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(長(zhǎng)江科學(xué)院 a.院長(zhǎng)辦公室；b.河流研究所；c.水利部江湖治理與防洪重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430010)

1 三峽工程運(yùn)用以來(lái)長(zhǎng)江中游江湖演變分析

1.1 水沙輸移特性變化

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)[1-3]，三峽工程蓄水運(yùn)用以來(lái)，長(zhǎng)江中游河道水沙條件已發(fā)生較大變化。

蓄水后(2003—2010年)中游各控制站年均徑流量較蓄水前多年平均值有所減小，幅度在5%～10%，僅監(jiān)利站稍有增加，主要是因?yàn)榍G江三口分流減小導(dǎo)致下荊江泄流增加；各站輸沙量大幅減少，幅度為70%～88%之間；年輸沙量總體表現(xiàn)為沿程增加，主要是因?yàn)閴蜗掠魏拥腊l(fā)生沿程沖刷而逐步恢復(fù)。

壩下游河床沖刷，由于懸移質(zhì)泥沙中粗顆粒與床面細(xì)顆粒泥沙發(fā)生交換，沙市、監(jiān)利等站(見圖1)懸移質(zhì)泥沙中值粒徑均有所變粗，尤以監(jiān)利站最為明顯，由蓄水前多年平均的0.009 mm變?yōu)樾钏蠖嗄?2003—2010年)平均的0.042 mm。

圖1 長(zhǎng)江中游江湖示意圖

蓄水后，中枯水流量下中游各站水位大多有所下降；洪水流量下，僅就目前幾年的資料分析，同流量下各站水位略有上升趨勢(shì)。工程蓄水以來(lái)，除特殊枯水年三口分流分沙比減小幅度較大外，其它年份分流分沙比無(wú)明顯單向變化趨勢(shì)；三口分流量有所減少，而分沙量則大幅減少。

1.2 干流河道及三口分流道沖淤變化

根據(jù)斷面法計(jì)算成果[1]，三峽工程蓄水以來(lái)(2002年10月—2010年10月)，長(zhǎng)江干流宜昌至湖口河段平灘河槽沖刷9.79億m3(含河道采砂影響)，其中宜昌至城陵磯河段沖刷6.25億m3，占總沖刷量的64%，城陵磯至漢口、漢口至湖口河段分別沖刷1.08億m3和2.45億m3，各占總沖刷量的11%和25%。

三峽工程蓄水以來(lái)，荊江三口分流道口門河段沖淤交替變化，以沖刷為主。2003年9月—2011年9月，松滋口至松東、松西分流處平灘水位下平均沖深約0.70 m，松西河大口至新河口段平均沖深約0.62 m，松東河大口至沙道觀段平均沖深約0.25 m；虎渡河太平口至張家潭段平均沖深約0.30 m；藕池河口門至官山垱段平均沖深約0.27 m，安鄉(xiāng)河從藕池鎮(zhèn)至高嶺崗段平均沖深約0.21 m。

1.3 干流河勢(shì)變化特點(diǎn)

長(zhǎng)江中游河道受自然和人為因素雙重影響。三峽工程蓄水運(yùn)用后，中游河道河床沖淤變化較劇烈，河勢(shì)也必將發(fā)生一定調(diào)整，其中荊江河段由于距離大壩近，受影響的時(shí)間早，程度深。以下以荊江河段為例，分析三峽工程運(yùn)用以來(lái)壩下游干流河勢(shì)變化特點(diǎn)。根據(jù)不同河道河勢(shì)變化的不同特點(diǎn)，分別選取金城洲汊道段、監(jiān)利順直段和七弓嶺彎道段，具體代表分汊型、順直型和彎曲型河道，分析荊江不同河型河道(斷面形態(tài))變化情況。

1.3.1 分汊型河道

以金城洲汊道段為例，分析了2002—2011年典型斷面變化(見圖1斷面1-1)。由圖2可見，洲體中部河道斷面為不對(duì)稱的“W”型，近年來(lái)右汊(凸岸支汊)逐年發(fā)展，而凹岸主汊附近深槽高程變化不明顯。具體而言，由于洲體左緣逐年沖刷后退(向右岸)，主汊寬深比有一定增加，凸岸支汊河床逐年刷深，過(guò)水面積增加，寬深比減小。與金城洲汊道段類似，下荊江熊家洲汊道段的右汊(凸岸支汊)近期深槽擴(kuò)大，多年穩(wěn)定的右汊岸線發(fā)生崩退(圖3)?？傮w而言，荊江部分分汊型河道，近期主(凹岸主汊)消支(凸岸支汊)長(zhǎng)的特點(diǎn)較為明顯。

圖2 上荊江金城洲汊道段斷面變化

圖3 下荊江熊家洲汊道段斷面變化

1.3.2 順直型河道

圖4 監(jiān)利段順直河道斷面變化

以監(jiān)利河彎出口以下順直河道為例，分析了2002—2011年間該河段典型斷面變化情況(見圖1斷面2-2)。由圖4可見，受清水下泄影響，三峽水庫(kù)蓄水以來(lái)丙寅洲邊灘呈現(xiàn)沖刷趨勢(shì)，河寬有一定程度增加，斷面逐漸向?qū)挏\發(fā)展，各級(jí)流量下寬深比較蓄水前均有所增大。斷面最深點(diǎn)大幅抬高，斷面形態(tài)由2002年的偏“V”型向“U”型轉(zhuǎn)化，且過(guò)水面積較建庫(kù)前有所增加。以上分析表明，對(duì)于河床較為寬淺、兩岸有犬牙交錯(cuò)邊灘存在的順直型河道，未來(lái)一段時(shí)期河道將表現(xiàn)為邊灘沖刷，深槽淤積，河寬增加，中枯水下寬深比逐漸增大的發(fā)展趨勢(shì)。

1.3.3 彎曲型河道

以七弓嶺彎道為例，分析了2002—2011年典型斷面變化情況(見圖1斷面3-3)。由圖5可見，近年來(lái)七弓嶺彎道凸岸邊灘明顯沖刷后退，彎道中上部斷面形態(tài)由2002年的偏“V”型逐漸向雙槽(凸、凹岸各一槽)的“W”型轉(zhuǎn)化，其中凹岸深槽最深點(diǎn)淤積抬高，凸岸深槽最深點(diǎn)降低，斷面最深點(diǎn)向凸岸偏移，撇彎切灘非常明顯；斷面寬深比也大幅增加。與七弓嶺彎道相似，下荊江調(diào)關(guān)、觀音洲等彎道近期也表現(xiàn)出撇彎切灘的趨勢(shì)。

圖5 下荊江七弓嶺彎道段典型斷面變化

1.3.4 荊江河勢(shì)變化特點(diǎn)

(1) 河勢(shì)總體基本穩(wěn)定而局部調(diào)整劇烈。由于近幾十年來(lái)河勢(shì)控制工程的逐步實(shí)施，三峽工程運(yùn)用以來(lái)，荊江河段總體河勢(shì)基本穩(wěn)定，但局部河段河勢(shì)不斷調(diào)整，有的河段調(diào)整還相當(dāng)劇烈。從河勢(shì)調(diào)整的劇烈程度看，下荊江大于上荊江，彎道段大于汊道段，汊道段大于順直段。彎道段(主要是下荊江彎道段)主要表現(xiàn)為凸岸邊灘沖刷，凹岸淤積，彎道頂沖點(diǎn)大幅下移，發(fā)生不同程度的撇彎切灘；部分分汊河段支汊發(fā)展；一些長(zhǎng)順直段主流擺動(dòng)較大。預(yù)計(jì)隨著三峽工程的繼續(xù)運(yùn)行，荊江河段總體河勢(shì)仍將保持基本穩(wěn)定，但局部河段河勢(shì)仍將發(fā)生不同程度的調(diào)整。

(2) 河道沖刷幅度較大。2002年10月—2010年10月，宜昌至湖口河段平灘河槽總沖刷量為9.79億m3，年均沖刷量1.22億m3，遠(yuǎn)大于三峽水庫(kù)蓄水前的年均沖刷量(1975—2002年年均沖刷量為0.063 m3[4])。三峽工程運(yùn)用后荊江河段灘槽均沖，主要集中在枯水河槽，占平灘河槽沖刷量的86.6%。但下荊江枯水河槽以上部分沖刷幅度相對(duì)較大，占平灘河槽沖刷量的18.5%。因此，三峽工程蓄水后對(duì)多邊灘(心灘)分布的下荊江影響較大，多數(shù)邊灘(心灘)發(fā)生明顯沖刷，局部河段中枯水河寬相應(yīng)增加，斷面寬深比有所增大，河勢(shì)發(fā)生一定調(diào)整。

(3) 護(hù)岸工程總體穩(wěn)定，但局部河段出現(xiàn)嚴(yán)重崩岸。三峽工程蓄水后，荊江兩岸護(hù)岸工程總體穩(wěn)定；由于上游來(lái)沙量大幅減少，河段內(nèi)出現(xiàn)自上而下的沖淤變化和河勢(shì)調(diào)整，彎道頂沖點(diǎn)變化，沖刷部位主要在枯水河槽，部分地段近岸河床沖刷調(diào)整幅度較大，局部河段出現(xiàn)嚴(yán)重崩岸。至2012年12月，初步統(tǒng)計(jì)荊江兩岸已護(hù)段發(fā)生崩岸或岸坡滑挫險(xiǎn)情的地段主要有學(xué)堂洲、臘林洲、觀音磯、陳家灣閘、文村夾、公安河彎、南五洲、茅林口、合作垸、北門口、北碾子灣、連心垸、八十丈、中洲子、鵝公凸、新沙洲、鋪?zhàn)訛?、團(tuán)結(jié)閘、荊江門、姜介子、七弓嶺、觀音洲等。

1.4 江湖關(guān)系變化

三峽工程運(yùn)用前，長(zhǎng)江干流含沙量較高，洞庭湖區(qū)不斷淤積，進(jìn)而導(dǎo)致三口分流減少，三口尤其是藕池口在枯水期處于斷流狀態(tài)，下荊江下泄流量、輸沙量相對(duì)增加[5]。下荊江流量增加后，水能增強(qiáng)，自然裁彎現(xiàn)象頻發(fā)；自1860年以來(lái)，就發(fā)生過(guò)太公湖、西湖、古長(zhǎng)堤、尺八口、碾子灣等多處自然裁彎[6]。裁彎導(dǎo)致河段縮短、比降增加，挾沙力增強(qiáng)，河道處于沖刷狀態(tài)，水位下降，三口口門高程相對(duì)抬高，分流比進(jìn)一步減小[5]。

三峽工程運(yùn)用以來(lái)，長(zhǎng)江中游河道含沙量大幅減少，河床沖刷自上而下發(fā)展，上游沖刷幅度大于下游，比降調(diào)平，床沙粗化，水位有所下降，且中高水位降幅小于中低水位。三口分流分沙比無(wú)明顯單向變化趨勢(shì)；三口分流量有所減少，分沙量則大幅減少。整體而言，未來(lái)一段時(shí)間洞庭湖區(qū)淤積趨緩。與此同時(shí)，雖然三峽水庫(kù)并不改變壩下游年徑流量大小，但水庫(kù)調(diào)蓄使10—11月份下泄流量大幅減少，12月至次年6月份下泄流量增加，這種年內(nèi)變化對(duì)江湖水位、流量過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生一定影響，進(jìn)而對(duì)江湖防洪、航運(yùn)、水資源利用等產(chǎn)生一定作用。

實(shí)測(cè)資料表明，三峽工程蓄水以來(lái)，長(zhǎng)江中游河道的沖刷主要集中在荊江河段，城陵磯—漢口河段沖淤變化幅度較小。根據(jù)已建水利樞紐下游的沖淤規(guī)律，壩下游河道縱比降會(huì)逐漸調(diào)整以適應(yīng)新水沙過(guò)程，而這種不適應(yīng)性一般在水庫(kù)蓄水初期調(diào)整最為明顯[7]。若把已建水利樞紐下游沖淤規(guī)律作為參照，則未來(lái)長(zhǎng)江中游沖淤幅度最大仍是荊江河段，但主要集中在枯水河槽以下，城陵磯-漢口河段沖淤幅度相對(duì)較小，干流同流量下城陵磯水位下降幅度不大，江湖相互頂托作用將發(fā)生一定變化[4]。由于江湖關(guān)系調(diào)整是一個(gè)緩慢過(guò)程，而三峽水庫(kù)運(yùn)用僅10 a，因此江湖關(guān)系調(diào)整結(jié)果尚未明顯反映出來(lái)。

2 三峽工程運(yùn)用后長(zhǎng)江中游江湖演變預(yù)測(cè)

2.1 荊江河段沖淤演變實(shí)體模型試驗(yàn)預(yù)測(cè)

“十一五”以來(lái)，依托國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“三峽工程運(yùn)用后初期長(zhǎng)江中下游干流河道響應(yīng)過(guò)程及江湖聯(lián)系變化預(yù)測(cè)研究”(2009年完成)和水利部水利前期研究項(xiàng)目“三峽工程運(yùn)用后初期荊江河道演變與治理研究”(2011年初完成)，長(zhǎng)江科學(xué)院利用長(zhǎng)江防洪實(shí)體模型先后開展了三峽工程運(yùn)用初期上荊江楊家腦至郝穴河段沖淤變化預(yù)測(cè)研究[8]與楊家腦至螺山河段沖淤變化預(yù)測(cè)研究[2]。前者重點(diǎn)研究沙市、公安和郝穴河彎沖淤變化及其對(duì)河勢(shì)與堤岸的影響；后者進(jìn)一步考慮到向家壩、溪洛渡水電站即將蓄水運(yùn)用，上游來(lái)水來(lái)沙條件將會(huì)進(jìn)一步調(diào)整，在預(yù)測(cè)楊家腦至螺山河段沖淤演變趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)以往研究成果，提出各河段的河勢(shì)控制方案。

2.1.1 實(shí)體模型試驗(yàn)結(jié)果簡(jiǎn)介

2.1.1.1 河段沖淤量及分布

根據(jù)試驗(yàn)預(yù)測(cè)，三峽工程運(yùn)用至2012年末、2017年末和2022年末時(shí)，楊家腦至螺山全河段均以枯水河槽沖刷為主，其中楊家腦至鹽船套河段2012年后沖刷強(qiáng)度有所減弱；各河段沖刷強(qiáng)度有所不同，涴市河段、郝穴河段、沙灘子彎道段、中洲子彎道段沖刷強(qiáng)度較其它河段略大，城螺河段沖刷強(qiáng)度最小(表1)。

2.1.1.2 深泓及近岸沖刷坑變化

預(yù)測(cè)表明;三峽工程運(yùn)用至2022年，楊家腦至螺山河段深泓高程變化總體表現(xiàn)為沿程沖刷下切;深泓平面變化主要表現(xiàn)為深泓貼岸特別是彎道段貼岸距離下延、彎道迎流頂沖點(diǎn)下移以及深泓過(guò)渡段位置下移，其中下荊江在彎道的進(jìn)口段凸岸邊灘有所沖刷。受上游來(lái)沙減少影響，河段內(nèi)主流貼岸部位整體呈現(xiàn)沖刷態(tài)勢(shì)，出現(xiàn)較低高程的局部沖刷坑，且沖刷坑累計(jì)有所擴(kuò)大。

表1 楊家腦至螺山河段2008—2022年枯水河槽沖淤試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1.3 典型洲灘變化預(yù)測(cè)

試驗(yàn)中對(duì)三八灘、太平口心灘等部分心灘進(jìn)行了動(dòng)床模擬，同時(shí)還將太平口邊灘、馬家咀邊灘等岸線制作為動(dòng)床，定性模擬了這些岸線的變化。以下以三八灘為例，進(jìn)行典型洲灘變化預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)資料的對(duì)比分析。

航道部門2004年3月開始對(duì)三八灘進(jìn)行守護(hù)，至2008年10月基本完成三八灘上部灘體的守護(hù)，但近年三八灘下部(荊州長(zhǎng)江大橋下游部分)灘體逐年沖刷縮小；2004年7月—2011年11月，三八灘面積(30 m高程)由1.932 km2減少至0.186 km2。同時(shí)，右岸太平口邊灘下部近年來(lái)相應(yīng)有所淤積展寬，向江中延伸(見圖6(a))。試驗(yàn)預(yù)測(cè)表明，三峽工程運(yùn)用至2012年，三八灘灘體下部基本沖失(30 m高程)，相應(yīng)的右岸太平口邊灘下部淤積展寬并向江中延伸(圖6(b))。由圖6可知，實(shí)體模型試驗(yàn)預(yù)測(cè)成果與原型觀測(cè)資料分析基本吻合。

圖6 三八灘及右岸太平口邊灘近期平面變化

2.1.1.4 典型斷面變化預(yù)測(cè)

以突起洲洲頭荊56斷面和蛟子淵段荊81斷面為例，進(jìn)行典型橫斷面變化預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)資料的對(duì)比分析。在荊56斷面(圖7)，隨著三峽工程的蓄水運(yùn)用，斷面的沖淤變化以主河槽(右汊河槽)的沖深向左展寬及左汊河槽的淤積抬高為主要表現(xiàn)形式；在荊81斷面(圖8)，左側(cè)深槽基本保持不變，右側(cè)河床有較大幅度淤積抬升，但靠近右岸略有刷深。由圖可見，試驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)資料分析吻合較好。

圖7 突起洲洲頭荊56斷面模型預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)對(duì)比圖

圖8 蛟子淵段荊81斷面模型預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)對(duì)比圖

2.1.1.5 河勢(shì)變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)

試驗(yàn)預(yù)測(cè)顯示，三峽工程運(yùn)用至2012，2017，2022年，楊家腦至螺山河段總體河勢(shì)與近期(2008年10月)基本一致，隨運(yùn)行年限延長(zhǎng)河床呈沿程逐步整體沖刷下切的趨勢(shì)，深槽刷深拓展，過(guò)渡段主流整體有所下挫，彎道頂沖點(diǎn)下移，主流貼岸距離下延，局部河段主流平面有所擺動(dòng)，局部區(qū)域江心洲灘、汊道段及彎道段變化較為劇烈。

從河勢(shì)變化總體趨勢(shì)來(lái)看，以上預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相符。實(shí)測(cè)分析表明，三峽工程蓄水運(yùn)用以來(lái)，荊江總體上平面變形不大，河床變形以沖刷下切為主，河床形態(tài)逐漸向窄深形式發(fā)展；荊江總體河勢(shì)未變，局部河段河勢(shì)有所調(diào)整，其中調(diào)整幅度較大的是一些穩(wěn)定性較差的分汊河段、彎道段以及長(zhǎng)順直過(guò)渡段；局部河段河勢(shì)調(diào)整較為劇烈，如下荊江熊家洲至城陵磯段。

以熊家洲至城陵磯河段為例，具體說(shuō)明試驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)資料的對(duì)比。根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析(圖9)，2002年及以前，主流出熊家洲彎道后迅速過(guò)渡到右岸，沿右岸下行至七弓嶺彎道，深泓緊貼凹岸。隨著三峽工程蓄水運(yùn)用，河槽沖刷下切，熊家洲彎道出口段深泓逐漸下挫，過(guò)渡段下移。2010年10月主流出熊家洲彎道后不再向右岸過(guò)渡，而直接沿左岸八姓洲西側(cè)下行至七弓嶺彎道，主流頂沖點(diǎn)下移至彎頂中下段，發(fā)生“撇彎切灘”；至2011年撇彎進(jìn)一步發(fā)展。由于七弓嶺彎道頂沖點(diǎn)不斷下移，出口段主流貼岸距離下延，至觀音洲彎道過(guò)渡段下移，七姓洲護(hù)岸段以下岸線持續(xù)崩退，七姓洲凸岸邊灘沖刷后退，觀音洲彎道也開始發(fā)生“撇彎切灘”現(xiàn)象。

圖9 荊江熊家洲至城陵磯段深泓線平面近期變化圖

試驗(yàn)預(yù)測(cè)顯示，三峽工程運(yùn)用至2012年，七弓嶺河段總體處于持續(xù)沖刷階段，與初始地形(2008年)比較，深槽位置發(fā)生較大變化，主流出熊家洲彎道后不再向右岸過(guò)渡，而繼續(xù)貼左岸下行。彎道上游右槽逐漸淤積萎縮，左槽沖刷、展寬而逐漸發(fā)展為主槽，即發(fā)生“撇彎切灘”，彎道主流頂沖點(diǎn)大幅下移，見圖9。對(duì)比試驗(yàn)成果與實(shí)測(cè)資料分析可見，試驗(yàn)較好地預(yù)測(cè)了七弓嶺彎道的“撇彎切灘”與河勢(shì)調(diào)整趨勢(shì)。

2.2 江湖沖淤演變數(shù)值模擬研究

長(zhǎng)江科學(xué)院多年來(lái)利用一、二、三維數(shù)學(xué)模型圍繞長(zhǎng)江中游江湖沖淤演變開展了大量研究，提出了許多研究成果[9-13]。下面僅以一維數(shù)模為例簡(jiǎn)要介紹工作開展情況及取得的成果。

2.2.1 沖淤預(yù)測(cè)

針對(duì)三峽工程運(yùn)用后長(zhǎng)江中下游河道的沖淤演變，長(zhǎng)江科學(xué)院多年來(lái)開展了大量數(shù)模預(yù)測(cè)。從工程初步設(shè)計(jì)階段開始，不斷根據(jù)水庫(kù)的運(yùn)用進(jìn)程進(jìn)行不同條件與工況的預(yù)測(cè)研究。由于每次預(yù)測(cè)采用的水沙系列年、起始地形、調(diào)度方式等計(jì)算條件不盡相同，且數(shù)學(xué)模型本身也在不斷驗(yàn)證和完善，因此預(yù)測(cè)成果也略有差異。

2.2.1.1 預(yù)測(cè)成果

在“十二五”期間，主要采用20世紀(jì)90年代水沙系列，研究預(yù)測(cè)了三峽及上游溪洛渡、向家壩等控制性水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用后長(zhǎng)江中游的沖淤變化趨勢(shì)(預(yù)測(cè)計(jì)算從2007年起算)。研究表明，三峽及上游水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用后，三峽入庫(kù)水沙及壩下游河道來(lái)水來(lái)沙條件將進(jìn)一步改變，宜昌至大通河段將發(fā)生長(zhǎng)距離長(zhǎng)時(shí)段的沖刷，沖刷強(qiáng)度由上游向下游逐步發(fā)展。三峽及上游水庫(kù)運(yùn)用50a末，宜昌至大通河段懸移質(zhì)累計(jì)沖刷量為39.97億m3，其中宜昌至城陵磯段20.01億m3，約占全河段總沖刷量的50%。

由于宜昌至大通段跨越不同地貌單元，河床組成各異，各分河段在水庫(kù)運(yùn)用后出現(xiàn)不同程度的沖淤變化。其中宜昌至松滋口段在三峽水庫(kù)運(yùn)用初期10 a內(nèi)懸移質(zhì)強(qiáng)烈沖刷基本完成，松滋口至藕池口段在水庫(kù)運(yùn)用30 a末沖刷基本完成，藕池口以下河段在水庫(kù)運(yùn)用50 a末尚未沖刷完成。水庫(kù)運(yùn)用50 a末，松滋口至太平口、太平口至藕池口、藕池口至城陵磯、城陵磯至武漢、武漢至九江各河段平均沖刷深度分別為1.1，3.4，6.2，3.3，0.8 m。

2.2.1.2 數(shù)模預(yù)測(cè)成果與實(shí)測(cè)資料對(duì)比

三峽水庫(kù)蓄水至今已有10 a。因后期研究成果均從2007年之后預(yù)測(cè)，時(shí)間不長(zhǎng)，故選取有代表性的三峽工程“九五”預(yù)測(cè)成果為例，將水庫(kù)運(yùn)用前10 a的預(yù)測(cè)成果與實(shí)測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比分析(圖10)。

圖10 宜昌至九江河段年均沖淤量數(shù)模預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值比較圖

據(jù)實(shí)測(cè)資料，2002年10月—2012年10月，宜昌至九江河段(城陵磯至九江河段為2001年10月—2012年10月)總體表現(xiàn)為灘槽均沖，年均沖刷量0.957億m3；其中宜昌至城陵磯河段年均沖刷量0.766億m3，城陵磯至武漢河段0.114億m3，武漢至九江河段有沖有淤，總體表現(xiàn)為灘槽均沖，年均沖刷量0.077億m3。

據(jù)三峽工程“九五”預(yù)測(cè)成果，水庫(kù)運(yùn)用初期10 a，宜昌至九江河段年均沖刷量0.968億m3，比實(shí)測(cè)值偏小9.2%；其中宜昌至城陵磯河段年均沖刷0.833億m3，比實(shí)測(cè)值偏大8.7%；城陵磯至武漢河段年均沖刷0.138億m3，比實(shí)測(cè)值偏大21%。

比較表明，三峽水庫(kù)運(yùn)用初期10 a，宜昌至九江河段總沖刷量預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值接近。其中，宜昌至武漢段沖刷預(yù)測(cè)值比實(shí)測(cè)稍大，預(yù)測(cè)成果偏于安全；武漢至九江段沖淤量雖有差別，但數(shù)量較小。預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值存在一定差異的重要原因：①壩下游沖淤計(jì)算的進(jìn)口水沙條件是采用1991—2000年水沙系列年進(jìn)行三峽水庫(kù)淤積計(jì)算得出的下泄水量、沙量和級(jí)配，與實(shí)際出現(xiàn)的2003—2012年水沙條件有一定差異；②宜昌至九江河段的實(shí)測(cè)沖刷量由地形法統(tǒng)計(jì)得出，未扣除河段采砂量；③數(shù)學(xué)模型采用1992—1993年實(shí)測(cè)地形作為起始地形，與實(shí)際也有差別。

總的來(lái)說(shuō)，三峽工程運(yùn)用后長(zhǎng)江中游宜昌至武漢河段的沖刷強(qiáng)度沒有超出預(yù)測(cè)范圍；武漢至九江河段由于采砂等因素影響，預(yù)測(cè)沖刷強(qiáng)度有所偏小；預(yù)測(cè)成果基本可信。

2.2.2 荊江三口分流分沙變化趨勢(shì)

三峽及上游水庫(kù)蓄水運(yùn)用后，荊江三口分流量與分流比均有一定減少，分流以太平口變化較大，藕池口次之，松滋口變化較小。水庫(kù)運(yùn)用至2052年末時(shí)，三口年均分流量比蓄水前(1991—2000年，下同)減少28%，同時(shí)分流比減少至10.5%。

三口分沙量隨著分流的減少而減少，分沙量仍以太平口變化較大，藕池口次之，松滋口變化較小。水庫(kù)運(yùn)用至2052年末，三口年均分沙量比蓄水前減少79%。雖然分沙量減少，但受干流來(lái)沙量減少的影響(枝城站來(lái)沙量相對(duì)減少84%)，三口分沙比相對(duì)增加至22.8%。

2.2.3 洞庭湖湖區(qū)沖淤趨勢(shì)預(yù)測(cè)

三峽及上游水庫(kù)運(yùn)用后，隨著三口分流分沙減少，進(jìn)入洞庭湖區(qū)的沙量相應(yīng)減少，經(jīng)湖區(qū)調(diào)蓄后，湖區(qū)呈累積性淤積，但淤積量逐年遞減，湖區(qū)泥沙淤積速率減緩。水庫(kù)運(yùn)用至2052年末，全湖區(qū)累積淤積量為6.297億m3，平均年淤積量為605萬(wàn)m3。

從湖區(qū)沖淤分布來(lái)看，三峽及上游水庫(kù)運(yùn)用后，西、南、東洞庭湖淤積強(qiáng)度隨水庫(kù)運(yùn)用時(shí)間的延長(zhǎng)逐步從上游(西洞庭湖)向下游(東洞庭湖)發(fā)展，西洞庭湖最大淤積率出現(xiàn)在水庫(kù)運(yùn)用10～20 a，南洞庭湖最大淤積率出現(xiàn)在水庫(kù)運(yùn)用20～30 a，東洞庭湖最大淤積率出現(xiàn)在水庫(kù)運(yùn)用40 a；各湖區(qū)淤積平衡時(shí)間也出現(xiàn)向下游發(fā)展趨勢(shì)，西洞庭湖在水庫(kù)運(yùn)用40 a時(shí)淤積達(dá)到基本平衡，南洞庭湖在水庫(kù)運(yùn)用50 a時(shí)淤積達(dá)到基本平衡，東洞庭湖在水庫(kù)運(yùn)用50 a末淤積仍未達(dá)到基本平衡。

根據(jù)洞庭湖入、出湖控制站1991—2000年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，三口河道和洞庭湖區(qū)年均淤積量為0.692億t(取干重度1.2 t/m3，合5 324萬(wàn)m3)，占入湖沙量的73.7%；水庫(kù)運(yùn)用50 a末全湖區(qū)泥沙年均淤積量為建庫(kù)前1991—2000年年均淤積量的11%，說(shuō)明水庫(kù)運(yùn)用后減緩了湖區(qū)的淤積速率，對(duì)增強(qiáng)洞庭湖區(qū)調(diào)蓄功能、延長(zhǎng)湖區(qū)使用壽命有利。

3 庫(kù)群聯(lián)運(yùn)后江湖演變與影響研究若干問(wèn)題

三峽工程運(yùn)用后，其對(duì)壩下游江湖沖淤演變、江湖關(guān)系及防洪、航運(yùn)、涉水工程運(yùn)行、水資源、水環(huán)境等影響已逐步顯現(xiàn)，而上游溪落渡、向家壩、白鶴灘、烏東德等水電站陸續(xù)建成運(yùn)用，與三峽工程共同作用對(duì)長(zhǎng)江中下游的影響將更加深遠(yuǎn)。加之洲灘與岸線利用、河道與航道整治、河道采砂等人類活動(dòng)的影響，使江湖演變、江湖關(guān)系變化更加復(fù)雜[13-14]。同時(shí)，壩下游沿江和湖區(qū)持續(xù)發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)文明建設(shè)也對(duì)防洪、供水及生態(tài)安全等不斷提出更高要求。不斷變化的外部條件及不斷提高的內(nèi)在需求，決定了圍繞長(zhǎng)江中下游江湖演變及其影響與對(duì)策的研究不可能一蹴而就，是一個(gè)長(zhǎng)期的、不斷深入的過(guò)程，應(yīng)隨邊界條件變化和觀測(cè)資料積累而不斷完善研究手段、不斷深化，是長(zhǎng)期的任務(wù)。

3.1 加強(qiáng)水庫(kù)下游泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律與河道再造床機(jī)理基礎(chǔ)問(wèn)題研究

水庫(kù)蓄水后，下游存在不平衡輸沙與河床再造，涉及泥沙交換-補(bǔ)充-粗化等多過(guò)程，泥沙運(yùn)動(dòng)、河勢(shì)調(diào)整、造床流量變化等多尺度，問(wèn)題非常復(fù)雜。盡管以往已開展了較多研究，但仍有許多規(guī)律和機(jī)理尚未深入揭示。隨著學(xué)科的發(fā)展及試驗(yàn)研究手段的進(jìn)步，通過(guò)系統(tǒng)水槽試驗(yàn)、數(shù)值模擬試驗(yàn)等多種手段，結(jié)合學(xué)科交叉，進(jìn)一步研究揭示河床沖刷過(guò)程中懸移質(zhì)泥沙恢復(fù)飽和機(jī)理、床沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理及床面形態(tài)調(diào)整特性、河床再造基本規(guī)律與驅(qū)動(dòng)機(jī)制是可能的?；締?wèn)題的研究既能推動(dòng)學(xué)科發(fā)展，又能為江湖水沙運(yùn)動(dòng)和沖淤演變模擬技術(shù)的改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)。

3.2 加強(qiáng)模擬技術(shù)研究

三峽工程運(yùn)用對(duì)壩下游江湖沖淤演變的影響預(yù)測(cè)已開展了大量工作，取得的研究成果也發(fā)揮了重要作用。但由于問(wèn)題的復(fù)雜性，預(yù)測(cè)精度仍有待提高。因此，首先需利用水庫(kù)運(yùn)用以來(lái)的實(shí)測(cè)資料對(duì)以往的模擬手段、方法進(jìn)行驗(yàn)證，分析、辨析影響預(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵要素，然后結(jié)合原型資料分析和泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律與河道再造床機(jī)理等研究成果，完善、改進(jìn)模擬技術(shù)，提高模擬預(yù)測(cè)精度。

3.3 延伸原型觀測(cè)與研究范圍

三峽水庫(kù)下游江湖沖淤演變研究以往是以大通水位來(lái)控制的，水庫(kù)運(yùn)用對(duì)大通以下河道是否產(chǎn)生影響并未開展相應(yīng)研究。實(shí)測(cè)資料顯示，近10 a來(lái)，大通以下許多河段也發(fā)生了較大沖淤變化，這與長(zhǎng)江上游來(lái)沙減少、三峽水庫(kù)運(yùn)用等因素應(yīng)有密切關(guān)系。而上游向家壩、溪洛渡、亭子口等控制性工程已陸續(xù)開始運(yùn)用，影響強(qiáng)度、速度都可能加大。因此，宜盡早開展長(zhǎng)江下游河道觀測(cè)與沖淤演變研究工作。

3.4 綜合研究各種人類活動(dòng)的影響

以往研究主要考慮三峽水庫(kù)影響，結(jié)合其它人類活動(dòng)影響的綜合研究較少，以致于社會(huì)上將長(zhǎng)江中下游江湖出現(xiàn)的變化都?xì)w結(jié)為三峽水庫(kù)的影響，這是不客觀的。因此，既要研究上游水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用的影響，又要研究中下游洞庭湖、鄱陽(yáng)湖水系及漢江等主要支流上控制性水利水電工程的影響，還要研究河道與航道整治、岸線與洲灘利用、河道采砂、沿江取排水等人類活動(dòng)的影響。應(yīng)創(chuàng)新研究手段和方法，既研究各種人類活動(dòng)的綜合影響，又能區(qū)分各種人類活動(dòng)單獨(dú)影響的程度。

3.5 近期需重點(diǎn)研究的有關(guān)問(wèn)題

長(zhǎng)江干支流水庫(kù)群運(yùn)用等人類活動(dòng)對(duì)長(zhǎng)江中下游江湖的影響是全方位而深遠(yuǎn)的，但對(duì)不同區(qū)域其影響有所差別，對(duì)各方面影響的程度和時(shí)間也不同，有的問(wèn)題需要連續(xù)滾動(dòng)研究。因此，研究工作需分階段開展，各階段宜有所側(cè)重。近期需重點(diǎn)研究的問(wèn)題如：①人類活動(dòng)影響下長(zhǎng)江中下游江湖沖淤演變、江湖關(guān)系變化及影響；②三峽水庫(kù)下游河道演變對(duì)中小洪水調(diào)度的響應(yīng)過(guò)程；③水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用后河道沖刷對(duì)荊江大堤護(hù)岸工程穩(wěn)定影響；④水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用后長(zhǎng)江中下游干流河段河勢(shì)變化及治理對(duì)策；⑤水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用對(duì)洞庭湖區(qū)水資源、水環(huán)境的影響與對(duì)策措施，尤其是荊江三口分流道及四水尾閭地區(qū)；⑥水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用對(duì)鄱陽(yáng)湖水資源、水環(huán)境的影響與對(duì)策措施；⑦水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用對(duì)長(zhǎng)江中下游航道影響與對(duì)策；⑧長(zhǎng)江中游重點(diǎn)河段治理研究，如熊家洲至城陵磯河段；⑨水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用后長(zhǎng)江中下游河道規(guī)模研究。

4 江湖治理若干問(wèn)題的討論

長(zhǎng)江三角洲地區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，國(guó)家中部崛起戰(zhàn)略、長(zhǎng)江中游城市群建設(shè)、鄱陽(yáng)湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)亦正在展開，目前國(guó)家正在研究實(shí)施依托長(zhǎng)江建設(shè)中國(guó)經(jīng)濟(jì)新支撐帶戰(zhàn)略。因此，長(zhǎng)江中下游地區(qū)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中占有極其重要的戰(zhàn)略地位。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展對(duì)長(zhǎng)江中下游江、湖治理提出了新的、更高的要求，江、湖的演變及其水沙資源利用、水環(huán)境等因梯級(jí)水庫(kù)建設(shè)運(yùn)用等人類活動(dòng)而面臨新的形勢(shì)，因此，必須在深入研究這些人類活動(dòng)影響的基礎(chǔ)上，根據(jù)長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃(2012—2030年)和長(zhǎng)江中下游干流河道治理規(guī)劃(2012年修訂)及航道整治等相關(guān)規(guī)劃的總體安排，在新時(shí)期治水、治江思路的指導(dǎo)下，研究提出治理方案，制定或修訂江、湖治理規(guī)劃，有計(jì)劃、分階段實(shí)施。

4.1 江湖治理的原則

在新形勢(shì)下，長(zhǎng)江中下游江湖治理仍應(yīng)堅(jiān)持江湖兩利的方針，河道整治應(yīng)遵循“因勢(shì)利導(dǎo)、全面規(guī)劃、遠(yuǎn)近結(jié)合、分期實(shí)施”的總體原則。根據(jù)60多年來(lái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和新時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求，江湖治理過(guò)程中應(yīng)更加注重系統(tǒng)治理、多目標(biāo)治理、適當(dāng)選擇治理時(shí)機(jī)以及動(dòng)態(tài)調(diào)整的具體原則，堅(jiān)持洲灘與岸線的適度利用[15]。

4.2 充分考慮三峽及上游控制性水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度對(duì)水文過(guò)程的改變

三峽及上游控制性水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度將改變年內(nèi)水沙過(guò)程。如三峽水庫(kù)試驗(yàn)性蓄水期間，對(duì)中小洪水進(jìn)行了削峰調(diào)度，控制最大下泄流量不超過(guò)45 000 m3/s，取得較好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。但若長(zhǎng)期這樣調(diào)度，可能對(duì)水庫(kù)下游江湖帶來(lái)不利影響，如：基本河槽沖刷加劇，影響護(hù)岸工程穩(wěn)定；致使河道洪水河槽萎縮，洲灘被占用，降低河道的泄流能力，不利于大洪水時(shí)的行洪安全；壩下游河道經(jīng)歷洪水的幾率減少，堤防沒有機(jī)會(huì)經(jīng)受洪水的考驗(yàn)，一旦遭遇特大洪水，堤防的安全堪憂；大流量時(shí)荊江三口分流比大，中小流量時(shí)分流相對(duì)較少，三口分流較少可能引起三口分流道的萎縮，削弱大洪水時(shí)荊江三口分洪能力，對(duì)荊江河段的防洪不利等。上游干支流向家壩、溪洛渡、亭子口等控制性工程與三峽水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度后，對(duì)水文過(guò)程的影響可能加大。因此，一方面，應(yīng)在充分研究的基礎(chǔ)上，科學(xué)制定三峽及上游控制性水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度方案，充分考慮中下游河道正常發(fā)育及防洪等需要，盡可能減少對(duì)天然情況下洪枯節(jié)律的改變；另一方面，中下游江湖治理應(yīng)充分考慮長(zhǎng)江干支流控制性水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用對(duì)水文過(guò)程的改變。

4.3 航道整治與河道整治應(yīng)緊密結(jié)合

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，國(guó)家加大投入，對(duì)長(zhǎng)江中下游干線航道分段進(jìn)行整治，通航標(biāo)準(zhǔn)得到了較大提高，但仍不能滿足沿江經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要。國(guó)家正在研究實(shí)施的依托長(zhǎng)江建設(shè)中國(guó)經(jīng)濟(jì)新支撐帶的戰(zhàn)略將長(zhǎng)江干線和支線航道整治放在十分重要的位置。航道是河道的組成部分，只有河勢(shì)穩(wěn)定，航道整治工程才能長(zhǎng)久發(fā)揮作用。因此，航道整治與河道整治應(yīng)緊密結(jié)合，最大程度發(fā)揮綜合效益。

4.4 近期江湖治理探討

現(xiàn)階段應(yīng)根據(jù)三峽工程運(yùn)用10 a來(lái)江湖沖淤演變及其影響情況、現(xiàn)有預(yù)測(cè)成果，在保證防洪安全的前提下，結(jié)合目前面臨的岸線利用、航道建設(shè)、水沙資源利用及水生態(tài)、水環(huán)境等新要求，抓緊制定、完善近期治理規(guī)劃和治理方案，分期實(shí)施。在整治過(guò)程中應(yīng)把握好整治時(shí)機(jī)，如針對(duì)河道的河勢(shì)控制問(wèn)題，對(duì)于河勢(shì)良好且基本滿足各方面需求的河段，應(yīng)及時(shí)通過(guò)護(hù)岸等工程措施穩(wěn)定現(xiàn)有優(yōu)良河勢(shì)；對(duì)于河勢(shì)不夠良好但向好的方向發(fā)展的河段，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)分析，適時(shí)采取一定的措施進(jìn)行引導(dǎo)控制；對(duì)于河勢(shì)向惡化方向發(fā)展的，應(yīng)及時(shí)采取措施遏制其向不利方向發(fā)展，以免給將來(lái)的治理帶來(lái)被動(dòng)的局面[15-16]。對(duì)于洞庭湖，荊江三口分流減少和三峽及上游控制性水庫(kù)蓄水期下泄流量減少導(dǎo)致其水資源、水環(huán)境問(wèn)題突出。因此，近期應(yīng)抓緊研究和整治荊江三口分流道，以解決目前出現(xiàn)的汛期泄流能力不足、枯水期斷流而引起的水資源、水環(huán)境問(wèn)題；同時(shí)，抓緊研究包括興建城陵磯控制工程、優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度等措施在內(nèi)的洞庭湖防洪、水資源利用、水環(huán)境保護(hù)綜合治理方案。對(duì)于鄱陽(yáng)湖，主要是三峽及上游控制性水庫(kù)蓄水期，下泄流量減少而帶來(lái)的湖區(qū)水資源、水環(huán)境等問(wèn)題，應(yīng)抓緊研究包括興建湖口水利樞紐、優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度等措施在內(nèi)的綜合治理方案。

5 結(jié) 語(yǔ)

長(zhǎng)江中下游江湖演變及其關(guān)系變化異常復(fù)雜，而人類活動(dòng)對(duì)其影響也愈來(lái)愈突出，同時(shí)沿江和湖區(qū)持續(xù)發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)文明建設(shè)對(duì)江湖防洪、供水及生態(tài)安全等不斷提出更高要求，新形勢(shì)下的江、湖治理難度將更大，需要我們加強(qiáng)開展江湖演變與治理重大課題研究，不斷研究揭示變化條件下的江、湖演變規(guī)律與影響范圍、程度，從江湖兩利的視角出發(fā)，研究提出治理的方向與措施，并適時(shí)實(shí)施，保障江、湖綜合服務(wù)功能的充分發(fā)揮。

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