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(清華大學(xué) a.水沙科學(xué)與水利水電工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.水利系，北京 100084)

1 研究背景

河流泥沙是形成并決定下游平原沖積河流的根本條件之一。全球陸地侵蝕泥沙500億～750億t/a，13%～20%通過河流輸送到海洋[1]。最新分析顯示在人類活動(dòng)影響前后，河流入海沙量分別是140.3億，126.1億t/a[2]，大量評(píng)估河流入海懸浮泥沙通量集中在150億～200億t/a[3]。以往的幾十年，世界上多數(shù)河流都受到建壩等人類活動(dòng)的影響，河流泥沙通量發(fā)生巨大的變化[4]。統(tǒng)計(jì)顯示：人類活動(dòng)增加水土流失使全球河流輸沙量增加了(23±6)億t/a；入海沙量卻減少了(14±3)億t/a；過去50 a水庫淤積泥沙超過1 000億t[2](這一統(tǒng)計(jì)沒有包括黃河小浪底和長江三峽水庫蓄水后的數(shù)據(jù))。

人類活動(dòng)已經(jīng)使世界許多河流進(jìn)入下游輸沙大量減少，尼羅河、科羅拉多河等下游實(shí)測泥沙通量已經(jīng)減少到幾乎為0[5]。亞洲大陸各大河流受250座大壩和上萬個(gè)水庫的影響，入海沙量比歷史值減少75.7%[6]。幾十年來，長江流域建壩45 000余座，其中長江上游(宜昌以上)13 000余座、大型水壩30余座，三峽大壩蓄水后，長江上游水庫總庫容950億m3。黃河流域建蓄水工程19 025座，總庫容達(dá)716億m3，是黃河多年平均年徑流量的1.34倍。

此外，為緩解下游河道淤積抬升，流域在多沙粗沙區(qū)修建攔沙壩5 399座、淤地壩9 000、塘壩184萬座。人類活動(dòng)使河流泥沙在短期內(nèi)大量減少。2002—2012年長江(寸灘)進(jìn)入三峽水庫泥沙比多年平均值(1954—1989年，4.6億t/a)減少了59.3%；三峽蓄水后(2003—2012年)長江進(jìn)入下游(宜昌)泥沙比多年平均(1950—1990年，5.21億t/ a)減少了91%。2000—2011年，黃河三門峽和小浪底出庫斷面沙量分別較天然(16.1億t/a，1918—1960年)減少了79.7%和94%。而且中國建壩方興未艾，據(jù)有關(guān)規(guī)劃，未來20 a長江上游將建大壩幾十座、增加庫容1 000億m3；黃河干流還規(guī)劃大壩20座，增加庫容527億m3。因此，在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，長江與黃河上游水庫都將大量攔沙，而下游將面臨極度少沙局面。

下游平原沖積河流泥沙在水庫攔沙作用下失去了長期建立起來的平衡關(guān)系?！扒逅笔购拥腊l(fā)生長距離沖刷[7-15]，對(duì)下游水資源利用、防洪和湖泊等都會(huì)產(chǎn)生顯著影響[16-18]。2003年三峽水庫蓄水以來，下游河道已發(fā)生了較大幅度沖刷。截至2012年，在水庫淤積泥沙15.6億t條件下，中游(宜昌—湖口)沖刷12.2億m3，其中：宜昌至城陵磯沖刷6.2億m3；宜昌—枝江、上荊江和下荊江河槽斷面平均沖刷分別為2 390, 1 930, 1 650 m2；下荊江主槽平均降低1.72 m。根據(jù)實(shí)測資料，目前上荊江正處于加速?zèng)_刷勢態(tài)。荊江是長江泥沙堆積云夢澤的產(chǎn)物[19]，河床細(xì)沙和可沖刷深度很大；三口分流格局構(gòu)成了荊江沖刷、減少洞庭湖分洪反而再加強(qiáng)荊江沖刷的正反饋機(jī)制；在當(dāng)前已經(jīng)大量沖刷條件下，監(jiān)利河段河床泥沙級(jí)配并未發(fā)生明顯變化，下荊江主要沖刷還沒有真正開始。如果荊江發(fā)生劇烈沖刷、洞庭湖與長江的關(guān)系也會(huì)發(fā)生改變，長江中游的格局將發(fā)生巨大變化。而且，河道沖刷、改變河流地貌會(huì)導(dǎo)致河流生態(tài)和生境所依賴的物理?xiàng)l件發(fā)生變化[14]。水庫淤積使與泥沙關(guān)系密切的磷、硅等營養(yǎng)鹽通量縮減，對(duì)河流、河口及近海等水域生態(tài)環(huán)境也會(huì)造成影響[20-21]，入海泥沙減少甚至使河口退縮和三角洲地面沉降[22]；另一方面，當(dāng)前水庫高比例攔截泥沙，三峽等大型水庫“蓄清排渾”措施[23]沒有發(fā)揮作用，一些重要大型水庫排沙比遠(yuǎn)低于預(yù)期值，水庫淤積控制水平低。三峽平均實(shí)測排沙比17.9%(2006—2012年)，低于工程論證預(yù)期的前10 a 30%[24]或35%[25]的排沙比，庫尾淤積比例也明顯偏高；小浪底水庫蓄水后平均排沙只有15%，水庫排沙效果甚至低于三門峽淤積最嚴(yán)重時(shí)期(1961—1964年排沙比39.4%)。盡管水土保持受到高度重視，但全球范圍水土流失局面并未得到改善[2-3]。長江干流重要水庫泥沙淤積對(duì)防洪能力影響遠(yuǎn)比預(yù)期嚴(yán)重[26]，按壩系為主、層層攔沙方式50 a后黃河中游可能的堆沙空間勢將耗盡。水庫攔沙無論對(duì)下游河流穩(wěn)定、安全和工程自身可持續(xù)性都不利，保護(hù)下游河流和干流重要水庫長期利用是我們面臨的重要任務(wù)。

水庫攔沙對(duì)相對(duì)少沙的長江和多沙的黃河的作用與后果不完全一樣。對(duì)長江中下游“清水”下泄主要須防備大幅度沖刷而導(dǎo)致河型改變、河流通量與地貌變化危及水域生境與生態(tài)；黃河中游水庫攔沙在短期內(nèi)對(duì)下游是有利的，但在沒有控制流域侵蝕的有效措施條件下，長期高比例攔沙對(duì)下游河道長遠(yuǎn)安全不利，而且，隨著氣候變化，黃河流域洪水和泥沙還存在很大的不確定性。雖然如此，二者又都與如何對(duì)待、處理水庫泥沙淤積，特別是與如何處理好淤積粗沙有直接關(guān)系。

本文在作者等關(guān)于河道型水庫泥沙分選淤積和挖粗沙減淤研究[27-28]基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了粗沙對(duì)下游沖積河流平衡比降的作用；結(jié)合長江與黃河下游具體情況，提出了相應(yīng)的粗沙處理方式；探求在當(dāng)前可行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，通過修復(fù)下游泥沙通量抑制長江中下游沖刷幅度、維持黃河下游長期不抬高[29]。

2 沖積河流平衡比降及其河相關(guān)系

江河下游沖積河流一般沿程泥沙細(xì)化、比降減小[30-32]。圖1是1855年銅瓦廂決口前及現(xiàn)代黃河下游的上凹縱向剖面對(duì)比[33]。渭河下游剖面也十分類似，特別是三門峽水庫蓄水后、受潼關(guān)高程影響，縱剖面上凹明顯。長江雖然比黃河等多沙河流比降小很多，但是河道上凹趨勢仍然十分明顯[34]，宜昌到南京，長江中下游河道比降從0.55減小到0.17。這是平原沖積河流的共性和基本特征[32]。

注:圖1(a)為1855年前后新老黃河縱向淤積剖面對(duì)比[33]，現(xiàn)代黃河上段河道3 000 m3/s流量的水面比降從2～2.3(花園口以上)變化到1～1.2(濼口以下)；圖1(b)為1960年(三門峽蓄水)前后渭河下游縱向剖面比較，目前華縣以下200 m3/s比降約為1.2。

注：點(diǎn)實(shí)線是懸移質(zhì)，點(diǎn)虛線是床沙質(zhì)。

另一方面，雖然下游沖積河流承接了大量來自流域的泥沙，但是，全面參與干流沖淤交換或造床的只是運(yùn)動(dòng)泥沙中很少一部分，在床沙中粗沙遠(yuǎn)多于細(xì)沙[35-36]。天然情況下，長江中游枝江到城陵磯段床沙粒徑小于0.1 mm比例只有8.2%[37]。受人類活動(dòng)影響以來，小于0.1 mm泥沙比例在中下游懸沙中達(dá)88%～95%，而床沙中只有10%～25%(圖2)。一般認(rèn)為，長江中游造床泥沙粒徑界限為0.1 mm、下游應(yīng)該在0.062 mm以上。1960年以前，進(jìn)入黃河下游0.1 mm以上粗沙只有5%，而它在河槽中占比例51%；三門峽蓄水后黃河下游懸沙和床沙也都發(fā)生很大變化，但床沙中徑仍比懸沙大2～4倍。錢寧等[38]發(fā)現(xiàn)黃河下游河槽淤積主要是由大于0.05 mm粗沙引起的。天然情況下，花園口河段的河床泥沙中70%和50%以上粒徑分別大于0.08和0.1 mm[39](圖3)。三門峽蓄水以來，粗沙被水庫攔截、主槽淤積抬高的3～4 m范圍內(nèi)d50，d70明顯減小(資料來源[39])。

圖3 黃河花園口實(shí)測的河床泥沙d50和d70分布

縱向比降是下游沖積河流最主要的宏觀形態(tài)參數(shù)[30]，平衡比降是河流在相對(duì)穩(wěn)定水沙及地貌等邊界條件持續(xù)作用下的比降極限?，F(xiàn)實(shí)比降與平衡比降的差異代表了河流堆積潛力或沖刷下切趨向(沖刷時(shí)，隨河流下切，床沙粗化、水流趨緩，各種條件會(huì)發(fā)生很大變化，平衡比降只代表河道變化方向)。實(shí)時(shí)水沙作用隨時(shí)在改變著河流，但平衡比降相對(duì)穩(wěn)定。在給定流域、徑流與泥沙條件下，是一個(gè)確定指標(biāo)，與進(jìn)入河段相對(duì)持續(xù)水流條件(造床流量[30])、沙量、粗細(xì)及其沿程變化條件密切相關(guān)。

按沖積河流河相分析方法[30]，假設(shè)下游河流沒有推移質(zhì)，Q(m3/s)是造床流量或平灘流量，S(kg/m3)是平均泥沙濃度，ω(m/s)是懸浮的不均勻泥沙的平均沉速，則有

ω=ΣωkΔPk。

(1)

(2)

式中：B為平灘河槽寬度；c為綜合經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。定義ψ=ωS為河流輸沙負(fù)荷(由沙量、水量和懸沙粗細(xì)共同決定的指標(biāo))，式(2)顯示輸沙負(fù)荷是決定平衡比降的主要因素。更重要的是，由式(1)比較計(jì)算可見，平均沉速數(shù)量級(jí)主要決定于較粗部分泥沙數(shù)量，粗沙比例對(duì)輸沙負(fù)荷和平衡比降影響很大。圖4根據(jù)式(1)和式(2)計(jì)算大于0.1 mm粗沙對(duì)三峽和小浪底水庫淤積平衡比降的影響。這種粗沙減少60%(占入庫全沙7.9%和3.1%)，理論上減少兩水庫淤積平衡比降38.8%和24.4%，對(duì)水庫減淤的作用也很大[27-28]。當(dāng)然，在下游沖刷河床，由于床沙逐漸粗化(D65和啟動(dòng)流速增加)、流速變小，河道幾何條件也發(fā)生變化，平衡比降與實(shí)際比降的關(guān)系很復(fù)雜，式(2)只能反映變化趨勢。

注：J0是根據(jù)完整粗沙比例計(jì)算的平衡比降

表1 長江中下游平均水沙資料及各河段1996年前的水面比降

注:J根據(jù)1950—1996年河段上下實(shí)測水位平均計(jì)算；含沙量根據(jù)1956—1996年長系列泥沙資料計(jì)算；河床D65和平均沉速中監(jiān)利下荊江根據(jù)實(shí)測資料插補(bǔ)。

表2 黃河下游1991—1996年平均水沙資料及各河段實(shí)測河道坡降

注：平均濃度、沉速和平灘流量根據(jù)黃河水利委員會(huì)實(shí)測資料計(jì)算,平均河寬由文獻(xiàn)[42]資料計(jì)算(利津作者補(bǔ)插)。

注:黃河趨勢線只用了1996年數(shù)據(jù)回歸，1999年資料作比較，β為畫圖的比例系數(shù)，長江β=10，黃河β=1

筆者等[27-28]利用一維泥沙數(shù)學(xué)模型也研究了三峽水庫堆積情況下粗沙量對(duì)平衡比降的影響。模型按8個(gè)粒徑分組模擬不均勻沙，計(jì)算從干流朱沱、嘉陵江北碚和烏江武隆到大壩全庫區(qū)不恒定水流、不平衡輸沙和長期淤積過程。采用1961—1970年和1993—2002年2個(gè)水沙系列和三峽設(shè)計(jì)運(yùn)行方式循環(huán)計(jì)算200 a、水庫初步達(dá)到淤積平衡[26]。計(jì)算模擬在水庫變動(dòng)回水區(qū)(長壽—涪陵)10個(gè)固定河段(表3)分別挖除淤積粗沙(粒徑>0.1 mm)對(duì)水庫淤積的影響。由于各河段在變動(dòng)回水區(qū)位置和挖泥范圍差異,挖粗沙量或進(jìn)入深水庫區(qū)粗沙數(shù)量不一樣。每個(gè)方案計(jì)算淤積100，200 a涪陵至大壩間平均水面比降。不挖粗沙情況下,1961—1970年系列淤積100 a比降0.55～0.63(流量30 000～40 000 m3/s、壩前水位145 m)與上荊江(1973—1988年)相應(yīng)流量(枝城流量40 000 m3/s)比降0.557～0.602[19]基本一致。圖6顯示不同減粗沙比例形成的庫區(qū)比降與式(2)結(jié)果漸進(jìn)一致。

表3 三峽水庫“固定河段挖粗沙(>0.1 mm)”計(jì)算方案

表4 三峽蓄水前、后宜昌下泄水沙條件及粗沙作用分析采用的背景參數(shù)

注：比降計(jì)算條件流量57 000 m3/s、壩前水位145 m、淤積100 a和200 a；60 s和90 s分別對(duì)應(yīng)1961—1970年和1993—2002年系列；J0是不挖粗沙方案比降。200 a比降更接近式(2)表明水庫淤積漸進(jìn)趨于平衡

平衡比降在一定程度上反映了沖積河流特征，河相關(guān)系(式2)可在一定程度上描述它與水沙及河道條件的關(guān)系，證明輸沙負(fù)荷是決定河流平衡比降或沖淤方向的主要因素。上游來沙中的粗沙是決定輸沙負(fù)荷和平衡比降的主體、是控制下游沖積河流穩(wěn)定性的主要因素。根據(jù)本文作者等[28]初步統(tǒng)計(jì)，我國江河下游較粗泥沙的來量較少，粒徑大于0.1 mm泥沙一般都在12%以內(nèi)(長江宜昌11.9%、對(duì)應(yīng)沙量6 200萬t/a，黃河花園口4%～5%、對(duì)應(yīng)沙量6 400萬t/a)。同時(shí)，較粗泥沙受人類活動(dòng)影響大(在水庫中淤積比例極高)。在下游河流受到建壩等嚴(yán)重影響條件下，控制水庫淤積和修復(fù)下游河流泥沙都需要把粗沙作為重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

3 粗沙作用分析

根據(jù)三峽水庫蓄水前后長江宜昌斷面徑流、泥沙(特別是三峽出庫泥沙級(jí)配資料)的時(shí)段平均值和式(2)，可對(duì)不同粒徑粗沙對(duì)下游河流平衡比降的作用進(jìn)行定量分析。圖7是三峽蓄水前后宜昌或黃陵廟下泄泥沙級(jí)配比較。三峽蓄水后粒徑大于0.1 mm泥沙幾乎沒有下泄，D50從原來的0.035 mm降低到0.015 6 mm(吸管法粒徑0.005 3 mm)，下泄沙量減少94%。表4是三峽蓄水前后下游荊江河段主要水沙參數(shù)。通過增加粗沙恢復(fù)下游平衡比降就是要提高三峽蓄水后大幅度減小的J-因子。

注：蓄水后粒徑按吸管法測量，為便于比較，資料都轉(zhuǎn)化為原粒徑計(jì)法粒徑；長系列依據(jù)1990年前數(shù)據(jù)

注：J0是由蓄水前多年平均資料確定的平衡比降。圖8(a)“三峽蓄水(2008—2012)”代表現(xiàn)狀；A,B,C,D和E 5個(gè)方案分別代表在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上加500萬t/a的0.031～0.062,0.062～0.125,0.125～0.25,0.25～0.5,0.5～1.0 mm泥沙的作用；“綜合方案”是A-E的綜合作用。圖8(b) 中A-E方案加粗沙粒徑與圖8(a)對(duì)應(yīng)；方框點(diǎn)(綜合方案)代表A-E均勻組合的不均勻泥沙

圖8為式(2)推算在三峽下游增加一定粗沙可恢復(fù)的荊江平衡比降，其中的A-E為各組沙均勻摻混代號(hào)。式(2)計(jì)算顯示，按當(dāng)前水沙條件，三峽蓄水后中游平衡比降比自然條件減少95% (圖8(a)),而增加500萬t/a不同粒徑粗沙對(duì)平衡比降的恢復(fù)效果差異很大，泥沙越粗恢復(fù)越大。0.125～0.25 mm粗沙恢復(fù)到天然平衡比降(J/J0=1)需要沙量約5 000萬～6 000萬t/a，0.031～1 mm均勻混合粗沙需要3 500萬t/a(圖8(b))。當(dāng)然，作者認(rèn)為上游水庫大量攔沙后，長江中游發(fā)生一定沖刷和粗化應(yīng)該是可接受的(當(dāng)然以不明顯降低水位和改變河型為準(zhǔn))，J/J0恢復(fù)到0.7～0.8即可。實(shí)際上，三峽蓄水前10余年中游J/J0已經(jīng)明顯低于這一程度。按這一標(biāo)準(zhǔn)，需要恢復(fù)0.125～0.25 mm粗沙約4 000萬t/a，若用0.062～1 mm均勻混合粗沙，則需要2 000萬～2 500萬t/a。前述理論結(jié)果與郭小虎等[45]根據(jù)三峽蓄水后宜昌—漢口河段大于0.125 mm粗沙沿程恢復(fù)分析得出目前沖刷條件下維持中游穩(wěn)定需粗沙2 900萬t/a符合。

4 下游河流修復(fù)和治理對(duì)策

當(dāng)前，全球平原沖積河流都面臨建壩和水庫攔沙影響。中國江河泥沙變化劇烈[7, 27]，而且上游仍在持續(xù)建壩。因此，需要研究下游泥沙修復(fù)措施，以最低限度和代價(jià)維持下游河流穩(wěn)定。下面根據(jù)粗沙作用認(rèn)識(shí)對(duì)長江和黃河提出初步的修復(fù)意見。

圖9 三峽水庫變動(dòng)回水區(qū)挖沙增加下游造床粗沙方案示意圖(固定挖沙池可設(shè)在長壽—涪陵間)

長江中下游今后面臨的主要問題是長期清水沖刷。為保持河流地貌基本穩(wěn)定(不發(fā)生劇烈沖刷)需要增加輸沙負(fù)荷。建議采取圖9所示的在三峽水庫變動(dòng)回水區(qū)挖粗沙[27]、漂運(yùn)到壩前(庫區(qū)可通行吃水超10 m的單舶萬噸級(jí)拖船)拋擲，最低限度維持下游造床泥沙基本平衡。按三峽蓄水前10 a水沙系列計(jì)算(表3)，水庫挖粗沙減淤方案可提供0.1 mm以上粗沙2 000萬～3 000萬t/a，可基本滿足下游河床補(bǔ)給。上游持續(xù)建庫使三峽庫尾淤積粗沙減少后，還可進(jìn)一步考慮：①在金沙江下游水庫接力挖粗沙(也有利于這些大型工程長期利用)；②在長江中游(支流、牛軛湖等古河道規(guī)劃挖沙)、在三口分洪道和洞庭湖區(qū)結(jié)合河道整治挖沙恢復(fù)到下荊江；③適當(dāng)增加荊江三口分流比例、引清水穿洞庭[16]增大下荊江平衡比降、減少?zèng)_刷。另外，需要高度重視城陵磯至漢口河段。其防洪重要性雖次于荊江，但沖刷會(huì)直接降低城陵磯水位、誘發(fā)荊江更大沖刷、改變中游防洪形勢和洞庭湖區(qū)生態(tài)環(huán)境條件。維持中游防洪與湖區(qū)生態(tài)安全須保持所有流量級(jí)下城陵磯水位穩(wěn)定，必要時(shí)還可采取進(jìn)一步對(duì)策[46]。

當(dāng)前，黃河下游沙少、河道淤積抬高不嚴(yán)重。然而，黃河上游可持續(xù)減沙、維持下游長治久安是要高度重視的問題。作者建議利用現(xiàn)有的小浪底和三門峽等干流水庫分選、攔截粗沙，利用已規(guī)劃的放淤區(qū)堆放粗沙(可提高放淤區(qū)使用效率)，同時(shí)加大水庫排泄對(duì)下游危害較小的細(xì)沙，以策長期維持上游水庫攔沙作用和下游河道不抬高(圖10)。黃河粗沙對(duì)下游淤積的作用和在中游多沙粗沙區(qū)建淤地壩等攔粗沙[38]是國家自然科學(xué)獎(jiǎng)成果，是黃河流域治理實(shí)踐的理論依據(jù)。但是，其可持續(xù)性仍不確定。本建議只是粗沙攔截的方式不同。根據(jù)文獻(xiàn)[29]研究，在黃河來沙10億t/a條件下，通過水庫分選、挖粗沙和放淤攔截0.08 mm以上粗沙5 000萬t/a，放淤到小浪底下游左側(cè)的溫孟灘(也可在三門峽庫尾挖粗沙就地堆放到右側(cè)小北干流放淤區(qū))。值得強(qiáng)調(diào)的是，這一方式比建水庫攔沙[47]更持久。按放淤5 000萬t/a概算，中游規(guī)劃放淤空間(約180億m3[47])可供堆放600 a的粗沙，進(jìn)一步若在放淤區(qū)加大粗沙利用，時(shí)間更長。而且，在庫尾挖粗沙可明顯減少相應(yīng)水庫平衡淤積量，再通過調(diào)度措施增加下泄細(xì)沙，干流水庫攔沙庫容可得到更長和更多維持[27-28]。粗沙問題解決后，三門峽和小浪底水沙調(diào)控矛盾得到緩解、防洪和水資源作用加強(qiáng)，并可加大進(jìn)入下游河道沙量，對(duì)水資源利用、下游河流健康、河口生態(tài)與土地資源保護(hù)都有利。

圖10 小浪底水庫分選、攔截粗沙、減少水庫淤積和進(jìn)入下游粗沙方案示意圖

5 結(jié) 語

在最近20 a全球范圍大規(guī)模商業(yè)疏浚工程的推動(dòng)下，大型挖泥技術(shù)與能力已大幅提高。同時(shí)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已使水資源利用的比較價(jià)值大幅度提高。過去受技術(shù)、規(guī)模和費(fèi)用等限制難以接受的大規(guī)模水庫挖泥減淤已經(jīng)變得非?，F(xiàn)實(shí)。根據(jù)當(dāng)前長江流域商業(yè)挖沙成本估算，水庫公益性疏浚的凈成本完全可以控制在4～8元/t以內(nèi)。如果在三峽水庫疏浚3 000萬t/a，需要的成本只占三峽上網(wǎng)電價(jià)收入1.0%左右。考慮到大型水庫的重要性，水庫攔沙對(duì)下游河流地貌和生態(tài)都會(huì)影響嚴(yán)重，水庫可持續(xù)利用對(duì)黃河這樣脆弱的多沙河流的長期安全非常重要，我們應(yīng)該增加保護(hù)河流的投入。結(jié)合現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段、科學(xué)平衡大壩上下泥沙通量、降低工程影響、保護(hù)下游河流是值得研究和高度重視的重要問題。

本文研究了河流粗沙與河流平衡比降的關(guān)系(式(2))、理論式與長江及黃河下游實(shí)際比降及其變化有很高的相關(guān)性，結(jié)果與數(shù)學(xué)模型按長系列計(jì)算的結(jié)果接近。初步證實(shí)了粗沙通量(或輸沙負(fù)荷ψ=ωS)是維持下游沖積河流穩(wěn)定的因素。同時(shí)，由于懸浮泥沙中少量的粗沙對(duì)平均沉速影響很大，占總來沙比例很少的粗沙是下游沖積河流造床泥沙的主體，粗沙數(shù)量主要決定了下游河道縱向形態(tài)，對(duì)下游沖積河流沖淤影響很大，是維持河流穩(wěn)定的重要因素。

本文結(jié)合對(duì)河道型水庫泥沙分選沉積規(guī)律的認(rèn)識(shí)和水庫變動(dòng)回水區(qū)挖粗沙作用研究，提出了下游河流修復(fù)及治理的綜合對(duì)策。針對(duì)長江中游，分析表明：三峽向下游增加下泄2 000萬～3 000萬t/a粗沙，可將平衡比降基本恢復(fù)到接近天然指標(biāo)的75%左右，河道不會(huì)發(fā)生劇烈沖刷。針對(duì)黃河下游淤積控制，建議利用現(xiàn)有河道型水庫分選淤積特性，通過變動(dòng)回水區(qū)挖0.08 mm以上泥沙和在規(guī)劃的放淤區(qū)堆放，攔截對(duì)黃河下游危害較大的粗沙、降低黃河下游河道平衡比降。建議研究：①在三峽下游恢復(fù)2 000萬～3 000萬t/a粗沙的作用、途徑、可能性和存在問題；②以小浪底等現(xiàn)有水庫挖粗沙和放淤攔截粗沙，探求實(shí)現(xiàn)黃河下游長治久安的途徑。

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