受到壅水的影响，但由于优化调度也增加了水库消落期走沙的压力，其消落期的水深仍有可能不足。下面根据一维模型计算的成果对优化方案与正常蓄水各浅滩段水深的影响进行分析。

分别选择1963年4月17日和1969年4月19作为代表分析比较各浅滩段水深随着水库运用的变化趋势。选择1963年4月17日是因为1963年枯水期来水量小，4月17日水位消落期降落至155m，且其流量最小;选择1969年4月19日是因为1968年为大沙年，且1969年枯水期来流较小，多家单位模型结果都表明这个时间为碍航比较严重的时间，4月19日水位消落期降落至该年枯水期最低水位160m。可见，上面两个时间都为水库蓄水运用后典型的航运最不利时段。

由变动回水区优化方案1 (最不利情况)及正常调度情况下各浅滩平均水深增量 (较天然情况的增加值)随水库运行时间变化情况可知:

a.从水库运行初期到接近淤积平衡，铜锣峡以下浅滩河段由于壅水作用浅滩平均水深都较自然条件下有所增加，航运条件将会得到改善;铜锣峡以上浅滩河段的水深随着水库运用时间的增长，水深逐渐减小，小于自然水深，将可能出现碍航。

b.优化方案1情况下各浅滩平均水深基本上都小于正常调度时的水深，但各浅滩水深虽有所减小，较之自然条件水深仍有较大增加，航运条件应仍有所改善。可见，优化调度对这些浅滩段的航运状况总的来说还是有利的。

c.铜锣峡以上，即重庆河段的几个浅滩平均水深基本都小于自然条件下的平均水深，优化调度后淤积速率加快，水深更小，浅滩碍航时间将会提前，对航运将会产生较大影响，应重点进行研究。

d.由于泥沙淤积，回水上延，各浅滩段10年后的平均水深随着水库运行基本上逐渐减小，初期减小快，而后期减小慢，减小速度随时间增加逐渐变缓，水深至100年趋向稳定。

2)上游建库情况。上游建库后，变动回水区上、中部将发生冲刷。由于浅滩河段发生冲刷导致航槽水深增加，各河段平均水深都大于上游无库时的水深。铜锣峡以下河段浅滩平均水深都较自然条件下有所增加，航运条件将得到改善;铜锣峡以上重庆河段由于河道冲刷，水深增加，和上游无库情况相比，干流河段浅滩水深较天然情况下大为改善，优化调度和正常调度情况下水深增量差别不大，均不会出现碍航情况。

3)优化调度对变动回水区航运影响分析。上游无库情况下，优化调度和正常调度相比，回水末端差别不大，回水范围对各浅滩的影响基本相同，但由于优化调度情况下增加了河段的淤积速率，铜锣峡以下浅滩河段水深增量较正常调度情况小，航运条件稍差，但和天然状况相比，航运条件仍将得以改善，除青岩子河段外正常调度和优化调度方案下均满足航道尺度要求。优化调度情况下，虽然青岩子河段碍航出现时间提前，但根据该浅滩的整治方案(长江水利委员会，1997a)，无论是否采用优化调度方案，炸礁方量及实施时机都是相同的，优化调度不会额外增加铜锣峡以下浅滩的整治费用;而铜锣峡以上重庆河段浅滩水深基本都小于自然条件下的平均水深，优化调度情况下淤积速率加快，水深更小，浅滩碍航时间将会提前，对航运将会产生较大影响。表11-11给出了上游无库情况下正常调度和优化方案变动回水区浅滩满足航运条件的统计。

表11-11　变动回水区浅滩碍航状况统计

注 √表示基本满足航道尺度要求，不会出现碍航现象;×表示会出现碍航现象;括号内数字表示开始出现碍航的年份。

上游建库后，变动回水区上、中部将发生冲刷，由于浅滩河段发生冲刷导致航槽水深增加，各河段平均水深都大于上游无库时的水深，尤其是铜锣峡以上重庆河段由于河道冲刷，水深增加，和上游无库情况相比，干流河段浅滩水深较天然情况下大为改善，原有碍航情况不会出现。铜锣峡以下河段河床冲刷相对上游河段较小，变动回水区的下段仍处于淤积状态，但和上游无库情况相比，水库运用前期淤积数量和淤积速率均较小，青岩子河段碍航时间推后。

综上所述，对铜锣峡以下河段，无论是上游无库还是上游建库，除青岩子河段外优化调度后航道尺度均能满足要求，而青岩子河段也并不会因优化调度增加整治费用，因此总的来看优化调度对该段的航运影响不大。对铜锣峡以上河段，上游无库情况下由于优化调度的影响可能增加泥沙淤积，造成碍航现象，但上游建库后，干流河段产生冲刷，优化调度情况下浅滩水深也能满足航运要求，不再出现碍航现象。由于支流河段上未考虑建库的影响，优化调度后仍存在浅滩碍航情况，但优化调度情况下和正常调度相比，碍航状况差别不大。

无论上游无库还是上游建库情况，水库运用前10年淤积过程一致，对航运的影响也相同。根据这里计算及已有研究成果(长江科学院，1993;水利水电科学研究院，1993)，175m 方案下，前10年包括重庆河段在内的整个变动回水区泥沙淤积不严重，未出现碍航问题。2014年之后，上游水库投入运用，整个变动回水区由于冲刷的影响，较长时期内重庆河段长江干流的碍航问题也将不复存在。