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三峡工程蓄水以来九江-湖口河段河道冲淤分析

作者:未知

  摘 要:三峡工程于2003年6月进入围堰发电期。汛期按135.0m运行,枯季按139.0m水位运行;2006年汛后实施二期蓄水。为动态了解三峡水库蓄水后坝下游河道的冲淤变化情况,同时为更好地满足三峡水库科学调度的需要,本文系统的分析了宏观环境的改变及河道地形的冲淤:三峡工程蓄水前后大通水文站及九江水文站水、沙变化情况,并依据2016年10月九江至湖口河段固定断面观测资料,和2017年河道地形观测资料,分析2017年度九江至湖口河段河床冲淤变化情况。结果表明:三峡工程蓄水以来,上游来水量略减、来沙量锐减,该段河道近期略有微淤,但总体处于冲刷态势,主要冲淤发生在河槽部位。
  关键词:三峡工程;河道演变;径流量;悬移质;输沙量
  中图分类号:TV147 文献标识码:A
  Analysis of scouring and silting in Jiujiang-Hukou reach Since the
  impoundment of the Three Gorges Project
  Luo Hong Yu Cao Shuang Fang Bo
  Lower Reaches of Chang jiang Hydrology and Water Resources Survey Bureau,Chang jiang Water Resources Commission Bureau JiangsuNanjing 210011
  Abstract:the Three Gorges project entered the cofferdam power generation period in June 2003.The flood season runs according to 135m and runs according to the 139m water level in dry season.The two phase of impoundment is implemented after flood season in 2006.In order to dynamically understand the scouring and silting changes of the lower reaches of the dam after impoundment of the Three Gorges Reservoir and to better meet the needs of scientific operation of the Three Gorges Reservoir,this paper systematically analyzes the changes of macro-environment and the scouring and silting of the river topography:the water and sediment changes of Datong Hydrological Station and Jiujiang Hydrological Station before and after impoundment of the Three Gorges Project,and according to Based on the observation data of fixed section of Jiujiang-Hukou reach in October 16,and the observation data of river course topography in 2017,the erosion and deposition changes of Jiujiang-Hukou reach in 2017 were analyzed.The results show that since the impoundment of the Three Gorges Project,the upstream inflow has decreased slightly and the sediment inflow has decreased sharply.The river course in this section has slightly silted in the near future,but it is generally in a state of scouring and silting,mainly in the channel position.
  Key words:Three Gorges Project;River evolution;Runoff;Suspended load;Sediment discharge.
  三峽工程进入围堰发电期后,长江下游河道普遍处于冲刷态势,本文着重分析三峡工程蓄水前后,水沙环境的改变,并依据实测地形及断面资料动态分析了张家洲河段至上下三号河段冲淤变化,为防洪调度、河道治理、防汛管理等提供技术支撑。
  1 河道基本情况
  张家洲河段上起九江锁江楼,下迄八里江口止,干流长约31.0km。左岸小池口至段窑有黄广大堤,段窑以下为同马大堤,右岸自锁江楼至回峰矶有十余公里的江堤(九江市堤)。锁江楼下游约1.6km处建有九江长江大桥,张家洲右汊末端为鄱阳湖的出口,湖水由此汇入长江。[1]
  图1 张家洲河段河势图
  从河道平面形态上看,九江水道(从锁江楼上游22.0km起至张家洲头)为一向右凹进的弯道,九江市位于弯顶下游附近,锁江楼至张家洲头长约7.0km,河道逐渐展宽。张家洲长约17.0km,最宽处约6.0km。张家洲左汊为弯道,长约22.2km,右汊较顺直,长约18.3km,汊道内有交错分布的官洲和扁担洲(又称新洲)。张家洲左右两汊是长江下游的浅水道,右汊系中洪水期主航道,近来年枯水期一般也作为主航道开放,左汊枯水期作为上行船舶航道。左汊口门、右汊新港及新洲附近为浅水区。   2 河段边界条件
  张家洲河段右岸锁江楼至新港镇,山岗逼近江边,至白石矶(又称白水矶)后山岗逐渐向内陆延伸。岩性自下而上为基岩、早更新世的砂砾层、中更新世的细纹红土及泥砾层,最上為更新世的棕黄色粘土,沿江有断续分布的由砾岩(石矶)组成的陡坝,枯水期露出水面,洪水期则大部分淹没在水中,可见本段岸线由耐冲的物质组成,较为稳定。[2]新港至梅家洲,下部为更新世灰白色卵石至黄褐色砂砾及各种粒径的砂组成。砂层顶板高程在10.0m左右,底板高程在-10.0m左右,基岩埋深一般在30.0m以下,但该段中部基岩出露地面,形成天然矶头为回峰矶。
  左岸小池口至戴家营,上层亚粘土夹薄层粘土及沙透镜体厚约10.0m,一般向堤内延伸2.0~3.0Km,其厚度稳定在5.0m左右,下层为粉细砂层,其顶板高程一般在10.0m左右,厚30.0m以上,局部地区有较厚的粘土夹层及淤泥层。戴家营以下岩性可分三层,上层亚粘土厚2.0m左右,中层亚粘土厚5.0m左右,下层为粉细砂层,厚度超过30.0m,可见左岸由抗冲性较差的物质组成。
  江心洲河床全部由全新世松散沉积物组成,上部亚砂土亚粘土层中夹有砂、粘土、淤泥,下部为粉细砂。分汊前河床沉积物中细砂占65.0~75.0%,汇流后占80.0%~95.0%,说明鄱阳湖来沙以细砂为主。[3]
  3 河段水沙特征
  3.1 径流量和输沙量变化
  三峡水库蓄水前,坝下游九江、湖口和大通站多年平均径流量分别为7522亿m3、1520亿m3、9052亿m3,输沙量分别为2.770亿t、0.095亿t、4.270亿t。三峡水库蓄水后,2003~2017年九江、湖口和大通站平均径流量分别为7000亿m3、1510亿m3和8632亿m3,输沙量分别为0.911亿t、0.117万t和1.370亿t,与蓄水前多年均值相比,九江、湖口和大通站水量分别偏少6.9%、0.7%和4.6%;九江和大通站输沙量减幅为67.2%和67.8%,湖口站输沙量增加22.9%。
  2017年,九江、湖口和大通站径流量分别为7585亿m3、1563亿m3、9378亿m3,较蓄水前多年均值分别增加了0.8%、2.8%和3.6%;与2003~2016年均值相比,分别增加了9.0%、3.8%和9.3%;与2016年相比,九江、湖口和大通站分别减少4.4%、30.3%和10.4%;各站输沙量分别为0.780亿t、0.046亿t、1.040亿t,较蓄水前多年均值,分别偏少72.0%、51.2%和75.6%;较2003~2016年均值,九江、湖口和大通站分别减少15.5%、61.9%和25.5%,较2016年,分别减少0.4%、60.9%和31.6%。[4]
  3.2 悬沙级配变化
  根据资料统计,三峡蓄水前,大通站悬沙中值粒径为0.009mm,粒径大于0.125mm(粗颗粒)的泥沙含量为7.5%。
  三峡水库蓄水后,2003~2017年大通站悬沙中值粒径为0.011mm,与蓄水前的0.009mm相比,泥沙粒径略有变粗;主要是粗颗粒泥沙粗化(大于0.125mm的粒径增加了17.3%),其粗化时段主要在2014年以后。
  2017年,大通站悬沙中值粒径为0.016mm,粒径小于0.031mm的泥沙含量为62.1%,粗颗粒泥沙(大于0.125mm的粒径)含量为15.4%。与2016年比较,小于0.031mm的泥沙含量减少了5.5%,粗颗粒泥沙(大于0.125mm的粒径)含量增加了28.3%,2017年大通站悬沙较2016年悬沙略有粗化,粒径大于0.125mm的沙量略呈增加,细颗粒径(粒径小于0.031mm的沙量)含量有所减少。
  总体来看,三峡水库蓄水后2003~2017年大通站悬沙颗粒级配较蓄水前略有粗化。2010~2015年大通站悬沙颗粒级配呈粗细交替变化,2015~2017年大通站悬沙颗粒级配呈粗化。[4]
  4 近期河道演变
  4.1 河床冲淤
  三峡水库蓄水后,上游来沙锐减,大量泥沙被截留在库区内,[5]长江下游河道普遍呈冲刷的态势。[6]2001~2017年,九江至湖口河段为“滩槽均冲”,其中,枯水河槽下累计冲刷1.342亿m3,平均冲深1.80m,基本河槽下累计冲刷1.571亿m3,平均冲深1.66m,平滩河槽冲刷量为1.593亿m3,平均冲深1.57m,洪水河槽下累计冲刷1.692亿m3,平均冲深1.49m,由此可见,以基本河槽冲刷为主,其冲刷量占92.8%。
  从时段分布看,2001年10月~2006年10月该河段表现为单向冲刷,且“滩槽均冲”。枯水河槽累计冲刷0.788亿m3,基本河槽累计冲刷1.081亿m3,平滩河槽累计冲刷量为1.151亿m3,洪水河槽累计冲刷1.168亿m3,其中,基本河槽冲刷量占92.0%。2006年10月~2017年10月年际间为冲淤交替,以冲刷为主,且冲刷主要在枯水河槽,枯水河槽下累计冲刷0.554亿m3;基本河槽累计冲刷0.490亿m3,平滩河槽累计冲刷0.443亿m3,洪水河槽下累计冲刷0.523亿m3,表明枯水位至平滩水位之间河槽有所微淤,淤积0.111亿m3,平滩水位以上河槽变化较小,为微冲,微冲0.080亿m3。
  从沿程分布看,2001~2017年,九江至湖口河段沿程均为冲刷,冲刷强度较大的河段依次分别在张家洲分汊前干流段、张家洲右汊、汇流段,累计冲刷量分别为0.234亿m3、0.576亿m3、0.581亿m3,冲刷厚度分别约为2.27m、1.66m、1.73m;张家洲左汊累计冲刷量为0.301亿m3,冲刷厚度为0.87m。
  2016~2017年,九江至湖口河段总体表现为淤积,洪水河槽下累计淤积0.071亿m3;平滩河槽下累计淤积0.062亿m3,基本河槽下累计淤积0.058亿m3,枯水河槽下累计淤积0.110亿m3。干流段除分流区(九江大桥附近)和汇流段(八里江水尺~龙江口)冲刷外,沿程基本为淤积,其中,枯水位下分流区出现较大冲刷,最大冲刷量为0.031亿m3,平滩水位下汇流段(八里江水尺~龙江口)出现较大冲刷,最大冲刷量为0.543亿m3。张家洲左汊沿程为冲淤交替,以淤积为主。   4.2 深泓变化
  从地形资料看,张家洲河段深泓纵剖面沿程起伏较大,河床最深处在张家洲匯流区,最高处在左汊进口段附近。
  2001年10月~2017年10月,九江至湖口河段深泓纵剖面有冲有淤,张家洲河段深泓平均冲深2.70m。其中,张家洲分汊前干流段深泓平均冲深5.90m,张家洲右汊平均冲深1.70m,张家洲左汊平均淤高0.20m,汇流段深泓平均冲深3.40m;张家洲头分流区九江大桥下游和左汊弯顶汇口附近深泓冲深较大,最大冲深分别为9.00m和5.70m。
  2016~2017年,张家洲河段深泓沿程呈冲淤交替,以淤积抬高为主,平均淤高约0.10m,其中,最大冲深6.50m,位于九江大桥下游;最大淤高6.90m,位于左汊老岸咀。
  总体看,2001年10月~2017年10月张家洲河段深泓呈冲於交替,以冲深为主,平均冲深2.70m,最大冲深为9.00m,位于九江大桥下游断面处,最大淤高4.80m,位于左汊段窑下游(ZJL4)断面,九江至湖口河段河床形态均未发生明显变化,河床冲刷以主河槽为主。
  5 小结
  (1)2003~2017年九江、湖口和大通站平均径流量、输沙量与蓄水前多年均值相比,三站水量分别偏少6.9%、0.7%和4.6%,九江和大通站输沙量减幅为67.2%和67.8%,湖口站输沙量增加22.9%。
  (2)2017年径流量较蓄水前多年均值,九江站增加0.8%,湖口站增加2.8%、大通站增加3.6%;各站输沙量较蓄水前多年均值,分别偏少72%、51.2%和75.6%。
  (3)2017年大通站悬沙较2016年悬沙略有粗化,粒径大于0.125mm的沙量略呈增加,细颗粒径含量有所减少。
  (4)三峡水库蓄水后,九江至湖口河段为“滩槽均冲”,以基本河槽冲刷为主,其冲刷量占比达92.8%。2016年10月~2017年10月,总体表现为微淤,淤积主要枯水河槽。
  (5)2016~2017年,张家洲河段深泓沿程呈冲淤交替,整体淤积,平均淤高约0.10m,其中,最大冲深6.50m,位于九江大桥下游(ZJA02)断面;最大淤高6.90m,位于左汊老岸咀(ZJL5-1断面)。
  (6)总体上看,2003~2017年张家洲河段至上三号洲头河段河床断面形态均未发生明显变化,河床呈冲淤交替,以冲刷下切为主。
  参考文献:
  [1]水利部长江水利委员会水文局,《长江河床演变分析文集》[R].1992,7.
  [2]武汉水利水电学院.河流泥沙工程学[M].北京:水利电力出版社,1980.
  [3]水利部长江水利委员会,《三峡工程对长江中下游重点影响区影响处理》[R].2010,5.
  [4]长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局,《2017年度长江三峡工程坝下游九江至湖口河段河床冲淤量计算与分析报告》[R].2018,3.
  [5]潘庆燊,陈济生,黄悦,胡向阳.《三峡工程泥沙问题研究进展》[M].北京:中国水利水电出版社,2014.
  [6]胡春宏,王延贵.三峡工程运行后泥沙问题与江湖关系变化[J].长江科学院院报,2014,5:107-116.
论文来源:《科技风》 2019年8期
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