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        螺山站測驗斷面江心洲變化與三峽水庫的關(guān)系初步分析

        2015-12-02 02:39:50
        關(guān)鍵詞:江心洲三峽水庫含沙量

        (長江水文水資源勘測局岳陽分局,湖南 岳陽 414000)

        螺山水文站是長江中游河段的重要控制站,由于舉世矚目的長江三峽工程修建及運行,長江中下游河段水沙特性發(fā)生較大變化,螺山斷面右側(cè)發(fā)生淤積。依據(jù)實測資料,對螺山斷面江心洲變化趨勢進行初步分析。

        1 斷面基本情況

        螺山水文站建于1952年,行政區(qū)劃為湖北省洪湖市螺山鎮(zhèn),上游距離長江中游(荊江段)與洞庭湖來水匯合口約30km,控制流域集水面積1 294 911km2,屬國家Ⅰ類流量、泥沙精度控制站。

        螺山斷面泥沙的主要來源為長江上游和洞庭湖,多年平均水位為23.68m,多年平均年徑流量6 307億m3,多年平均年輸沙量3.45億t,多年平均含沙量0.545kg/m3,三峽水庫蓄水后的2003年以來,含沙量顯著減小,近年平均含沙量為0.156kg/m3。

        斷面為復(fù)式沙質(zhì)河床,在不同來水來沙的影響下,年內(nèi)變化最多達5m以上,屬于不穩(wěn)定河床。受沖淤變化的影響,2000年汛后在起點距1 000m左右處出現(xiàn)江心洲,且逐年抬高。

        螺山斷面沖淤變化較大,最大沖淤幅度可達14m,主泓擺幅可達300m,螺山斷面的形狀,由1984年的寬淺河床逐步演變?yōu)?998年江心出現(xiàn)潛洲,2002年起主泓偏右,潛洲發(fā)育加速。

        螺山站歷年大斷面圖見圖1。

        圖1選取的代表年份有1994、1998、2002、2007與2014年,1994年至1998年間變化不大明顯,但2002至2014年間的河底曲線變化較大。

        圖1 螺山站歷年大斷面圖

        2 螺山斷面與三峽水庫運行的初步分析

        2.1 歷年江心洲變化趨勢

        三峽水利樞紐工程正式動工于1994年,于2003年按135m蓄水,2007年按156m蓄水,2009年按175m正常蓄水位蓄水。蓄水后導(dǎo)致下游段水沙時空分布發(fā)生變化,與三峽水庫建成前相比,下游段含沙量顯著減少,引起下游河道河床沖刷、河型變異和河勢調(diào)整。受此影響,螺山斷面由主泓偏右單式河床逐步為主泓偏左、右側(cè)江心洲發(fā)育,且逐年抬高(見圖1)。

        2.2 歷年江心洲出沒水位統(tǒng)計

        由數(shù)據(jù)分析,1994~2000年螺山斷面雖無江心洲出現(xiàn),江心洲自1995年起逐漸發(fā)育,至2002年在右側(cè)河床底部初步成長呈現(xiàn)。以起點距1 905m為例,1994~2002年,河底高程抬高了11.55m。2003年三峽水庫蓄水后至2014年,江心洲頂部抬高了3.28m(見圖2)。根據(jù)數(shù)據(jù)可看出,自三峽水庫修建起,螺山斷面開始變化,江心洲初步顯現(xiàn)且逐年抬高。蓄水后,螺山斷面演變劇烈,江心洲抬高速度加快,且江心洲頂部高程歷年呈上升趨勢。

        2.3 含沙量歷年變化

        圖2 螺山站歷年沙洲出沒水位及日期

        螺山斷面平均含沙量在三峽水庫蓄水前(2003年以前),年平均含沙量在0.40~0.60kg/m3之間,保持相對穩(wěn)定。蓄水后,由于清水下泄,總體上含沙量減少,保持在0.10~0.20kg/m3之間。蓄水前、后含沙量存在明顯差異。其中,在2002~2003年蓄水時,年平均含沙量急劇減少,由0.50kg/m3下降至0.10~0.20 kg/m3左右(見圖3)。

        圖3 螺山站歷年年平均含沙量分布圖

        2.4 同水位(25.00m)面積計算

        2015年之前江心洲頂部高程均低于25.00m,按25.00m控制進行同水位面積計算結(jié)果如圖4所示。

        圖4 螺山站歷年同水位面積圖

        由圖4可以看出,1994~2001年,螺山斷面江心洲逐步發(fā)育,斷面面積逐年減少。2002~2003年,在三峽水庫開始蓄水期間,江心洲變化急劇,斷面面積變化減小迅速。此后,斷面面積還在逐年減小之中。

        3 江心洲淤積影響的可能因素

        (1)當(dāng)上游來水與螺山以下區(qū)間洪水(如陸水、漢江以及螺山以下電排站排澇入江的水量)遭遇時,頂托影響加劇,從而使水面比降減少,流速降低,導(dǎo)致局部河段泥沙沉降。

        (2)三峽水庫蓄水后螺山斷面的泄流能力已發(fā)生顯著變化,瞬時最大流量減少,峰形坦化,主泓擺動,導(dǎo)致夾沙能力下降。

        (3)螺山斷面最大含沙量出現(xiàn)時間已與洞庭湖同步,但斷面過流流速小,水位較低,有沉降的可能。

        4 結(jié)論

        螺山河段斷面受沖淤、洪水漲落、區(qū)間回水頂托、河勢調(diào)整等多種因素的綜合影響。特別是在三峽水庫修建期間及蓄水后,由于來水、來沙均發(fā)生根本性變化,導(dǎo)致螺山斷面年平均含沙量減??;右側(cè)河床逐年抬高,過水?dāng)嗝婷娣e減小,江心洲發(fā)育成長,且呈現(xiàn)逐年抬高的趨勢。螺山斷面形狀的演變和變形,在一定程度上代表了河流運動的基本表達形式,也反映了斷面形狀的變化。

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