(長江水利委員會 水文局, 湖北 武漢 430010)

2018年7月以來，長江流域發(fā)生了3次明顯降雨過程：第一次降雨過程發(fā)生在7月1～6日，降雨主要集中在嘉陵江上游和漢江上游；第二次降雨過程發(fā)生在7月7～11日，此次降雨過程雨區(qū)集中，強度大，強降雨主要集中在嘉陵江、岷沱江和長江干流附近；第三次過程發(fā)生在7月13～16日，降雨過程強雨區(qū)主要集中在嘉陵江和岷沱江流域，強度以大雨、局地暴雨為主[1]。

受長江上游地區(qū)6月29～30日、7月1～6日兩場連續(xù)強降雨影響，岷江、沱江、嘉陵江等來水大量幅增加。岷江高場站7月3日18：00出現(xiàn)洪峰流量15 800 m3/s，沙峰為2.91 kg/m3，沱江富順站7月4日08：00出現(xiàn)洪峰流量7 000 m3/s，沙峰為6.49 kg/m3，嘉陵江北碚站7月4日16：00出現(xiàn)洪峰流量20 200 m3/s，沙峰為3.67 kg/m3，寸灘站7月5日02：00出現(xiàn)洪峰流量46 800 m3/s，沙峰為2.23 kg/m3。三峽水庫入庫流量于7月5日06：00漲至50 000 m3/s，在長江上游形成“長江2018年第1號洪水”，7月5日14：00出現(xiàn)本次洪水過程最大入庫洪峰流量53 000 m3/s。

7月11～17日，受低槽和副高外圍暖濕氣流的共同影響，連續(xù)強降雨過程覆蓋長江上游支流岷江、沱江、嘉陵江及雅礱江等流域源頭。上游支流在長江上游干流寸灘河段惡劣遭遇，來水高位疊加，導致寸灘站水位超保證水位0.55 m，洪峰流量高達59 300 m3/s，形成“長江2018年第2號洪水”。根據(jù)泥沙實時濁度報汛成果，寸灘站最大含沙量達到4.47kg/m3，為三峽水庫蓄水以來含沙量最大值的第3位[2-3]。

2018年三峽水庫入庫輸沙量為1.43億t，較2003～2017年均值偏少8%，但較近幾年明顯偏多。其中，2018年7月三峽水庫入庫沙量達到了1.10億t，占全年入庫沙量的77%，較2003～2017年同期偏多87%。三峽水庫入庫沙量集中，僅2號洪水期間(7月11日08：00至17日08：00)，三峽水庫入庫沙量達到了7 440萬t，均大于2014～2017年全年入庫輸沙量的5 544萬，3 202萬，4 215萬和3 438萬t。

本文對2018年汛期三峽水庫上游暴雨產(chǎn)沙特性進行了深入分析研究，為長江上游來水來沙研究以及三峽水庫進行更好的科學調(diào)度提供支撐。

1 2018年三峽水庫上游來水來沙

2018年三峽水庫入庫(朱沱+北碚+武隆，下同)徑流量為4 294億m3，較2003～2017年均值偏多19%，較多年均值偏多13%。其中：朱沱站、北碚站、武隆站年徑流量分別為3 161億，694.2億和439.1億m3，與2003～2017年均值相比，朱沱站和北碚站來水分別偏多25%和10%，武隆站來水基本持平。

2018年三峽水庫入庫輸沙量為1.43億t，較2003～2017年均值偏少8%，較多年均值偏少62%。其中：朱沱站、北碚站和武隆站年輸沙量分別為0.682億，0.722億和0.024 9億t，與2003～2017年均值相比，朱沱站和武隆站來沙分別偏少45%和47%，北碚站則偏多185%，見圖1。特別是橫江站、高場站、富順站的輸沙量分別為0.082 6億，0.310億和0.233億t，較2003～2017年均值分別增多了37%，31%，455%。此外，嘉陵江支流涪江小河壩站、上游武勝站輸沙量分別高達0.517億和0.255億t，較2003～2017年均值分別增多了804%，211%，見圖2。

圖1 2018年三峽水庫上游主要水文站輸沙量與蓄水以來均值比較Fig.1 Comparison of sediment discharge at main hydrological stations in the upper reaches of the Three Gorges Reservior in 2018 with mean values since impoundment

圖2 2018年嘉陵江上游主要水文站輸沙量與蓄水以來均值比較Fig.2 Comparison of sediment discharge at main hydrological stations in the upper reaches of Jialingjiang River in 2018 with mean values since impoundment

從年內(nèi)分配來看，2018年三峽水庫入庫沙量主要集中于7月，僅7月入庫沙量就達到了1.10億t，占全年入庫沙量的77%，較2003～2017年同期偏多87%，見圖3。特別是在7月11日08:00～17日08:00的2號洪水期間，三峽入庫沙量達到了7 440萬t，均大于2014～2017年全年入庫輸沙量的5 544萬，3 202萬，4 215萬和3 438萬t。

圖3 2018年三峽入庫輸沙量年內(nèi)分配與蓄水以來比較Fig.3 Comparison of annual distribution of sediment discharge into Three Gorges Reservoir in 2018 and since impoundment

2 2018年三峽水庫入庫泥沙組成

從三峽水庫入庫泥沙地區(qū)組成來看，2018年，烏江來沙量占寸灘、武隆兩站沙量之和的比例為1.8%(1991～2002年為5.7%，2003～2017年為4.5%)。

2003～2012年占寸灘站沙量比重最大的為金沙江，達75.9%(1956～1990年、1991～2002年分別為53.4%，83.4%)，受溪洛渡、向家壩水庫蓄水攔沙影響，金沙江來沙量明顯減少。2018年向家壩站沙量僅為166萬t，僅為寸灘站的1.2%(2003～2012年平均為75.9%)。

2018年占寸灘站沙量比重最大的為嘉陵江，北碚站輸沙量高達0.722億t，占寸灘站的54.3%(1956～1990年、1991～2002年和2003～2012年分別為30.9%，11.0%和15.6%，2013～2017年為31.3%)。此外，高場站和富順站的沙量分別占寸灘站的23.3%，17.5%(高場站1956～1990年、1991～2002年和2003～2012年分別為11.4%、10.2%和15.7%，2013～2017年為22.1%；富順站1956～1990年、1991～2002年和2003～2012年分別為2.5%，1.1%和1.1%，2013～2017年為14.8%)，見圖4。

而北碚站泥沙主要來自于涪江和嘉陵江上游，涪江小河壩站輸沙量為0.517億t，占北碚站的71.6%，嘉陵江上游武勝站輸沙量為0.255億t，占北碚站的35.3%。

值得一提的是，在2018年長江2號洪水期間(7月11日08：00至17日08:00)，嘉陵江北碚站、岷江高場站和沱江富順站來水分別占寸灘洪峰的53%，25%和14%。期間三峽水庫入庫沙量達到了7 440萬t，入庫泥沙主要來自于嘉陵江和沱江，北碚站、富順站的輸沙量分別為5 540萬t、1 490萬t，分別占入庫沙量的74%，20%，其中：小河壩站、武勝站輸沙量分別為3 940萬t，1 800萬t，分別占北碚站沙量的71%，32%?？梢?，2018年三峽水庫入庫泥沙主要來源于涪江、嘉陵江上游、岷江和沱江。

圖5 2018年7月份長江上游主要控制站流量和含沙量過程Fig.5 Flow and sediment processes of main control stations in the upper reaches of Yangtze River in July 2018

圖4 入庫沙量地區(qū)組成變化Fig.4 Composition changes of sediment into the reservoir

3 三峽入庫泥沙增多原因分析

3.1 上游強降雨，含沙量高，流域產(chǎn)沙量大

2018年7月2～6日，受強降雨影響，金沙江下游、岷沱江、嘉陵江等河流出現(xiàn)明顯漲水過程，部分中小河流出現(xiàn)超警洪水，7月5日，三峽水庫迎來洪峰流量超過50 000 m3/s的洪水。7月11日11：00，岷江上游出現(xiàn)超歷史最高水位洪水，嘉陵江支流白水江出現(xiàn)超保證水位洪水，尚德水文站洪峰流量達2 300 m3/s，涪江的涪江橋水文站超歷史最高水位，洪峰流量12 200 m3/s。金沙江中游干流出現(xiàn)超警戒水位洪水，嘉陵江亭子口水庫出現(xiàn)超50 a一遇的入庫洪水，7月11～13日，岷江、嘉陵江流域出現(xiàn)大到暴雨、局地大暴雨過程，累積面雨量20～60 mm，局部可達100 mm左右。嘉陵江劉家河站7月2日雨量298.50 mm；岷江青龍站7月26日雨量209.00 mm；沱江馬井站7月10日雨量193.50 mm。岷江支流青衣江孔坪站7月降雨量達到660 mm，嘉陵江干流騎馬場降雨量達607 mm，接近多年平均降雨量的一半。長江上游各水系2018年7月面雨量見表1。

受連續(xù)強降雨影響，長江上游岷江、沱江及嘉陵江等支流暴發(fā)洪水，部分洪水量級重現(xiàn)期在50 a以上。其中，沱江三皇廟站7月11日18:40出現(xiàn)洪峰流量7 810 m3/s，重現(xiàn)期超50 a，沱江出口控制站富順站13日13：00洪峰流量9 510 m3/s，居建站以來第5位，洪水重現(xiàn)期約10 a。嘉陵江支流涪江的涪江橋站11日10：00出現(xiàn)洪峰流量12 200 m3/s，重現(xiàn)期約30 a，支流白水江尚德站11日04：00出現(xiàn)洪峰流量2 300 m3/s，重現(xiàn)期約200 a，嘉陵江廣元站11日15:00洪峰流量10 600 m3/s，重現(xiàn)期約50 a，嘉陵江北碚站還原后洪峰流量達到38 000 m3/s(13日08:00)，洪水重現(xiàn)期約15 a。

表1 長江上游2018年7月面雨量及最大站雨量Tab.1 Surface rainfall and maximum station rainfall in the upper reaches of the Yangtze River in July 2018 mm

嘉陵江上游支流西漢水、白龍江中游、岷沱江等流域均屬于強產(chǎn)沙地區(qū)[4-6]，受暴雨洪水影響，出現(xiàn)了大含沙量沙峰過程。期間，沱江富順站沙峰達到了21.0 kg/m3，同時含沙量大于5.0 kg/m3的過程持續(xù)了3 d左右，嘉陵江支流涪江小河壩站沙峰達到了22.0 kg/m3，含沙量大于5.0 kg/m3的過程持續(xù)了4 d左右，嘉陵江北碚站沙峰達到了11.8 kg/m3，含沙量大于5.0 kg/m3的過程持續(xù)了2 d左右；在上游共同影響下，長江干流寸灘站出現(xiàn)4.47 kg/m3的沙峰，見圖5。長江上游強降雨，流域產(chǎn)沙量大，增加了三峽水庫入庫沙量。

圖7 2018年7月長江流域降雨量實況Fig.7 Rainfall map of the Yangtze River Basin in July 2018

圖6 龍門山附近斷裂帶分布Fig.6 Distribution of fault zone near Longmenshan

3.2 地震松散堆積體增加產(chǎn)沙量

2018年輸沙量較大河流——岷江、沱江、涪江和白龍江的上游均流經(jīng)龍門山斷裂帶，再由龍門山出山口進入沖積平原或丘陵區(qū)，見圖6。龍門山區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復雜(斷層、裂層交錯)，其巖石尤以風化嚴重易碎、層理發(fā)育的灰?guī)r、泥巖和沙巖為主，這些巖石抗侵蝕極差，而且沿層面或裂隙易滑動或崩塌。

近年來，在龍門上斷裂帶附近相繼發(fā)生了汶川地震、蘆山地震、九寨溝地震[7-9]。2008年5月12日，四川汶川發(fā)生8.0級地震，地震釋放主要位于龍門山北川至映秀地區(qū)；2013年4月20日，四川省蘆山縣發(fā)生7.0級地震，震中位于龍門山斷裂帶上的西南段；2017年8月8日，四川省阿壩州九寨溝縣發(fā)生7.0級地震，震中位于岷江斷裂、塔藏斷裂和虎牙斷裂之間。地震在上游產(chǎn)生了上百億方的松散堆積體[10-11]，隨著時間的推移，松散體中的細小顆粒泥沙會隨水流向下游地區(qū)輸移。

2018年7月，長江上游發(fā)生強降雨過程，強雨區(qū)主要集中在嘉陵江和岷沱江流域，見圖7。降雨帶主要沿龍門山斷裂帶呈帶狀分布，位于揚子板塊與青藏板塊的地縫合線上。前期地震在山坡、山谷產(chǎn)生大量的松散體，在大暴雨或特大暴雨的誘發(fā)下，形成滑坡和泥石流，而進入河流，導致入庫泥沙增多。7月12日舟曲縣南峪鄉(xiāng)江頂崖發(fā)生大型山體滑坡，滑坡體體積約500萬m3，山體崩塌后滑入白龍江中部，形成堰塞湖。涪江支流通口河自汶川地震至今，溝道松散堆積物仍很多，7月份洪水導致通口河支流都壩河發(fā)生大規(guī)模的泥石流，大量泥沙進入河道，使河床大幅抬高。

3.3 水庫攔沙有限，遇到大洪水時輸沙量突增

岷江、沱江、嘉陵江流域修建了大量的水電、航電樞紐以及水利設施[12-14]，如岷江修建了漁子溪、映秀灣、姜射壩、銅鐘、宗渠、紫平鋪等電站，其大多為引水式電站；沱江流域干流沒有大型水庫，但沿線修建了流灘壩、黃葛浩、黃泥灘等低水頭電站和馬井鎮(zhèn)滾水壩、敖平鎮(zhèn)滾水壩等水利設施，涪江中下游修建了三江、龍鳳、富金壩、渭沱等低水頭水利樞紐，白龍江流域修建了尼傲峽、臘子口、虎家崖、南峪等水利樞紐。

三峽水庫上游大量的低水頭航電樞紐和閘壩水利設施已建成多年，部分已達到淤積平衡，攔沙作用減弱，遇到大洪水時，水庫往往開閘暢泄，庫區(qū)大量泥沙被攜帶出來，導致下游輸沙量突然增大。同時在這次洪水過程中，涪江的永安、龍鳳和三塊石水電站大壩兩側(cè)護堤發(fā)生嚴重水毀現(xiàn)象，特別是三塊石水電站，由于建成年代久遠，在7月份的大洪水過程中大壩已基本被摧毀，上游河道沖刷嚴重，并發(fā)生大幅度和大范圍的崩岸，一定程度增加了下游輸沙量。

此外，隨著三峽水庫上游一些大型水庫運行時間的增加，庫區(qū)泥沙淤積增加，攔沙能力逐漸減弱。如大渡河銅街子水庫1994年底建成蓄水，由于淤積嚴重，至2009年總庫容損失62%，攔沙能力大幅減弱[15]。白龍江碧口水庫(1976年建成)淤積嚴重[16]，截至2013年總庫容已損失59%，死庫容損失96%，庫區(qū)已基本成為河道形態(tài)，不具備攔沙功能，大多數(shù)懸移質(zhì)泥沙直接隨水流進入下游河道。

4 結(jié) 語

本文對2018年汛期三峽上游暴雨產(chǎn)沙特性進行了深入分析研究。2018年7月，長江上游岷江、嘉陵江等流域出現(xiàn)特大暴雨洪水過程，此次暴雨過程籠罩面積小、降雨量和降雨強度大，沱江、涪江、白龍江等流域多個水文站記錄到有水文資料記錄以來的最大洪水或僅次于1982年的大洪水。由于降雨帶主要沿龍門山斷裂帶呈帶狀分布，與汶川地震影響區(qū)高度重合，誘發(fā)大量滑坡和泥石流，再加上地震后坡面土體變松散，更易發(fā)生侵蝕，沱江、涪江、白龍江等河流來沙量大幅度增加；沱江、涪江、白龍江的低水頭水電工程淤積嚴重，攔沙能力很小，嘉陵江部分大中型水庫前期淤積嚴重，失去攔沙能力，綜合導致大量泥沙進入三峽庫區(qū)。