荆江河道演变趋势分析：三峡工程建成后的影响

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：因此，可以预计三峡工程修建后，宜昌至枝城河段比降变化不大。

14.7.2.1　河型转化

各种河型的形成是由其来水来沙条件和河床边界条件所制约的，其中水沙条件是首要的因素，但河床边界条件在河型的最终形成和得以长期保持中起着关键性作用。如长江中下游节点在分汊河道的形成与维持过程中起着重要作用。

水库修建后坝下游河道的河型转化与水库运行方式、下泄水沙条件、河道边界条件等因素密切相关。汉江丹江口水库建成后，水库下游河道发生了长距离冲刷，河势相应发生不同程度的调整。丹江口大坝至茨河长82km 河段，为山区性河道向冲积平原河道过渡的分汊性河段，建库前河床沙层较薄，其下由卵石或卵石夹沙组成，河岸稳定，河床较为宽浅，支汊较多，主支汊位置历年变化不大;建库后河床冲刷过程中，主支汊相对稳定，逐步调整为稳定性较强的分汊性河段。茨河至碾盘山长142km 河段，建库前河床由沙夹卵石或由中细沙组成，河床宽浅，支汊较多，部分河段主支汊变动频繁，为稳定性较差的分汊性河段;建库后主支汊相对稳定，洲滩合并，宽浅段深泓摆动幅度减小，个别分汊河段则由于上游河势变化而发生主支汊易位现象(如图14-29所示)。碾盘山至岳口长190km河段为护岸工程对河势控制作用较差的蜿蜒性河段;建坝后弯道段普遍发生撇弯切滩现象(如图14-30所示)，弯道间的长顺直段深泓发生摆动 (如图14-31所示)。岳口至武汉长204km 河段为护岸工程对河势控制作用较强的蜿蜒性河段，建库前大多数弯道已被护岸工程控制，河势基本稳定;建库后整个河段河势基本未变，局部河势则有所调整。

综上所述，汉江中下游河道经过30多年的调整，河床冲刷基本达到相对平衡，各河段河型均未发生重大改变，河势则发生程度不同的调整。

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图14-29　芝麻滩河段河势变化图

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图14-30　兴隆河段河势变化图

三峡水库建成运用后，来水来沙条件的改变将导致长江中下游河道经历较长时期的冲刷—平衡—回淤过程。对比丹江口水库修建后30年来汉江中下游河道演变过程，可以认为，三峡建坝后宜昌至城陵矶河段河床将冲刷粗化，但两岸边界条件仍与三峡建坝前基本相同。在1998年长江全流域性大洪水后，长江堤防工程建设加快，长江河道的河势控制和崩岸治理加强，预计经过10年努力，至2009年三峡工程建成时，本河段控制河势的护岸工程均已基本实施，河道的边界条件将更为稳定，即使河道变迁较为剧烈的下荆江蜿蜒性河段，也将被改造为限制性的蜿蜒性河段。因此，三峡工程建成后，宜昌至城陵矶河段的河床形态和河床演变规律总体上不会有重大改变，但各河段的河势将有不同程度的调整。

14.7.2.2　河床形态调整

1.纵剖面调整

三峡工程建成后，水库下泄水流的含沙量减小，坝下游河道自上游至下游沿程逐步发生冲刷，通过河床比降调平和床面粗化达到河床新的冲淤平衡。其中宜昌至城陵矶河段比降调整幅度较大，且较其他河段较早完成。荆江三口分流减少、干流流量增大以及洞庭湖出流的减少，也将对荆江段纵剖面调整带来一定影响。

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图14-31　沙洋河段河势变化图

宜昌至枝城河段河床边界条件类似于汉江黄家港至茨河段。丹江口水库修建后，该河段遭受冲刷，河床组成粗化，同流量水位下降，水面比降略有减小。葛洲坝水利枢纽建成后，宜昌至枝城河段发生冲刷，河床组成粗化，同流量的水位下降，水面比降有所减小。因此，可以预计三峡工程修建后，宜昌至枝城河段比降变化不大。对于上荆江枝城至杨家脑河段，由于地质地貌条件和河床长期演变的结果，其河床具有两个特点:一是河床沿程宽窄相间的平面外形和河床内多卵石、砾石洲滩;二是河段末端处于卵石为主床面与沙质为主床面的过渡段。该河段在自然情况下枯水比降较其上下游河段大。三峡工程建成后，据数学模型计算，本河段河床平均冲深约2m，由于河床组成的不均匀性，河床冲刷也将呈现不均匀性，其下游河段河床冲刷较多，水位下降值也较大，因此，与汉江茨河至襄阳段类似，本河段水面比降可能出现增大的现象，而且局部段比降可能增大较多。杨家脑至藕池口河段为沙质河床，三峡工程建成后，在冲刷过程中，河床将发生粗化，同流量水位降低，据数学模型计算，藕池口附近水位降低值较沙市的大，因此，本河段水面比降也可能有所增大。下荆江为沙质河床，三峡工程建成后，河床冲刷最多，水位降低也最大，水面比降将调平。

2.横断面调整

冲积平原河道横断面的尺度决定于河道的河床组成、流量、比降和含沙量等因素，其宽度与深度比值则很大程度取决于岸坡与床面泥沙组成的差异。长江中下游河道在长期的演变过程中，横断面形态已达到相对稳定，荆江河道则由于下荆江裁弯工程的实施，河道形态发生较明显调整。下荆江裁弯后，荆江河床冲刷，三口分入洞庭湖的水量递减率加大，荆江过流量增大，导致上、下荆江的横断面形态发生相应调整。根据裁弯前后河道观测资料分析，上荆江主要由于断面有所冲深，平滩水位以下河槽断面积增大约12%，下荆江主要由于过流量加大，断面冲深和扩宽，断面积增大约15%;上荆江断面宽深比(B/H，其中B 为平均河宽，H 为平均水深)略有减小，下荆江则基本不变。汉江中下游河道横断面变化资料表明，上游建库后坝下游河道冲刷过程中，弯曲性、蜿蜒性和分汊性河段的宽深比值无明显变化。葛洲坝水利枢纽兴建后，宜昌至枝城河段宽深比有所减小。三峡工程建成后，汛期大洪峰削减，枯水期流量增加，但流量过程无重大改变，预计宜昌至城陵矶段，宽深比将发生不同程度的调整，其中宜昌至枝城和枝城以下的上荆江河段，河岸组成抗冲性较强且其护岸工程较为稳定，河床冲刷的同时，宽深比可能略有减小;下荆江河段则因坝下游含沙量较小的水流冲刷和荆江过流量增大导致的河床冲刷，横断面的宽深比可能变化不大。

14.7.2.3　河势调整趋势

三峡水库运用后，宜昌至城陵矶河段沿程河床边界条件、河型和河床冲刷发展程度不同，对河势的影响也有区别。根据宜昌至城陵矶河段河床边界条件、河势控制和崩岸治理现状及三峡水库运用后河床冲刷发展趋势，预计三峡工程建成后，宜昌至城陵矶河段的河势总体上不会有重大改变，但局部河段的河势将有不同程度的调整，有的河段变化还可能很剧烈。

由于水库下泄水沙过程的改变、河床冲刷及局部河势调整，将引起一些河段水流顶冲位置的改变，以及近岸河床冲深和河势调整将对河岸及已建护岸工程的稳定构成威胁，必须采取相应措施，尤其是荆江河段受三峡工程运用的影响大、发生的时间早。2003年6月三峡工程蓄水运用后，加之上游来沙减少等影响，坝下游各河段已发生不同程度的冲刷，有的河段近岸河床冲刷幅度较大，岸坡变陡，有的险工段已发生崩岸。因此，应加强观测，及时采取措施，控制河势。

(本章作者:卢金友)

荆江河道演变趋势分析：三峡工程建成后的影响

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