賓貝麗，由星瑩

(湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，武漢 430064)

歷史上漢江河道位置不穩(wěn)定、變遷頻繁且幅度大。漢江下游流經(jīng)寬闊的江漢沖積平原，河床為第四紀(jì)和近代河湖相沉積物組成，抗沖能力較差，可動(dòng)性極強(qiáng)。漢魏六朝時(shí)期，漢江下游河道位于當(dāng)今河道之北。隋唐至北宋時(shí)期，漢江下游河道南遷至今東荊河一線。北宋中期至南宋，漢江下游有兩條河道并存。明朝末年，漢江下游河道的具體位置與今河道基本一致。近100 a以來(lái)，漢江河道的變遷主要表現(xiàn)為主槽擺動(dòng)、洲灘增多、洲灘兼并、彎道凹岸侵蝕、凸岸淤積、彎頂上下移動(dòng)等。1959年以后，隨著守護(hù)工程的實(shí)施，漢江河道現(xiàn)有河勢(shì)格局逐漸趨于穩(wěn)定[1-4]。2003年漢江興隆水利樞紐建成后[5]，壩下興隆～澤口河段發(fā)生大幅度沖刷，枯水位明顯下降，嚴(yán)重威脅沿江地市的防洪、供水、航運(yùn)安全，以及岸線資源保護(hù)與合理利用[6]，因此研究興隆～澤口河段演變機(jī)理及趨勢(shì)，并預(yù)測(cè)未來(lái)枯水位下降值，意義十分重大。

本文通過(guò)分析泗港彎道和澤口彎道近期河床沖淤、灘槽形態(tài)變化的特點(diǎn)和規(guī)律，以及興隆樞紐蓄水后壩下典型河道斷面的變化情況，預(yù)測(cè)未來(lái)演變趨勢(shì)[7]；根據(jù)實(shí)測(cè)資料，總結(jié)庫(kù)區(qū)淤積量與壩下年均輸沙量，年輸沙量與興隆壩址斷面年均沖刷面積、年均水位下降值等的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系[8,9]，并基于壩下河床沖刷的一般機(jī)理及強(qiáng)烈沖刷帶下移的規(guī)律[10,11]，估算了興隆、澤口2030年枯水位下降值區(qū)間，并對(duì)成果合理性展開(kāi)分析，從而對(duì)漢江河道防洪、生態(tài)治理提供對(duì)策及先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，也為其他壩下河道沖刷趨勢(shì)及水位下降值的研究提供借鑒。

1 興隆-澤口河段近期演變分析

1.1 泗港彎道演變分析

20世紀(jì)70年代以來(lái)，泗港彎道平面形態(tài)及河勢(shì)格局基本保持穩(wěn)定，河床演變的特點(diǎn)主要表現(xiàn)如下。

(1)河段整體以沖刷為主，河道主槽沖刷強(qiáng)度大于灘地沖刷強(qiáng)度。泗港彎道河寬變化較小，平均寬度約為2 400 m，河道無(wú)明顯的放寬或收縮；主河槽平均寬度約為450 m。丹江口水庫(kù)蓄水運(yùn)用以來(lái)，泗港彎道河段逐年沖刷。沖刷的部位包括河道主槽、代河口邊灘尾部、代河口邊灘局部灘面，淤積的部位包括進(jìn)口左岸邊灘、梁灘頭部及代河口邊灘局部灘面。

(2)河段彎頂新老泗港附近主流頂沖點(diǎn)逐年下移，出口段主流位置逐年右移，河段內(nèi)深槽的變化規(guī)律與主流的變化規(guī)律基本一致。漢江下游河床組成物質(zhì)較細(xì)、可動(dòng)性較強(qiáng)，主流位置難趨于穩(wěn)定。近年來(lái)泗港彎道河段內(nèi)主流擺動(dòng)頻繁，彎道頂沖點(diǎn)位置呈逐年下移的趨勢(shì)。由圖1可知，1977年頂沖點(diǎn)位置位于左岸巴家灣附近，1987年頂沖點(diǎn)下移至左岸老泗港附近，2004年下移至左岸新泗港附近，2015年下移至左岸泗港村附近。頂沖點(diǎn)多年累計(jì)下移幅度約為4 000 m，年均下移速率約為100 m/a。頂沖點(diǎn)下移一方面導(dǎo)致枯水水流流路更加曲折、泄流不暢，另一方面導(dǎo)致河道邊界對(duì)水流的頂托作用加強(qiáng)，彎道出口水流提前偏離左岸向右岸過(guò)渡。1977-2015年河段罐頭尖村附近主流逐年右擺，多年累計(jì)擺動(dòng)幅度約為1 100 m，年均右擺幅度約為30 m。出口段主流的右擺導(dǎo)致右岸代河口邊灘中下段灘體右緣水動(dòng)力作用加強(qiáng)，泥沙易于淘刷。左岸梁灘頭部水動(dòng)力作用減緩，泥沙易于在河心或邊灘頭部落淤，形成新的江心洲或邊灘。

圖1 漢江河道深泓線平面變化(1977-2018年)

(3)右岸代河口灘平面形態(tài)基本穩(wěn)定，灘體中上段局部灘面略有淤高，灘尾左緣明顯沖刷崩退，左岸梁灘頭部明顯淤積長(zhǎng)大。由表1可知：近年來(lái)，泗港彎道凸岸的代河口邊灘平面形態(tài)基本保持穩(wěn)定，灘體面積呈緩慢減小的趨勢(shì)，灘面最大高程無(wú)明顯的趨勢(shì)性變化；局部高灘與河槽的過(guò)渡區(qū)域內(nèi)沖淤變化幅度相對(duì)較大，如灘體頭部左緣經(jīng)歷了先沖刷、后淤積的過(guò)程，1977-2004年灘頭28 m等高線向右岸崩退，2004-2015年頭部28 m等高線向左岸淤長(zhǎng)；灘體中下段由于受主流右擺的影響明顯沖刷，1977-2004年中下段28 m等高線向右岸崩退，2004-2015年中下段28 m等高線繼續(xù)向右崩退。

表1 代河口邊灘灘形特征值變化

出口河段左岸梁灘頭部與右岸代河口邊灘尾部存在此消彼長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，代河口邊灘尾部沖刷崩退的過(guò)程中，梁灘頭部則大幅淤長(zhǎng)。1977年主流沿左岸下行，右岸唐家臺(tái)-小陳臺(tái)間枯水河槽內(nèi)存在淺灘，淺灘頭尾部灘體與右岸代河口邊灘尾部灘體間存在明顯的右側(cè)夾槽。2015年左汊明顯淤積，淺灘與左岸梁灘頭部合并。目前梁灘頭部已布置丁壩，灘體穩(wěn)定性明顯加強(qiáng)。

1.2 澤口彎道演變分析

澤口彎道平面形態(tài)較為穩(wěn)定，1977年以來(lái)演變特點(diǎn)主要表現(xiàn)如下。

(1)近年來(lái)河道整體明顯沖刷，但沖刷強(qiáng)度小于泗港彎道的沖刷強(qiáng)度，河道主槽的沖刷強(qiáng)度大于灘地的沖刷強(qiáng)度。澤口彎道平面形態(tài)較為不規(guī)則，呈先放寬后縮窄的藕節(jié)狀，至陳家臺(tái)附近河寬達(dá)到最大，陳家臺(tái)以下河寬逐漸縮窄，至下游澤口閘處河寬達(dá)到最小，收縮率約為0.47；澤口閘以下河寬變化不大。近年來(lái)河段整體以沖刷為主，1977-2015年累計(jì)沖刷為1 613.3 萬(wàn)m3，小于上游泗港彎道的沖刷速率。年際間河段有沖有淤，1977-2004年小幅淤積，2004-2015年大幅沖刷。河段的沖刷主要集中在主河槽及東荊河進(jìn)口河槽，河段的淤積主要集中在梁灘局部、黃家場(chǎng)邊灘局部、河口攔門(mén)沙洲。

(2)受上游河段主流右擺的影響，澤口彎道進(jìn)口段主流右擺。東荊河進(jìn)口河槽分流點(diǎn)呈逐年下移右擺的變化趨勢(shì)，有利于東荊河進(jìn)口河槽的發(fā)展。彎道分汊段河槽由多汊向雙汊演變，出口段河槽基本保持相對(duì)穩(wěn)定。澤口閘以上主流較為不穩(wěn)定、擺動(dòng)頻繁且幅度大，河槽內(nèi)淺灘眾多；澤口閘以下主流則保持相對(duì)穩(wěn)定，河槽亦較為穩(wěn)定。由圖1可知：1977年水流在河段內(nèi)進(jìn)行了3次分汊，第1次分汊位于右岸小陳臺(tái)-新村之間；黃家場(chǎng)邊灘中部處第2次分汊，部分水流進(jìn)入左汊漢江，部分水流進(jìn)入東荊河進(jìn)口河槽內(nèi)；東荊河河槽內(nèi)水流下行至龍頭拐處第3次分汊。1987年河道演變?yōu)?次分汊，第2次分汊后部分水流走新出現(xiàn)的灘面串溝回到漢江左汊內(nèi)，而另一部分水流則進(jìn)入東荊河。2015年，2次分流格局基本保持穩(wěn)定，灘面串溝一直存在且位置較為不穩(wěn)定。

本河段主槽極不穩(wěn)定、淺灘密布；深槽右移、明顯沖刷發(fā)展。由表2可知：河段內(nèi)25 m深槽范圍亦明顯擴(kuò)大，1977年河槽最低點(diǎn)高程約為20.1 m，2015年河槽最低點(diǎn)高程約為16.2 m，表明河道深槽發(fā)生明顯沖刷。深槽沖刷加大了灘槽高差，有利于枯水水流集中歸槽。

表2 澤口彎道25 m深槽特征值變化

(3)河段左岸梁灘平面形態(tài)變化不大，灘體右緣明顯淤積長(zhǎng)大，右岸黃家場(chǎng)邊灘平面形態(tài)保持穩(wěn)定，灘體左緣明顯沖刷崩退。由表3可知：近年來(lái)，左岸梁灘灘體平面形態(tài)基本保持穩(wěn)定，灘體呈緩慢淤積長(zhǎng)大的趨勢(shì)，平面面積逐漸增大，但灘面最大高程基本保持不變。灘體的沖淤變化主要集中在右緣，灘體頭部由于受上游河段主流下移右擺的影響，明顯淤積長(zhǎng)大，1977-2015年28 m等高線累計(jì)向右淤長(zhǎng)1 100 m左右。梁灘灘體中下部沖淤演變與河口攔門(mén)沙及對(duì)岸黃場(chǎng)邊灘的變化有關(guān)。灘體中部右緣小幅沖刷，28 m等高線存在左移的趨勢(shì)，1977-2004年左移幅度約為160 m，2004年以后基本保持不變；灘體尾部右緣局部淤積，28 m等高線沖淤變化頻繁，左右擺動(dòng)幅度大。

表3 梁灘灘體特征值變化

(4)河口攔門(mén)沙位置較不穩(wěn)定，沙體呈逐漸淤積長(zhǎng)大的趨勢(shì)。灘面串溝長(zhǎng)期存在，不利于攔門(mén)沙沙體的整體穩(wěn)定。目前沙體上部已實(shí)施守護(hù)工程，穩(wěn)定性加強(qiáng)。由表4可知：1977年攔門(mén)沙沙體由上下2部分組成，上、下部分沙體最大高程分別為29.9 m和34.3 m，2部分沙體間存在中汊河槽。1987年攔門(mén)沙上部分沙體并入左岸梁灘中部，下部分沙體淤積長(zhǎng)大；沙體表面出現(xiàn)斜向串溝，串溝分東荊河進(jìn)口水流進(jìn)入漢江。2004年攔門(mén)沙沙體淤積變大，沙體表面斜向串溝明顯沖刷發(fā)展。2015年攔門(mén)沙沙體面積變化不大，但灘面串溝出現(xiàn)萎縮。

表4 攔門(mén)沙沙體特征值變化

1.3 典型斷面變化分析

本次采用2005、2010、2012、2016、2018年實(shí)測(cè)河道地形分析典型斷面的變化情況。

由圖2可知：1號(hào)斷面位于興隆壩下1.3 km。在2005年時(shí)主槽深泓點(diǎn)高程為25 m；2009年興隆水利樞紐開(kāi)工后，左岸邊灘遭到大幅度開(kāi)挖，2010年斷面呈雙汊狀態(tài)，左汊深槽下切近10 m；2012年后左汊導(dǎo)流明渠開(kāi)挖完畢，深泓高程降至25 m，與此同時(shí)右汊原深槽被封堵，興隆水利樞紐竣工后，左汊導(dǎo)流明渠逐漸淤?gòu)U，深泓高程恢復(fù)至27 m左右，壩下水流集中沖刷原右汊深槽；2016年右汊深泓降低至22 m；至2018年左汊明渠底部高程基本不變，右汊深槽回淤，深泓點(diǎn)高程抬升至23.2 m。

圖2 1號(hào)斷面(興隆壩下)歷年變化

由圖3可知：2號(hào)斷面在2005年斷面呈分汊型，主槽位于左汊；2010年左岸發(fā)生大幅度崩塌，左汊變寬邊淺；2012年，受深泓大幅度右擺影響，左汊內(nèi)大幅度淤積，興隆樞紐運(yùn)用后，右側(cè)深槽大幅度沖刷，深泓點(diǎn)降低至21 m左右；2018年貼右岸深泓繼續(xù)沖深0.5 m，左汊河槽基本淤平為邊灘，子堤以外的原右汊倒套有所沖刷發(fā)展。

圖3 2號(hào)斷面(張新民垸)歷年變化

由圖4可知：3號(hào)斷面2010年較2005年小陳臺(tái)岸線崩退110 m多，右汊深泓高程從25 m沖深至23 m；其后，受興隆樞紐運(yùn)行影響，2016年右汊深泓高程從23 m沖深至20 m，左汊深槽及心灘淤積；2018年心灘繼續(xù)淤高至34 m，而右汊深泓沖刷至17 m，左汊深泓也沖刷至25 m。

圖4 3號(hào)斷面(代河口邊灘)歷年變化

由圖5可知：4號(hào)斷面2010年較2005年竄溝沖刷發(fā)展，槽口沖深至22 m，左汊深槽淤積；2012年左汊深泓沖深至19 m，攔門(mén)洲竄溝明顯回淤，右汊東荊河進(jìn)口處深泓下降至23 m；2016年左汊深泓回淤至20 m，右汊深槽寬度明顯增加；2018年左汊深泓回淤至21 m，攔門(mén)洲槽口也從24 m回淤至27 m，右汊深泓沖深至22 m。

圖5 4號(hào)斷面(謝灣閘)歷年變化

2 興隆-澤口河段枯水位下降值分析

導(dǎo)致同流量下水位下降的原因主要有2種：一是河道明顯展寬，伴隨著強(qiáng)烈崩岸及河勢(shì)劇烈調(diào)整；二是河床顯著沖刷下切。近年來(lái)漢江干流堤防逐步整險(xiǎn)加固，險(xiǎn)工險(xiǎn)段得到有效控制，水位下降主要體現(xiàn)在漢江梯級(jí)水利樞紐建設(shè)后，壩下河道來(lái)沙量銳減，“清水”沖刷造成的河床下切。

2.1 興隆壩下2030年水位下降值

2.1.1 興隆壩下2030年來(lái)沙量估算

來(lái)沙量銳減是樞紐下游河床下切的主要原因。漢江中下游干流規(guī)劃有7處梯級(jí)水利樞紐，丹江口大壩于1958年動(dòng)工，1967年大壩下閘蓄水，1974年初期完工，二期加高工程于2005年開(kāi)工，2014年汛后開(kāi)始蓄水。王甫洲水利樞紐于1995年開(kāi)工，2000年蓄水發(fā)電。崔家營(yíng)航電樞紐于2005年開(kāi)工，2010年蓄水發(fā)電。興隆水利樞紐于2009年開(kāi)工，2013年建成發(fā)電。丹江口水庫(kù)建庫(kù)后，壩下河道來(lái)沙過(guò)程受到調(diào)節(jié)控制，主要表現(xiàn)為大量泥沙被攔在庫(kù)內(nèi)，壩下基本是“清水”下泄，漢江中下游河道含沙量主要來(lái)自河床沖刷、河岸坍塌和支流來(lái)沙。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，建庫(kù)前黃家港、襄陽(yáng)、皇莊站多年平均含沙量分別為3.24、2.59、2.50 kg/m3，建庫(kù)后分別減小為0.022、0.100、0.284 kg/m3；建庫(kù)后各站輸沙量分別僅占建庫(kù)前輸沙量的0.6%、3.8%、10.5%。

為估算2030年興隆壩下水位流量關(guān)系，須考慮水庫(kù)攔蓄泥沙對(duì)下游河道來(lái)沙過(guò)程的削減作用。雖然新集、碾盤(pán)山水利樞紐為低水頭水電站，特別在對(duì)河道沖刷影響較大的洪水期，水電站敞泄運(yùn)行，下泄水沙過(guò)程與天然情況基本相同，對(duì)河道沖淤特性的影響不大，但建壩改變了來(lái)沙過(guò)程，壩體枯水期抬高了庫(kù)區(qū)水位，導(dǎo)致流速減小、泥沙落淤，勢(shì)必造成庫(kù)區(qū)泥沙淤積，壩下游輸沙量減少。

由表5可知：崔家營(yíng)水庫(kù)運(yùn)行近10 a，庫(kù)區(qū)嚴(yán)重淤積時(shí)段已過(guò)，對(duì)興隆輸沙量影響有限；擬建新集水庫(kù)運(yùn)行10 a末庫(kù)區(qū)累積淤積量較大，但新集水庫(kù)位于崔家營(yíng)水庫(kù)上游，考慮2壩址間河道自身沖淤調(diào)整、區(qū)間內(nèi)重要挾沙支流入?yún)R等影響，新集水庫(kù)的直接影響有限，因此對(duì)興隆壩下輸沙量影響最為直接的是碾盤(pán)山建庫(kù)。根據(jù)表5，碾盤(pán)山水庫(kù)與興隆水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行前10 a，碾盤(pán)山庫(kù)區(qū)年均泥沙淤積量為195.5 萬(wàn)t，碾盤(pán)山壩址-興隆壩址年均淤積量為21.9 萬(wàn)t。以沙洋站2017年年均輸沙量為基礎(chǔ)(已包含丹庫(kù)大壩加高，王甫洲、崔家營(yíng)、興隆正常運(yùn)用的影響)，減去碾盤(pán)山樞紐運(yùn)行前10 a庫(kù)區(qū)泥沙年均淤積量，以及碾盤(pán)山壩址-興隆壩址區(qū)間泥沙年均淤積量，得到2030年興隆壩下年均輸沙量，約為461.6 萬(wàn)t。

表5 上游梯級(jí)水庫(kù)對(duì)興隆壩址輸沙量的影響

2.1.2 興隆壩下水位下降值

丹江口水庫(kù)清水下泄導(dǎo)致床面沖深并粗化，加大灘槽高差；中洪水時(shí)間縮短，沖刷時(shí)間延長(zhǎng)，壩下河床發(fā)生單向沖刷，由微堆積型向侵蝕型轉(zhuǎn)變。由圖6可知：根據(jù)地形法統(tǒng)計(jì)結(jié)果，1978-2005年漢江中下游河道總沖刷量為2 611 萬(wàn)t/a，2005-2012年沖刷量為7 033 萬(wàn)t/a，2012-2016年沖刷量為6 832 萬(wàn)t/a。由圖7可知：碾盤(pán)山-沙洋河段年均沖刷強(qiáng)度從2005-2012年的6.7 萬(wàn)t/(a·km)降低為2012-2016年的2.7 萬(wàn)t/(a·km)，沖刷速度放慢；沙洋-仙桃河段年均沖刷強(qiáng)度從2005-2012年的4.8 萬(wàn)t/(a·km)增加至2012-2016年的8.8 萬(wàn)t/(a·km)，沖刷速度加快，主要受興隆樞紐建庫(kù)的影響。

圖6 漢江中下游河道沖刷量注：“-”為沖刷。

圖7 漢江中下游河道年均沖淤?gòu)?qiáng)度注：“-”為沖刷。

興隆水利樞紐建設(shè)后，壩下輸沙量減少，河床沖刷，2018年較2005年壩下深泓高程下降2 m，深槽平均高程下降1.36 m，過(guò)水?dāng)嗝婷娣e累計(jì)增大600～800 m2，可見(jiàn)輸沙量的減少與河道斷面面積的增大具有明顯的相關(guān)關(guān)系。

圖8為沙洋站不同時(shí)段的年平均輸沙量與同時(shí)段興隆壩址處年均沖刷面積的相關(guān)曲線，可見(jiàn)2者呈較好的對(duì)數(shù)關(guān)系，點(diǎn)據(jù)均位于趨勢(shì)線2側(cè)，較為集中。2030年興隆壩下年均輸沙量約461.6 萬(wàn)t時(shí)，查圖8中相關(guān)關(guān)系曲線。2020-2030年間興隆壩下斷面的年平均沖刷面積在105.6 m2左右，該值小于2012-2016年興隆壩下斷面實(shí)測(cè)年均沖刷面積163.4 m2，結(jié)果較為合理。

圖8 沙洋年平均輸沙量與興隆壩址年均沖刷面積的關(guān)系注：“-”為沖刷。

在多年來(lái)興隆壩下河寬變化不大的前提下，河道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e縮減值與水位下降值呈正相關(guān)關(guān)系。由于興隆水利樞紐2013年建成，2014年正常蓄水運(yùn)用，缺乏歷史資料，因此本次從1964-2012年沙洋站同流量水位下降值展開(kāi)分析，見(jiàn)圖9和表6。

表6 沙洋站同流量水位下降值

圖9 沙洋站水位流量關(guān)系變化曲線注：“-”為沖刷。

點(diǎn)繪各時(shí)段興隆壩址附近斷面的年平均沖刷面積與沙洋站600、1 000、2 000 m3/s流量條件下的年均水位下降值的相關(guān)關(guān)系，見(jiàn)圖10。某時(shí)段興隆壩址處年均沖刷面積越大，沙洋站同流量下年均水位下降值越大；隨著近年來(lái)護(hù)岸工程逐漸增多，岸線趨于穩(wěn)定，同流量下水位下降的幅度變緩；年均沖刷面積為120 m2/a時(shí)，流量600 m3/s時(shí)年均水位下降值為0.084 m/a；流量1 000 m3/s時(shí)年均水位下降值為0.061 m/a。以此類推，若2020-2030年間興隆壩下斷面年平均沖刷面積為105.6 m2，流量600 m3/s時(shí)年均水位下降值為0.074 m/a；流量1 000 m3/s時(shí)年均水位下降值為0.053 m/a。因此，2030年興隆壩下枯水位將繼續(xù)下降0.53～0.74 m左右。

圖10 興隆壩址年平均沖刷面積與沙洋站年均水位下降值的關(guān)系注：橫坐標(biāo)“-”表示斷面年均沖刷面積，縱坐標(biāo)“-”表示沙洋水位下降值。

2.2 澤口站2030年水位下降值

澤口站位于興隆壩下近30 km處，興隆-澤口區(qū)間并無(wú)其他水利樞紐攔截泥沙。近年來(lái)，東荊河枯水期分流分沙比較低，根據(jù)2015年9月澤口水文測(cè)驗(yàn)結(jié)果，漢江干流懸移質(zhì)斷面輸沙率為33.5 kg/s，東荊河潛江懸移質(zhì)斷面輸沙率僅為0.074 kg/s，可見(jiàn)東荊河分沙對(duì)澤口斷面來(lái)沙過(guò)程的影響較小。

由圖11可知：5號(hào)斷面左、右岸高灘維持在34～36 m高程。2010年較2005年深泓左擺，導(dǎo)致右岸深槽變?yōu)樽蟀渡畈?，深泓點(diǎn)高程保持在23 m不變；2012年深泓擺回至右岸，深槽略有沖刷。可見(jiàn)興隆建庫(kù)前澤口斷面的水位流量關(guān)系相對(duì)穩(wěn)定。興隆樞紐運(yùn)用后，2016年深泓大幅度沖刷，高程降至19 m；2018年深泓再次回淤至22 m左右，過(guò)水?dāng)嗝婷娣e變化不大。

圖11 5號(hào)斷面(澤口閘上游)歷年變化

由圖12可知：隨水位增加過(guò)水面積呈逐年增大趨勢(shì)。中枯水條件下，2010年較2005年淤積，經(jīng)歷2010年、2011年2場(chǎng)漢江大洪水后，至2012年河槽沖刷幅度較大；興隆樞紐運(yùn)行后，2014-2016年沖刷主要發(fā)生在26～33 m水位，中水河槽面積變化不大；興隆運(yùn)行第4年的2018年，31 m水位下的中枯水河槽發(fā)生顯著沖刷，可見(jiàn)澤口河段進(jìn)入強(qiáng)烈沖刷時(shí)段。因此，興隆建壩以及漢江大洪水是導(dǎo)致澤口河段河床下切、水位下降的主要?jiǎng)右颉?/p>

圖12 澤口斷面近年來(lái)不同水位下的過(guò)水面積

建立同沙洋流量下興隆壩下水位流量關(guān)系變化曲線見(jiàn)圖13，建立同仙桃流量下澤口站水位流量關(guān)系變化曲線見(jiàn)圖14，同流量下，興隆壩下水位下降值與澤口水位下降值的關(guān)系見(jiàn)表7。

圖13 興隆壩址處水位流量關(guān)系變化曲線

圖14 同仙桃流量下澤口站水位流量關(guān)系變化曲線

由表7可知：在興隆水利樞紐運(yùn)用前，澤口水位與興隆水位基本同步下降，流量級(jí)為600 m3/s時(shí)，2015年較2005年澤口水位下降值為興隆水位下降值的62.7%；興隆樞紐運(yùn)用后，興隆壩下河床下切速度明顯加快，導(dǎo)致2017年較2005年澤口水位下降值僅為興隆的47.6%；后續(xù)隨著壩下強(qiáng)烈沖刷帶的逐漸下移，澤口水位下降速度將加快，也可能超過(guò)興隆下降速度，再逐漸回落。綜上所述，未來(lái)10 a澤口水位下降值取興隆樞紐運(yùn)用前、后下降值比例的平均值即55%。因此，澤口站2030年枯水位較目前將繼續(xù)下降0.29～0.41 m(見(jiàn)圖14)。

表7 2005-2018年興隆、澤口處同流量下水位下降值

2.3 成果合理性分析

首先，從分析方法原理來(lái)看，一方面，基于實(shí)測(cè)資料，2010-2013年沙洋站平均輸沙量為841.8萬(wàn)t，2014-2017年沙洋站平均輸沙量為341.5 萬(wàn)t，可見(jiàn)興隆建庫(kù)后年均輸沙量減少約500 萬(wàn)t；另一方面，根據(jù)《南水北調(diào)中線工程漢江興隆水利樞紐初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，水庫(kù)運(yùn)行第4年末，庫(kù)區(qū)泥沙累積淤積量將達(dá)到1 894 萬(wàn)t，這與興隆建庫(kù)后年均輸沙量減少500 萬(wàn)t的成果基本一致。以上均說(shuō)明低水頭水電站仍然會(huì)導(dǎo)致庫(kù)區(qū)泥沙的淤積及壩下游來(lái)沙量的減少，且壩下年均輸沙減少量近似等于上游庫(kù)區(qū)泥沙年均淤積量。

其次，從壩下沖刷的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，興隆樞紐自2013年建庫(kù)發(fā)電以來(lái)，2013-2016年年均輸沙量?jī)H為204.3 萬(wàn)t，4 a年均排沙比達(dá)到60%，這顯然是造成庫(kù)區(qū)迅速淤積、壩下強(qiáng)烈沖刷的時(shí)段。根據(jù)興隆初設(shè)報(bào)告，水庫(kù)運(yùn)行第4～8 庫(kù)區(qū)泥沙年均淤積量?jī)H67.8 萬(wàn)t，淤積速度大幅度放緩；之后向沖淤平衡方向發(fā)展，水庫(kù)運(yùn)行第8～12 a的年均排沙比達(dá)到93%。事實(shí)上，2017年沙洋年均輸沙量已從2016年124 萬(wàn)t恢復(fù)至679 萬(wàn)t，說(shuō)明興隆對(duì)壩下沖刷的影響已經(jīng)開(kāi)始削弱，與前文分析的壩下沖刷發(fā)展趨勢(shì)一致。

再次，從2030年水位下降值成果來(lái)看，沙洋流量600 m3/s時(shí)，2018年水位較建庫(kù)前2012年水位下降值為1.10 m，興隆水庫(kù)運(yùn)行后的壩下河床強(qiáng)烈沖刷期已過(guò)。根據(jù)《南水北調(diào)中線工程漢江興隆水利樞紐初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，推薦興隆樞紐船閘的閘檻和下引航道按水位下降值1.5～1.8 m考慮。因此本次預(yù)計(jì)2030年興隆壩下枯水位較2012年繼續(xù)下降0.53～0.74 m基本合理。

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)興隆壩下-澤口屬于河勢(shì)變化較為劇烈的河段，不同年份主流擺動(dòng)頻繁，洲灘沖淤消長(zhǎng)，隨著漢江梯級(jí)樞紐建設(shè)，下泄水流含沙量減少、挾沙力增強(qiáng)，從游蕩性河道向下切型河道轉(zhuǎn)變。興隆樞紐的建設(shè)改變了壩下來(lái)沙過(guò)程，枯水期泄沙少而洪水期挾沙多，2016年較2012年壩下枯水河槽普遍沖刷，低灘有所淤積，灘槽高差加大。

(2)興隆水庫(kù)運(yùn)行前4 a是庫(kù)區(qū)泥沙淤積、壩下河床沖刷最劇烈的時(shí)段，沙洋流量600 m3/s時(shí)，興隆壩下2018年水位較2005年水位下降值為1.49 m。目前，興隆壩下強(qiáng)烈沖刷期已過(guò)，進(jìn)入穩(wěn)定沖刷階段。本文根據(jù)庫(kù)區(qū)淤積量成果估算壩下年均輸沙量，再基于年輸沙量與興隆壩址斷面年均沖刷面積、年均水位下降值的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，預(yù)測(cè)2030年興隆壩下枯水位將繼續(xù)下降0.53～0.74 m?？紤]到興隆樞紐管理部門(mén)正采取降低運(yùn)行水位等應(yīng)急措施，該水位下降值有可能進(jìn)一步減小。

(3)興隆建壩以及漢江大洪水是導(dǎo)致澤口河段河床下切、水位下降的主要?jiǎng)右?。?005-2018年實(shí)測(cè)資料來(lái)看，同沙洋流量下興隆水位與同仙桃流量下澤口水位基本同步下降。分析興隆壩下強(qiáng)烈沖刷帶的發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)10 a澤口水位下降值可能為興隆下降值的55%左右，因此澤口2030年枯水位較目前將繼續(xù)下降0.29～0.41 m左右。