楊春瑞 鄧金運(yùn) 陳立

摘要：受上游水沙條件和水庫調(diào)度過程等影響，三峽水庫實際淤積過程較為復(fù)雜。本文基于一維泥沙數(shù)學(xué)模型，分析上下游邊界條件變化對三峽水庫淤積特征的綜合影響，建立入庫沙量和汛期壩前水位與庫區(qū)淤積的經(jīng)驗關(guān)系，討論了其貢獻(xiàn)及未來淤積趨勢。結(jié)果表明：上游干支流入庫沙量和汛期壩前水位是影響三峽水庫淤積的主要因素，其變化均將造成庫區(qū)淤積重心的偏移，變動回水區(qū)下段及常年回水區(qū)上段的泥沙分選及沖淤情況受影響最為明顯;2013—2020年，干流來沙對三峽庫區(qū)淤積的貢獻(xiàn)減小（由65%減小至42%），支流來沙貢獻(xiàn)逐步增大（由32%增大至56%）;汛期壩前水位變化對該時段庫區(qū)淤積較2003—2012年期間的影響已經(jīng)較?。?.6%～1.8%）;當(dāng)遭遇平常水文年水沙過程，未來三峽水庫泥沙淤積量約在0.5億t/a左右;當(dāng)遭遇不利洪水組合水文年，尤其是支流發(fā)生大規(guī)模強(qiáng)降雨使岷江和嘉陵江洪峰流量大于30 000 m3/s時，三峽水庫泥沙淤積量約在1.6億t/a左右。

關(guān)鍵詞：淤積;來沙;壩前水位;數(shù)值模擬;三峽水庫

中圖分類號：TV122

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-6791（2023）03-0442-12

收稿日期：2022-12-28;

網(wǎng)絡(luò)出版日期：2023-03-30

網(wǎng)絡(luò)出版地址：https：∥kns.cnki.net/kcms/detail/32.1309.P.20230330.1111.002.html

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（51779185）

作者簡介：楊春瑞（1996—），男，山東日照人，博士研究生，主要從事水力學(xué)及河流動力學(xué)方面研究。

E-mail：1195169554@qq.com

通信作者：鄧金運(yùn)，E-mail：dengjinyun@whu.edu.cn

泥沙淤積是制約水庫使用壽命和綜合效益發(fā)揮的關(guān)鍵因素之一。三峽水庫蓄水后，庫區(qū)泥沙淤積在增大水庫自身防洪、航運(yùn)風(fēng)險的同時，還會打破水庫下游河道水沙平衡，將不可避免地引起防洪、航運(yùn)、生態(tài)環(huán)境等一系列響應(yīng)。在三峽工程可行性論證、初步設(shè)計以及后續(xù)規(guī)劃等階段，泥沙淤積問題均是需解決的關(guān)鍵問題之一［1］。

隨著氣候變化及人類活動的增強(qiáng)，尤其是流域水利工程群體的建設(shè)，河流水沙通量的變化一直倍受國際社會關(guān)注［2-4］。三峽水庫自2003年蓄水以來，入庫水沙條件發(fā)生了明顯變化，國內(nèi)外學(xué)者就三峽水庫水沙條件變化及其對淤積的影響進(jìn)行了諸多研究，涵蓋了入庫流量變化、入庫沙量變化、入庫泥沙粒徑特征等多方面，認(rèn)為三峽水庫蓄水以后，入庫徑流量變化不大［3］，向家壩、溪洛渡水庫運(yùn)行以后攔沙導(dǎo)致入庫沙量明顯減少［5］，隨著上游更多梯級水庫的運(yùn)用三峽入庫泥沙會進(jìn)一步減少［6］。盡管三峽入庫沙量整體上呈現(xiàn)減少趨勢，但2013年后仍然存在2018年、2020年等特殊年份入庫沙量達(dá)到甚至超過2003—2012年的平均水平的情況［7-8］，入庫沙量的變化仍不穩(wěn)定。與此同時，三峽水庫建設(shè)過程中壩前正常蓄水位不斷調(diào)整，先后經(jīng)歷了圍堰蓄水期、初期蓄水期和試驗性蓄水期運(yùn)用階段。而且在來沙減少的背景下，為充分發(fā)揮水庫防洪效益，三峽水庫對原調(diào)度方案進(jìn)行了多次優(yōu)化調(diào)整，汛期平均壩前水位明顯抬升［9］。在上下游邊界變化的綜合影響下，三峽水庫庫區(qū)淤積過程發(fā)生了明顯調(diào)整，來沙減少使得庫區(qū)淤積減弱，而汛期壩前水位抬升使得庫區(qū)淤積增加，庫區(qū)沖淤分布規(guī)律與設(shè)計論證階段成果也出現(xiàn)了明顯差異［4］。但由于入庫水沙條件和壩前調(diào)度運(yùn)用2種邊界條件對水庫淤積的影響是非線性的，且2種因素的影響相互交織，僅通過實測資料分析不易區(qū)分各自的貢獻(xiàn)，對于不同時期庫區(qū)淤積的主控因素、復(fù)雜邊界共同作用下的庫區(qū)淤積特征的認(rèn)識仍存在不足，難以指導(dǎo)未來淤積趨勢的長期預(yù)測，亟需開展進(jìn)一步的深入研究。

本文基于三峽水庫蓄水以來的實測資料分析，采用數(shù)值模擬的方法，通過設(shè)計不同工況研究復(fù)雜邊界變化對水庫泥沙淤積的影響，探討蓄水以來上游來沙變化和壩前水位調(diào)整對實際淤積的貢獻(xiàn)，并預(yù)測未來三峽庫區(qū)泥沙淤積趨勢，以期為三峽水庫的科學(xué)調(diào)度和管理提供參考。

1?研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

三峽水庫壩址位于宜昌以上約40 km，庫區(qū)范圍自重慶市江津至壩前，長約662 km（圖1），屬于較為典型的河道型水庫。庫區(qū)兩岸支流眾多，其中2條最大的支流為嘉陵江和烏江，分別在重慶和涪陵處匯入長江。三峽水庫與上游長江干流向家壩（2012年）、溪洛渡（2013年）、白鶴灘（在建）、烏東德（在建）水庫，支流二灘水庫（雅礱江，2000年）、錦屏（雅礱江，2013年）、紫坪鋪（岷江，2006年）、草街（嘉陵江，2010年）水庫等，形成了長江上游聯(lián)合調(diào)度水庫群，總庫容達(dá)1 673億m3［9］。自2003年三峽水庫運(yùn)用以來，先后經(jīng)歷了135～139 m、145～156 m和145-155-175 m運(yùn)用階段［10］，回水末端逐步上延。145-155-175 m運(yùn)用階段，水庫回水末端位于江津附近，入庫控制站為長江朱沱站、嘉陵江北碚站和烏江武隆站。受水庫蓄清排渾調(diào)度影響，以涪陵為界，庫區(qū)分為變動回水區(qū)及常年回水區(qū)2段;以寸灘、萬縣站為界，又可以大致將上述2段各分為上下子段。

2?研究方法

2.1?水庫一維泥沙數(shù)學(xué)模型及驗證

一維水沙數(shù)學(xué)模型理論基礎(chǔ)及數(shù)值離散格式均比較成熟，本文采用一維非恒定流非均勻沙模型，模擬范圍為三峽庫區(qū)河道朱沱站至三峽大壩（不包括支流嘉陵江、烏江），長約760 km。模型基本控制方程、求解方法見文獻(xiàn)［11］，以2012年實際水沙過程及庫區(qū)淤積進(jìn)行模型驗證，結(jié)果整理如表1、表2所示，模型計算水位誤差均在0.1 m以內(nèi)，流量誤差在5%以下，泥沙淤積量誤差在10%以內(nèi)。

2.2?計算方案設(shè)置

2.2.1?三峽水庫上下邊界條件變化

統(tǒng)計三峽蓄水前后多年平均入庫徑流量、輸沙量變化以及入庫流量頻率分布變化（圖2，圖3），可知：三峽水庫蓄水后，入庫徑流量在年際沒有明顯趨勢性變化，徑流年內(nèi)分配略趨均勻，枯水流量略有增加，整體變化不大。入庫泥沙呈現(xiàn)顯著減小的特點(diǎn)，以溪洛渡和向家壩水庫開始運(yùn)行的時間為界，2013年以前，受水土保持工程和中小型水庫建設(shè)的影響，入庫輸沙量逐年減少，但幅度不大;2013年以后，受干流水庫攔沙影響，金沙江來沙量急劇下降。受汶川地震后下墊面變化和支流水庫運(yùn)用年限等因素影響［7］，支流輸沙量年際變化劇烈，輸沙主要集中在年內(nèi)暴雨期，岷江、嘉陵江2020年洪水過程期間最大含沙量分別達(dá)7.12、8.19 kg/m3。與2013年前相比，支流來沙占總?cè)霂炷嗌车谋戎叵鄬υ龃蟆ＶЯ鱽砩齿^少時，三峽水庫入庫年均泥沙總量僅為0.6億t，不足20世紀(jì)90年代年均入庫沙量的20%;支流來沙較大時，如2020年，入庫沙量達(dá)1.9億t［8］。從朱沱站多年懸移質(zhì)泥沙級配變化來看，不同時段相比，蓄水以來入庫泥沙級配變化不大。

三峽水庫運(yùn)用以來，先后經(jīng)歷135～139 m、144～156 m和145-155-175 m運(yùn)用階段等階段，175 m運(yùn)用階段還開展了汛期中小洪水調(diào)度試驗、生態(tài)調(diào)度試驗、排沙調(diào)度試驗等試驗性調(diào)度，壩前水位變化頻繁［12］。汛期是來沙較多的時期，也是水庫淤積最為顯著的時期［4］，統(tǒng)計蓄水以來三峽水庫汛期平均壩前水位變化如圖4所示，壩前水位變化的最顯著特征是蓄水以來汛期壩前水位隨著不同運(yùn)用階段而逐漸提升，2010年實施汛期中小洪水調(diào)度試驗后，汛期壩前水位進(jìn)一步抬升，且變化的波動性更加明顯。

2.2.2?計算方案

三峽水庫實際蓄水以來上游邊界條件變化突出表現(xiàn)為干流入庫沙量大幅減少，隨著金沙江中下游梯級水庫的陸續(xù)使用，干流入庫泥沙將在未來較長時間內(nèi)保持低值;下游邊界條件的變化集中表現(xiàn)為汛期壩前水位的變化上，隨著水庫調(diào)度方式的不斷優(yōu)化和調(diào)整，未來水庫壩前水位還將持續(xù)發(fā)生變化。為了探討上下邊界條件變化可能對三峽水庫泥沙淤積的影響，這里設(shè)置如下2種計算方案，如表3所示。方案一為上游沙量過程變化，具體處理方法為：根據(jù)流量和含沙量呈冪指數(shù)關(guān)系的實際情況［13］，采用2012年流量過程，以S=βαQλ概化入庫沙量的變化，壩前水位汛期（6—9月）控制為145 m，其他時段為實際水位過程;方案二為汛期壩前控制水位變化，具體處理方法為：考慮目前汛期優(yōu)化調(diào)度的實際情況，在目前汛限水位145 m的基礎(chǔ)上，控制汛期壩前水位按一定數(shù)值浮動，水位增量取為0～8 m［10］，上游來水來沙過程選取2012年實際入庫水沙過程。

根據(jù)已有研究成果［14-15］，2012年為三峽水庫蓄水后的豐水豐沙年，朱沱站年輸沙量為1.89億t，與蓄水前后多年均值接近，北碚站輸沙量為2 880萬t，武隆站輸沙量為120萬t，也接近多年平均水平，選用該年作為典型年具有代表性。采用該年進(jìn)口朱沱站流量—含沙量關(guān)系處理后得到不同的上邊界沙量條件，β間隔0.1，從0.5取至1.3;下游汛期平均壩前水位條件間隔1 m，從145 m取至153 m。計算初始地形采用2012年地形，計算時限為10 a。

3?結(jié)果與分析

3.1?來沙變化的影響

圖5為上游不同來沙條件下（方案一）三峽水庫淤積計算結(jié)果，庫區(qū)淤積和來沙量之間正相關(guān)性良好，隨著入庫沙量的增加，水庫累積淤積量明顯增大（圖5（a））;隨著入庫沙量的減少，水庫累積淤積量明顯減小。從淤積重心變化來看，隨著入庫沙量增加，變動回水區(qū)淤積占比增加，而常年回水區(qū)淤積占比減小，表明庫區(qū)泥沙淤積重心隨來沙增大而向上游偏移（圖5（b））。變動回水區(qū)受上游來沙變化的影響最為顯著，2012年典型年來水條件下，入庫沙量大于1.5億t/a時，變動回水區(qū)淤積;入庫沙量小于1.5億t/a時，變動回水區(qū)沖刷（圖5（c））;隨著入庫沙量的增加，常年回水區(qū)排沙比增大而變動回水區(qū)排沙比減小，使得水庫總排沙比有所減小。相較于2012年實際情況20.7%，計算排沙比略大，其主要原因是方案一計算壩前水位固定為145 m，遠(yuǎn)小于實際情況汛期平均壩前水位154 m，更有利于排沙。泥沙淤積集中于壩前段和寬谷、彎道河段，峽谷段泥沙淤積較少甚至表現(xiàn)為沖刷（圖5（d））。隨著入庫沙量的增加，常年回水區(qū)的寬谷河段、壩前河段淤積增加明顯，峽谷河段淤積增加幅度小。

水庫淤積特征的變化是泥沙在向壩前運(yùn)動過程中分選沉降的結(jié)果，以0.031 mm和0.062 mm為界，將入庫泥沙分為細(xì)沙、中沙和粗沙，點(diǎn)繪入庫泥沙沿程分選過程如圖6所示，分析表明：粗沙基本在變動回水區(qū)下段和常年回水區(qū)上段全部落淤，水流因粗沙落淤而“富余”出的挾沙能力轉(zhuǎn)而引起中、細(xì)沙在變動回水區(qū)的沖刷，并由水流攜至常年回水區(qū)后逐漸落淤，中沙淤積集中于常年回水區(qū)上段，細(xì)沙集中于常年回水區(qū)下段;沖瀉質(zhì)泥沙在變動回水區(qū)不參與河床塑造，進(jìn)入常年回水區(qū)后有所淤積。不同入庫沙量條件下，變動回水區(qū)的泥沙分選變化較常年回水區(qū)更為劇烈。

3.2?壩前水位變化的影響

圖7為不同汛期壩前水位條件下三峽水庫泥沙淤積計算結(jié)果，分析表明：汛期壩前水位與庫區(qū)淤積量正相關(guān)，與排沙比負(fù)相關(guān)（圖7（a），圖7（b））;2012年典型年水沙條件下，汛期平均壩前水位由145 m升至153 m，水庫運(yùn)行10 a泥沙淤積量由13億t增至13.8億t，平均每抬升1 m，累積淤積量增加0.1億t;水庫整體和分段排沙比均有減小，常年回水區(qū)由38%減小至35%，變動回水區(qū)由96%減小至95%;從分段淤積占比變化來看（圖7（c）），汛期壩前水位抬升，常年回水區(qū)上段和變動回水區(qū)下段泥沙淤積占比不斷增大，淤積重心上移（圖7（d））;從影響部位來看，常年回水區(qū)上段和變動回水區(qū)下段受壩前水位變化影響最為明顯，常年回水區(qū)下段淤積強(qiáng)度隨壩前水位略有增強(qiáng)，變動回水區(qū)上段影響較小。

從汛期壩前水位145 m和150 m工況條件下庫區(qū)泥沙沿程分選來看（圖8），粗沙沖淤受汛期壩前水位的影響相對較小;隨著汛期壩前水位的抬升，水庫回水末端向上游延伸至變動回水區(qū)下段，河段平均水深增大，水流挾沙能力減弱，對中細(xì)沙沖刷強(qiáng)度減弱，因此變動回水區(qū)排沙比減小。常年回水區(qū)水位常年受壩前水位控制，受其變化影響更加明顯，壩前水位抬升后，沿程水深增加，水流挾沙能力減弱，泥沙更早落淤，淤積重心逐漸上移，以中沙最為明顯，汛期平均壩前水位由145 m升至153 m，水庫運(yùn)用10 a后常年回水區(qū)上段淤積量由3.8億t增長至5.02億t，下段淤積量由6.05億t減小為5.05億t。

3.3?來沙與壩前水位的綜合影響

入庫沙量和汛期平均壩前水位均與水庫泥沙淤積量變化正相關(guān)，為分析兩因素綜合作用對庫區(qū)淤積的影響，點(diǎn)繪不同入庫沙量和汛期平均壩前水位與三峽水庫泥沙淤積量的關(guān)系，如圖9所示。水庫泥沙淤積量與入庫沙量、汛期平均壩前水位均具有良好的冪指數(shù)關(guān)系，且壩前水位與水庫淤積量的關(guān)系中，冪指數(shù)系數(shù)變化與入庫沙量呈正相關(guān)，指數(shù)與入庫沙量呈負(fù)相關(guān);入庫沙量與水庫淤積量的關(guān)系中，冪指數(shù)系數(shù)與壩前水位呈正相關(guān)。因此，以年入庫沙量和汛期平均壩前水位作為變量，建立庫區(qū)淤積量與入庫沙量和汛期平均壩前水位2個主控因子的經(jīng)驗公式如下：

式中：W為水庫淤積量，億t;QS為入庫沙量，億t;H為汛期平均壩前水位，m;a為公式擬合系數(shù);b、c、d為公式擬合指數(shù)。

基于三峽水庫實際運(yùn)行以來入庫沙量、汛期平均壩前水位以及庫區(qū)泥沙淤積量數(shù)據(jù)，率定式（1）中參數(shù)，a=0.000 688，b=0.982 6，c=-0.012，d=1.432。庫區(qū)淤積量、汛期平均壩前水位及入庫沙量聯(lián)合關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.96（圖10）。

4?討?論

4.1?三峽水庫實際蓄水以來邊界條件變化對淤積的影響貢獻(xiàn)

2003年三峽水庫蓄水運(yùn)用以來，先后經(jīng)歷了135～139 m、144～156 m和145-155-175 m等不同的試驗性蓄水階段，而且上游溪洛渡和向家壩水庫在2012—2013年開始蓄水運(yùn)用，上下邊界條件與設(shè)計論證階段發(fā)生著較大變化。這里采用歸因分析法［16-17］對各不同階段邊界條件變化對庫區(qū)泥沙淤積的貢獻(xiàn)情況進(jìn)行探討。

考慮到金沙江干流和支流來沙的差異，這里將入庫沙量變化進(jìn)一步分為干流來沙（QS1）和支流來沙（QS2），將式（1）轉(zhuǎn)化為

將淤積量變化表示為全微分形式：

若2個研究時段1、時段2的庫區(qū)淤積量分別為W1和W2，則兩時段間的淤積量變化表示為ΔW=W2-W1。定義干流來沙彈性系數(shù)（εQS1）為單位干流入庫泥沙變化導(dǎo)致的庫區(qū)泥沙淤積量的變化程度，即干流入庫泥沙變化導(dǎo)致庫區(qū)泥沙淤積相較于當(dāng)前水庫泥沙淤積變化的百分比（式（4））。同理可定義支流來沙彈性系數(shù)（εQS2）和汛期壩前水位彈性系數(shù)（εH）。分別估算出干流來沙、支流來沙和汛期壩前水位變化引起的庫區(qū)泥沙淤積量的變化（式（5）—式（7））。

εQS1、εQS2和εH本質(zhì)是對W的偏導(dǎo)數(shù)，式（5）—式（7）是對式（3）的一階泰勒展開，但QS1、QS2、H的任一變化會影響其他2個偏導(dǎo)數(shù)取值，即選擇的逼近方式不同，QS1、QS2、H的影響大小也存在差異，針對這一問題，Zhou等［17］引入權(quán)重因子，將式（4）轉(zhuǎn)化為：

式中：ΔW為庫區(qū)淤積量的變化量，億t;φ為權(quán)重因子（0<φ<1），表示各因素不同逼近路徑對庫區(qū)淤積的影響，本文取為0.5;WQS1、WQS2、WH分別為干流來沙量、支流來沙量和汛期壩前水位的敏感性系數(shù)，通過下式計算：

根據(jù)三峽水庫實際運(yùn)行過程中汛期平均壩前水位變化以及三峽入庫泥沙變化情況，將三峽水庫運(yùn)行時段分為2003—2006年、2007—2009年、2010—2012年、2013—2017年和2018—2021年共5個時段，計算每個時段相較于上個時段干流來沙變化、支流來沙變化以及汛期壩前水位變化對水庫淤積的貢獻(xiàn)（表4）。由表4可知：

（1） 不同時期干、支流來沙量和汛期壩前水位對水庫泥沙淤積的影響程度不同。整體來看，干流入庫沙量的變化對水庫泥沙淤積起主導(dǎo)作用，其影響程度在2010—2012年達(dá)到最大，而后逐漸減小。支流入庫沙量變化的影響隨著干流入庫沙量的持續(xù)減少而逐漸增大，尤其是2018—2021年，支流入庫沙量取代干流入庫沙量成為影響水庫泥沙淤積量變化的最主要因素。

（2） 水庫運(yùn)行前10 a，汛期平均壩前水位變化劇烈，對泥沙淤積影響程度絕對值在60%以上，在2007—2009年其影響程度與干流來沙量變化的影響程度相當(dāng);隨著汛期平均壩前水位變化幅度減小，調(diào)度方式變化對水庫泥沙淤積的影響程度逐漸減弱，2013年后，汛期壩前水位變化不是影響該時段庫區(qū)淤積較前期變化的主要因素。

4.2?三峽水庫未來泥沙淤積趨勢

自三峽水庫建成運(yùn)用以來，向家壩、溪洛渡等金沙江梯級水庫群發(fā)揮了巨大的攔沙作用，研究表明約98%以上的長江干流來沙均被攔截［6］，而白鶴灘、烏東德等水庫的運(yùn)用將進(jìn)一步增強(qiáng)梯級水庫群的攔沙效應(yīng)，干流進(jìn)入三峽水庫的低沙量將持續(xù)較長時間。黃仁勇等［18］基于1991—2000年系列水沙過程模擬計算了金沙江下游梯級水庫群—三峽水庫泥沙沖淤長期預(yù)測，認(rèn)為烏東德水庫運(yùn)行前10 a排沙比約為92%，白鶴灘水庫運(yùn)行前10 a排沙比約為87%。以金沙江2014—2021年輸沙量均值為基礎(chǔ)，則未來三峽水庫中金沙江來沙將由0.21億t/a減少至0.17億t/a。支流來沙方面，岷江和嘉陵江是三峽水庫支流入庫泥沙的主要來源，兩江均處于強(qiáng)產(chǎn)沙帶，雖然兩江建設(shè)有紫坪鋪、瀑布溝（岷江）、草街、亭子口（嘉陵江）等水利樞紐發(fā)揮攔沙作用，配合水土保持工程使兩江輸沙量自20世紀(jì)90年代起持續(xù)減少，但一方面隨著運(yùn)行年限的增加水庫攔沙作用逐漸減弱，另一方面受2008年“汶川大地震”影響，兩江流域內(nèi)地貌劇變，山谷中儲存大量松散砂石堆積物，經(jīng)短歷時強(qiáng)降雨沖刷至江中，使兩江含沙量猛增［7］。極端情況下，如2020年、2018年，當(dāng)兩江流域內(nèi)均發(fā)生強(qiáng)降雨導(dǎo)致洪峰流量達(dá)到30 000 m3/s以上時，該年支流入庫沙量可較多年支流入庫沙量均值增加近1億t，達(dá)1.5億t左右;當(dāng)支流流域汛期沒有發(fā)生強(qiáng)降雨過程，如2014—2017年，此時支流入庫沙量將顯著小于多年平均水平，僅為0.1億t/a左右。

壩前水位調(diào)度運(yùn)用方面，2020年水利部通過了《三峽（正常運(yùn)行期）-葛洲壩水利樞紐梯級調(diào)度規(guī)程（2019年修訂版）》，對汛期運(yùn)行水位進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化［19］。隨著中小洪水調(diào)度研究和實踐的深入，從梯級水庫聯(lián)合調(diào)度需求看，未來三峽水庫汛期壩前水位將進(jìn)一步浮動，汛期平均壩前水位較現(xiàn)狀下可能還將提高1～2 m左右。

基于上述邊界條件，采用經(jīng)過三峽水庫實際淤積率定后的參數(shù)，采用式（2）估算未來三峽水庫泥沙淤積量可知，當(dāng)遭遇平常水文年份，三峽水庫泥沙淤積量約在0.5億t/a左右;當(dāng)遭遇不利洪水組合水文年，尤其是支流發(fā)生大規(guī)模強(qiáng)降雨時，三峽水庫泥沙淤積量約在1.6億t/a左右。

5?結(jié)?論

本文基于三峽水庫蓄水以來的實測資料，采用數(shù)學(xué)模型計算分析了復(fù)雜邊界變化對水庫泥沙淤積的影響，探討了蓄水以來上游來沙變化和壩前水位調(diào)整對實際淤積的貢獻(xiàn)，并預(yù)測了未來三峽庫區(qū)泥沙淤積趨勢，主要結(jié)論如下：

（1） 入庫沙量和汛期壩前水位是影響目前三峽水庫淤積的主要因素，均與庫區(qū)淤積量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，二者相互影響，其變化將造成庫區(qū)淤積重心的偏移，變動回水區(qū)下段及常年回水區(qū)上段的泥沙分選及沖淤情況受影響最為明顯。相比之下，上游沙量變化對變動回水區(qū)泥沙分選和沖淤的影響更大。

（2） 三峽水庫蓄水以來，干支流入庫沙量一直是庫區(qū)淤積的主控因素，但金沙江梯級水庫建成運(yùn)用后，干流來沙對三峽庫區(qū)淤積的貢獻(xiàn)明顯減?。ㄓ?5%減小至42%），支流來沙的貢獻(xiàn)逐步增大（由32%增大至56%）。在三峽水庫運(yùn)行初期，汛期壩前水位變化對庫區(qū)淤積影響程度與干流來沙相當(dāng)，但金沙江梯級水庫建成運(yùn)用后，其對該時段庫區(qū)淤積較前期變化的影響較小（1.6%～1.8%）。

（3） 當(dāng)遭遇平常水文年水沙過程，未來三峽水庫泥沙淤積量約在0.5億t/a左右;當(dāng)遭遇不利洪水組合水文年，尤其是支流發(fā)生大規(guī)模強(qiáng)降雨使岷江和嘉陵江洪峰流量大于30 000 m3/s時，三峽水庫泥沙淤積量約在1.6億t/a左右。

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Abstract：Sedimentation in the Three Gorges Reservoir （TGR） is relatively complicated owing to the upstream water and sediment conditions and the reservoir scheduling process.In this study，based on a one-dimensional mathematical model of sediment，we investigated the comprehensive impact of changes in upstream and downstream boundary conditions on the sedimentation characteristics of the TGR.An empirical relationship between sediment inflow，average flood-season water level of the dam，and reservoir sedimentation was established，and their contributions and future sedimentation trends are discussed.We found that sediment inflow from upstream tributaries and the average flood-season water level of the dam are the main factors affecting sedimentation in the reservoir，causing the center of gravity of the sedimentation area to shift.Changes in sediment sorting and erosion/sedimentation in the downstream backwater and upper part of the perennial backwater zones are the most affected.In recent years，the contribution of sediment from the main stem to reservoir sedimentation has decreased，and the contribution from tributaries has increased.The recent impact of changes in the average flood-season water level of the dam on reservoir sedimentation is relatively small compared to the period from 2003 to 2012.In a normal hydrological year，the estimated sedimentation volume in the Three Gorges Reservoir is approximately 50 million tons，whereas in an unfavorable flood-combined hydrological year，especially when heavy rainfall in the tributaries causes the peak flow of the Minjiang and Jialingjiang rivers to exceed 30 000 m3/s，the estimated sedimentation volume in the Three Gorges Reservoir is approximately 160 million tons.

Key words：sedimentation;sediment inflow;dam water level;numerical simulation;Three Gorges Reservoir