周銀軍，王 軍，徐育平，錢 圣

（1.長江科學(xué)院 河流研究所，湖北 武漢 430010；2.三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 宜昌 443002；3.重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究院，重慶 400020）

長江黃陵廟至南津關(guān)河段河勢分析

周銀軍1，2，王 軍1，2，徐育平3，錢 圣1

（1.長江科學(xué)院 河流研究所，湖北 武漢 430010；2.三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 宜昌 443002；3.重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究院，重慶 400020）

隨著通航、調(diào)度及生態(tài)方面需求的提高，對葛洲壩和三峽大壩兩壩間河段進(jìn)行新一輪治理已迫在眉睫。根據(jù)葛洲壩工程運行以來的實測資料，對該河段30余年來的河勢變化進(jìn)行了分析。分析表明：葛洲壩工程運行后至1983年，兩壩間河段明顯淤積，其后至1998年，淤積進(jìn)程趨緩；1998年以后有一定的沖刷，尤其在2003年三峽工程運行以來，兩壩間河段處于累積性的沖刷狀態(tài)，沖刷部位主要以深槽為主，沖刷深度較大的河段主要發(fā)生在樂天溪深槽段和南津關(guān)深槽段，河段中部較為穩(wěn)定；2008年后，沖刷幅度變小，個別年份甚至有回淤。30年來，河段先淤后沖，漸趨平衡，河勢較為穩(wěn)定；三峽工程運行后，兩壩間沖淤與三峽工程下泄沙量關(guān)系并不明顯，而受汛期來水影響較大，考慮到三峽水庫仍將持續(xù)進(jìn)行試驗性蓄水，逐漸進(jìn)入正常運行期，其中小洪水調(diào)度及汛期滯洪作用都將增強(qiáng)，洪水流量過程的調(diào)平在所難免，因此兩壩間沖刷將不易發(fā)生，小幅淤積極為可能，總的河勢及深槽大小、位置將相對穩(wěn)定。

葛洲壩工程；三峽工程；河道演變；沖淤變化；河勢分析

周銀軍，王軍，徐育平，等.長江黃陵廟至南津關(guān)河段河勢分析［J］.水利水運工程學(xué)報，2015（1）：38－46.（ZHOU Yin?jun，WANG Jun，XU Yu?ping，etal.River channel process of Huanglingmiao?Nanjinguan river reach［J］.Hydro?Science and Engineering，2015（1）：38－46.）

黃陵廟至南津關(guān)河段位于長江三峽工程至葛洲壩工程區(qū)間河段內(nèi)，全長30 km，上距三峽大壩6 km，下距葛洲壩樞紐2 km，是重要而敏感的兩壩銜接河段。目前對本河段的研究歷程可分為3個階段：第1階段為葛洲壩水利樞紐論證及建設(shè)初期，曾有過較為系統(tǒng)的研究，包括壩區(qū)河勢規(guī)劃、通航建筑物布置，庫區(qū)泥沙沖淤及水文情勢，變動回水區(qū)淺灘演變及礙航機(jī)理等［1－3］；第2階段為20世紀(jì)80年代中期至20世紀(jì)末，研究內(nèi)容包含庫區(qū)泥沙運動規(guī)律及其通航條件變化等［4－8］，相對前一個階段，因庫區(qū)泥沙淤積迅速達(dá)到平衡，因此對其演變情勢關(guān)注較少；第3階段則為21世紀(jì)初的10年間，尤其是三峽工程蓄水運行后，研究以水流條件變化及其對兩壩聯(lián)合調(diào)度的響應(yīng)規(guī)律為主［9－10］?？傮w而言，在葛洲壩樞紐建成后，對本河段關(guān)注較少，研究深度遠(yuǎn)小于對三峽庫區(qū)及葛洲壩壩下河段的研究；但“十二五”以來隨著通航、調(diào)度及生態(tài)要求的提高，隨著三峽庫區(qū)及葛洲壩壩下航道條件的改善，該河段甚至在通航上成為新的卡口，因此，對該河段近期演變的分析研究將是一個極為重要的基礎(chǔ)工作。

1 河段概況

黃陵廟至南津關(guān)河段位于長江三峽之西陵峽峽谷內(nèi)、兩壩之間，兩岸為高山，岸壁陡峭、基巖裸露、支溝密布，江面寬窄相間，較窄處為300～400 m，寬闊段江面一般為600～800 m，斷面多呈“U”型或“V”型，河床高程起伏頻繁而劇烈，呈鋸齒狀變化，最低高程為－40m，最高高程為68m，最大變幅近100m，具有典型山區(qū)性河道特征。

從整體上看，兩壩之間的河道是三峽河段中最不順直的河段，其峽谷河段內(nèi)峰回河轉(zhuǎn)，蜿蜒曲折，岸壁陡峭，河槽窄深。河段從上至下有樂天溪、蓮沱、石牌、南津關(guān)等大彎道，其轉(zhuǎn)向角都接近90°（如圖1）。其中以水田角、喜灘、獅子腦、偏腦等峽谷型急險灘和石牌急彎河段水流條件最為復(fù)雜，汛期水流湍急，比降大，流態(tài)紊亂，泡漩、回漩隨處可見。這些急流險灘的形成主要是兩岸為高山陡壁，河道無法橫向展寬，致使洪水期水流宣泄不暢。如水田角灘汛期回流范圍大，泡漩強(qiáng)烈，斜流水埂明顯；喜灘流速左急右緩，岸邊突咀明顯挑流，上段嚴(yán)許沱一帶有回流、江中出現(xiàn)連串泡噴；偏腦河段雖較順直，但汛期急流灘特性顯露，灘段江心流速湍急；石牌彎道為兩壩間著名的急彎河段，彎曲半徑僅750 m，南邊回流范圍大，江北泡漩強(qiáng)烈，主流帶更顯彎窄。上述重點灘險均處于峽谷河段，其共同的特點是隨著流量的增加，流速、比降進(jìn)一步增大，流態(tài)變差，灘勢更加惡劣。

圖1 兩壩間河段河勢及深泓變化Fig.1 Changes in river regime and channel between two dams

葛洲壩蓄水后，兩壩間河段處于常年回水區(qū)，原有灘段大部分被淹沒，庫區(qū)河段經(jīng)過近10年的沖淤演變，泥沙沖淤已基本平衡。在枯、中水期，兩壩間河段水深增加約20 m，在中、低水期水流較平緩，流速和比降均不大。在汛期，兩壩間河段既受三峽大壩下泄流量和葛洲壩壩前水位影響，又受峽谷河段河床地形條件制約，隨著入庫流量的增加，兩壩間河段依舊呈現(xiàn)出天然河道特性。

2 演變分析

以1979—2012年間的水文資料為基礎(chǔ)，對該河段進(jìn)行演變分析，以期掌握在較大人為干擾及相應(yīng)自然條件變化下的響應(yīng)規(guī)律。

2.1 河段總體沖淤

表1給出了葛洲壩樞紐運行以來黃陵廟至南津關(guān)河段的沖淤量統(tǒng)計。在葛洲壩運行期間（1979年12月至1998年11月），黃陵廟～南津關(guān)河段（G25～G1）處于淤積狀態(tài)，淤積總量為8 128.7萬m3，淤積規(guī)律為近壩段淤積量較大、初期淤積明顯，一般認(rèn)為，在1985年左右葛洲壩庫區(qū)達(dá)到?jīng)_淤平衡。1998年、1999年的洪水，給兩壩間帶來了明顯的沖刷，從1998年11月至2002年12月，該河段累計沖刷了1 137.5萬m3。整個葛洲壩獨立運行期（1979年12月至2002年12月）黃陵廟～南津關(guān)河段累積淤積了6 991.2萬m3，此時整個兩壩間河段（G0～G30）共淤積了8 387萬m3。

表1 黃陵廟～南津關(guān)河段沖淤量統(tǒng)計Tab.1 Statistics of sediment quantity between Huanglingmiao and Nanjinguan 104m3

三峽水庫蓄水以來，兩壩間河段以持續(xù)沖刷為主，其中三峽水庫135～139 m運行期（2002年11月至2006年11月），黃陵廟～南津關(guān)河段沖刷總量為3 365.9萬m3，156～144 m運行期（2006年11月至2008年10月），黃陵廟～南津關(guān)河段沖刷總量為329.8萬m3，175 m試驗性蓄水期（2008年10月至2012年11月），該河段沖刷總量為315.6萬m3?？梢姡龒{水庫蓄水以來，黃陵廟至南津關(guān)河段沖刷總體上逐步減小，近年個別年份甚至有回淤。

總體上，1979年以來，黃陵廟至南津關(guān)河段仍淤積了2 980.9萬m3，其中葛洲壩獨立運行期淤積了6 991.2萬m3，三峽水庫蓄水以來則沖刷了4 010.3萬m3。

2.2 河勢及岸線變化

本河段多年來深泓居中，除局部區(qū)域外，深泓線無明顯左右擺動。如黃陵廟寬谷段，1998年與1984年相比，由于深槽出現(xiàn)較大范圍的淤積，造成深泓由中泓向右岸擺動，最大擺幅達(dá)180 m；樂天溪寬谷段，1998年與1984年相比，深泓由中泓向左岸擺動，最大擺幅達(dá)120 m。2002年11月以后深泓又逐漸回到原來的中泓位置。三峽工程運行后，該河段年際間深泓線平面變化不大。如2002—2012年各年際間深泓線比較，峽谷河段深泓擺幅一般不超過30 m，其他河段深泓擺幅也在80 m以內(nèi)。因此，三峽工程運行后工程河段深泓平面位置基本穩(wěn)定。

由于天然情況下黃陵廟～南津關(guān)河段兩岸主要為巖石組成，該河段除三峽大壩左岸至樂天溪、三峽大壩右岸至雷劈石為混凝土護(hù)岸。其余河段基本未受工程等影響，多年來岸線基本一致。該河段大部分岸坡較陡，50 m等高線能夠基本反映河道江岸變化。因此，以50 m等高線比較岸線變化情況，從歷年測量河道地形套繪比較可知，1984年5月至2012年11月間多次測量的河道地形圖中岸線50 m等高線未出現(xiàn)大的擺動，在絕大部分位置基本都保持了一致性和重合性。由此可見，該河段河道岸線一直都處于較穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 深槽變化

黃陵廟～南津關(guān)河段深槽沿程依次有：樂天溪深槽、黃陵廟（陡山沱）深槽、蓮沱深槽、喜灘～石牌深槽、偏腦深槽、南津關(guān)深槽。各深槽歷年變化統(tǒng)計見表2。

表2 黃陵廟～南津關(guān)河段深槽變化統(tǒng)計Tab.2 Statistics of changes in deep trough between Huanglingmiao and Nanjinguan river reach

從表2可見，1984年以來，各深槽均有不同程度的沖刷變化，經(jīng)過1998年洪水，兩壩間深槽表現(xiàn)出上淤下沖的態(tài)勢，樂天溪、陡山沱深槽淤積為主，其下4個深槽則明顯沖刷；1998年至三峽工程運行后的2007年，各深槽多以持續(xù)沖刷為主，僅偏腦深槽在1998—2002年期間有一定淤積；2007—2012年，因樂天溪附近的航道炸礁，樂天溪深槽至喜灘～石牌深槽深泓多有淤積，且面積略有加大，偏腦以下則繼續(xù)沖刷。

從時間上來看，1998—2004年間，各深槽變化幅度最大，多以沖刷為主，此前有沖有淤、此后則小幅沖刷；從空間上看，上游3個深槽面積較小，但變化較為劇烈，其中樂天溪深槽近20多年來，槽長擴(kuò)大2倍，面積擴(kuò)大了5倍，下游3個深槽變化相對較小，尤其喜灘～石牌深槽及偏腦深槽最為穩(wěn)定，南津關(guān)深槽沖刷上延幅度明顯，深槽向上游延伸達(dá)1 951m，并且從原來1個深槽向上游發(fā)展成3個獨立的深槽、進(jìn)而演化成一大一小兩個深槽，深槽面積由2002年的468 154 m2擴(kuò)大為732 137 m2。其他深槽的發(fā)展也多以向上游為主，說明黃陵廟～南津關(guān)河段河槽的沖刷處于上延溯源的發(fā)展階段。

2.4 橫斷面變化

該河段黃陵廟～樂天溪河谷較寬闊，河槽多呈復(fù)式斷面“W”型；樂天溪以下至南津關(guān)為峽谷區(qū)，河寬較窄，斷面多呈U型或V型（見圖2）。

圖2 河道橫斷面變化Fig.2 Variation in channel cross?section

由圖2可見，陡山沱～黃陵廟（G23斷面）河槽呈復(fù)式斷面“W”型，多年來（1979—2011年）隨兩壩間樞紐運用的影響，橫斷面沖淤也發(fā)生相應(yīng)變化。1979—1983年受葛洲壩樞紐的影響，處于淤積狀態(tài)，淤積主要部位在主槽及部分副槽當(dāng)中。三峽工程運行后，斷面又發(fā)生持續(xù)沖刷，同時受左、右岸護(hù)岸、船廠、公路等工程施工的影響，斷面左、右兩岸65～80 m高程區(qū)域變化較明顯。

G21斷面位于寬谷與峽谷之間過渡段，1998年3月該斷面主槽發(fā)生大幅度淤積，淤積最大厚度約有25 m，2002—2007年該斷面主槽開始持續(xù)沖刷，2007—2011年沖刷幅度較小。

石牌～陡山沱（G19，G17斷面）河段的橫斷面變化有主河槽及濕周變化，但幅度不大。其中G17斷面經(jīng)歷沿濕周沖刷后，斷面形態(tài)有由“V”型轉(zhuǎn)變?yōu)椤癠”型的趨勢。

G13斷面位于石牌彎道進(jìn)口段，該斷面以濕周沖淤變化為主，與主槽沖淤幅度相比，20 m等高線以下斷面橫向變化稍大。

南津關(guān)～石牌（G1，G4斷面）河段為主槽沖刷率最大的河段，從斷面形態(tài)來看，該河段以主槽的變化為主，在平善壩開闊段（G8斷面），沖刷范圍還擴(kuò)展到右岸邊灘。

2.5 河道縱向變化

河道深泓縱向歷年變化見圖3?？梢钥闯鍪艿刭|(zhì)構(gòu)造作用的影響，黃陵廟～南津關(guān)河段深泓縱剖面沿程呈鋸齒狀變化，河段深泓最低點與最高點相差約50 m。葛洲壩水庫蓄水后，該河段為常年回水區(qū)，年際間深泓縱剖面總體表現(xiàn)為略淤，但沖淤變化不大，一般淤厚在1 m以內(nèi)。局部寬谷段和開闊段淤積較厚，如樂天溪寬谷段（G23斷面上下），從1979年11月至1983年11月，深泓淤積幅度最高達(dá)5.90m；平善壩開闊段（G8斷面上下），從1979年11月至1983年11月，深泓淤積幅度最高也達(dá)5.80 m。

圖3 深泓線變化Fig.3 Variation in talweg

三峽工程運行后，本河段受壩下游清水下泄影響，又處于沖刷狀態(tài)。2002年12月至2004年11月，黃陵廟～南津關(guān)河段深泓平均沖深值為1.0 m，其中南津關(guān)～石牌河段深泓平均沖深1.2 m；石牌～陡山沱河段深泓平均沖深0.2 m；陡山沱～黃陵廟河段深泓平均沖深2.1 m。

2004年11月至2006年11月，黃陵廟～南津關(guān)河段深泓平均沖深值為0.3 m。其中南津關(guān)～石牌河段深泓平均沖深0.6 m；石牌～陡山沱和陡山沱～黃陵廟河段深泓沖淤變化不大。

2006年11月至2007年10月，黃陵廟～南津關(guān)河段沖刷仍在繼續(xù)。該河段深泓平均沖深值為0.5 m。其中南津關(guān)～石牌河段深泓平均沖深0.9 m；石牌～陡山沱河段深泓平均沖深0.1 m；陡山沱～黃陵廟河段深泓平均沖深0.2 m。

2007年10月至2011年10月，黃陵廟～南津關(guān)河段沖刷幅度極小、基本停止。該河段深泓平均沖深值為0.1 m，2009年尚有一定回淤。其中南津關(guān)～石牌河段深泓平均沖深0.2 m；石牌～陡山沱河段深泓平均沖深0.3 m；陡山沱～黃陵廟河段深泓回淤0.2 m。

從三峽工程運行后黃陵廟～南津關(guān)河段持續(xù)沖刷情況可以看出，該河段處于累積性的沖刷狀態(tài)，沖刷深度較大的河段主要發(fā)生在陡山沱～黃陵廟寬谷河段和南津關(guān)～石牌河段的平善壩開闊段，石牌～陡山沱峽谷河段深泓沖深幅度較小，且陡山沱～黃陵廟河段經(jīng)過2002—2004年大幅持續(xù)沖刷后，深泓持續(xù)沖刷幅度變小。

3 工程河段演變趨勢預(yù)估

（1）受兩岸約束控制，該峽谷河段總體穩(wěn)定，岸線除人為影響及有限的地質(zhì)災(zāi)害影響外，將保持穩(wěn)定，主要深槽盡管在過去30年間有一定的發(fā)展變化，但總的變化幅度在逐漸減小。

（2）兩壩間枯期水庫特征明顯，汛期天然河道特征明顯，由于當(dāng)前其壩前水位長期維持在66 m（凍結(jié)吳淞基面）左右，因此其沖淤主要與來水來沙條件和其他人為活動相關(guān)，其中來沙條件對兩壩間沖淤的影響亦在減小。在三峽水庫蓄水運行后，黃陵廟站的來沙量大幅減小，幾近“清水”下泄，表3給出了三峽水庫蓄水以來的入、出庫水沙條件，在175 m試驗性蓄水后，在三峽水庫排沙比減小的同時，兩壩間排沙比亦有所減小，可見由于來沙量過小，其小幅變化已很難對兩壩間沖淤造成明顯的影響。而根據(jù)1998年的經(jīng)驗，其沖淤與汛期來水關(guān)系更為密切，常年回水區(qū)內(nèi)有著“汛沖枯淤，大流量沖、小流量淤，大水年沖、小水年淤”的沖淤特性［8］，因此可認(rèn)為三峽水庫175m試驗性蓄水運行使得汛期出庫流量過程明顯調(diào)平，是兩壩間沖刷不利的主要原因?？紤]到2013年以后三峽水庫仍將繼續(xù)進(jìn)行試驗性蓄水，逐漸進(jìn)入正常運行期，其中小洪水調(diào)度及汛期滯洪作用都將增強(qiáng)，洪水流量過程的調(diào)平在所難免，因此兩壩間沖刷將不易發(fā)生，小幅淤積極有可能。

表3 三峽水庫蓄水以來入、出庫水沙條件Tab.3 Flow－sediment conditions of Three Gorges reservoir since impoundment

（3）多年來，深槽位置相對穩(wěn)定，且多有沖刷發(fā)展，近年趨緩；6個深槽中以兩端即樂天溪深槽及南津關(guān)深槽變化最為活躍，有一定的沖刷上延態(tài)勢，但其余深槽將維持穩(wěn)定。

4 結(jié) 語

（1）葛洲壩工程運用后至1983年，兩壩間河段明顯淤積，其后至1998年，淤積進(jìn)程趨緩，1998年以后有一定沖刷，在這一過程中，壩上游南津關(guān)以上峽谷段主流態(tài)勢及平面位置均較穩(wěn)定。

（2）2003年6月三峽工程運行以來的變化表明，兩壩間河段處于累積性沖刷狀態(tài)，沖刷部位主要以深槽為主，沖刷深度較大的河段主要發(fā)生在樂天溪深槽段和南津關(guān)深槽段，河段中部較為穩(wěn)定，且經(jīng)過2003—2007年（蓄水運行初期）持續(xù)沖刷后，持續(xù)沖刷幅度變小，2008年后，個別年份甚有回淤，總體上三峽工程運行后，兩壩間河段沖刷有限，河勢相對穩(wěn)定。

（3）受三峽工程蓄水影響，兩壩間沖淤與三峽工程下泄沙量關(guān)系并不明顯，而受汛期來水影響較大，考慮到2013年以后三峽水庫進(jìn)入正常運行期，其中小洪水調(diào)度及汛期滯洪作用都將增強(qiáng)，洪水流量過程的調(diào)平在所難免，因此兩壩間沖刷將不易發(fā)生，小幅淤積極有可能，總的河勢及深槽大小、位置將相對穩(wěn)定。

綜上，本河段30余年來先淤后沖，漸趨穩(wěn)定，未來河勢亦不會出現(xiàn)大的變化，相應(yīng)其航道條件亦不會自然改變；若要改善該河段的航道條件，必須實施相關(guān)的整治工程。

參 考 文 獻(xiàn)：

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River channel process of Huanglingm iao?Nanjinguan river reach

ZHOU Yin?jun1，2，WANG Jun1，2，XU Yu?ping3，QIAN Sheng1
（1．Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；2．Collaborative Innovation Center for Geo?Hazards and Eco?environment in Three Gorges Area，Yichang 443002，China；3．Chongqing Surveying and Design Institute ofWater Resources，Electric Power and Architecture，Chongqing 400020，China）

With the new demands of the 12th Five?Year Plan，in terms of navigation，reservoir operation and ecology，new river regulation works for the reach from the Three Gorges dam to the Gezhouba dam are required.So it is very important to recognize the evolution of the river in the recent years.Based on themeasured data since the Gezhouba dam was operated，the river channel process between two dams in recentmore than 30 years is analyzed. From 1979 to 1983，the river reach silted obviously；from 1983 to 1998，the siltation process slowed down considerably.After 1998，erosion of bed was beginning，in particular，since the operation of the Three Gorges dam in 2003.The deep channel was eroded remarkably in the cross section，along the longitudinal direction，Letianxi and Nanjinguan river reach were eroded mostly，and themiddle reach was in a stable condition.Since 2008，the erosion of bed has become slow.In the past 30 years，the river bed was scoured after deposition and became balanced gradually，and the river regime was stable.After the operation of the Three Gorges dam，there was no clear relationship between the reach channel process and sediment condition，but itwas influenced distinctly by the flood.The Three Gorges reservoir will continue to test operation，and will gradually enter the normal operation period，the river reach between the two dams will be not easily deposited，slight siltation will be extremely possible，and the river regime and themost part of the channel will be relatively stable.

Gezhouba hydroproject；Three Gorges hydroproject；river channel process；erosion and deposition；river regime analysis

TV147

A

1009－640X（2015）01－0038－09

10.16198／j.cnki.1009－640X.2015.01.006

2014－04－24

國家自然科學(xué)基金資助項目（51109011，51339001）；長江科學(xué)院中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費資助項目（CKSF2013004／HL）

周銀軍（1983－），男，河南淮濱人，高級工程師，博士，主要從事水力學(xué)及河流動力學(xué)研究工作。

E?mail：zhouyinjun1114＠126.com