許全喜 董炳江 張為

摘要：2020年汛期長江流域出現(xiàn)了歷時長、范圍廣的強降雨過程，發(fā)生了新中國成立以來僅次于1954，1998年的罕見大洪水。基于現(xiàn)有資料，對2020年大洪水條件下長江中下游干流河道的沖淤變化特點進行了分析。結(jié)果表明：上游來沙和三峽水庫出庫泥沙明顯增多是造成宜昌至湖口河段河床沖刷量偏小的原因之一，同時中下游干流洪水頂托嚴重，減小了宜昌至湖口河道的輸沙能力;汛期長江中下游干流漲水較快，易造成河道泥沙落淤，汛后退水慢，河道泥沙得不到有效沖刷。湖口至江陰江段水面比降大，加之河道含沙量低，造成沖刷量偏大。研究成果為進一步深入研究長江中下游河道沖淤變化規(guī)律和未來沖淤趨勢預(yù)測提供了基礎(chǔ)和參考依據(jù)。

關(guān) 鍵 詞：河道沖淤; 洪水頂托; 2020年長江洪水; 長江中下游

中圖法分類號： TV697

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.12.001

0 引 言

2020年汛期，長江流域出現(xiàn)了歷時長、范圍廣的強降雨過程，發(fā)生了新中國成立以來僅次于1954年和1998年的流域性大洪水，7～8月份長江干流共發(fā)生5次編號洪水[1-3]。其中：長江干流（除枝城江段外）及鄱陽湖、洞庭湖（以下簡稱“兩湖”）水位全線超警，中下游監(jiān)利到大通河段主要控制站洪峰水位較高，位居歷史最高水位第2～5位;九江站、湖口站洪峰水位居歷史最高水位第2位（僅次于1998年）;馬鞍山至鎮(zhèn)江江段潮位超歷史，高水位持續(xù)時間長，主要控制站超警戒水位累積天數(shù)達28～60 d[4-6]。

三峽水庫蓄水以來，受清水下泄、河道采砂等因素影響，長江中下游河段總體以沖刷為主，且強沖刷帶向下游發(fā)展，城陵磯以下河段沖刷強度逐漸增大[7-9]。一般而言，在大洪水條件下，長江中下游河道多以沖刷為主[10-14]，如在2014，2016，2018年等典型大洪水年，宜昌至湖口河段平灘河槽沖刷分別達到了3.45億，4.65億，2.82億m3，沖刷量均較多年均值顯著偏大，且為灘槽均沖。2020年長江中下游干流發(fā)生罕見大洪水，但宜昌至湖口河段平灘河槽沖刷量僅為0.692億m3，相對該河段三峽水庫蓄水以來年均沖刷量1.42億m3而言，明顯偏小，且灘地淤積泥沙較多;湖口至徐六涇河段沖刷量明顯增加，平灘河槽沖刷量達到了2.33億m3，較該河段三峽水庫蓄水以來年均沖刷量（1.14億m3）偏大了1倍。

2020年汛期復雜的水情對長江中下游干流河道沖淤規(guī)律產(chǎn)生了一定的影響，河道沖淤規(guī)律較以往典型大洪水年呈現(xiàn)出不同的特點?；诖?，本文對2020年大洪水條件下長江中下游干流河道的沖淤變化特點進行分析，并對其變化原因進行了初步研究，取得了一些新的認識，可為進一步深入研究長江中下游河道沖淤變化規(guī)律和未來沖淤趨勢預(yù)測提供基礎(chǔ)和參考依據(jù)。

1 長江中下游水沙情勢和河道沖淤變化

1.1 水沙情勢變化

長江中下游主要水文站徑流量和輸沙量對比見表1，徑流量、年輸沙量歷年變化過程見圖1。三峽水庫蓄水前，宜昌、漢口、大通站多年平均徑流量分別為4 369億，7 111億，9 052億m3，輸沙量分別為4.92億，3.98億，4.27億t。三峽水庫蓄水后，2003～2020年長江中下游各站除監(jiān)利站水量較蓄水前偏豐6%外，其他各站水量偏枯1%～4%。由于水庫上游來沙偏少和三峽水庫攔沙作用，壩下游各站輸沙量大幅減小，且減幅沿程遞減。2003～2012年，宜昌、漢口、大通站年均輸沙量分別為0.48億，1.14億，1.45億t，較蓄水前分別偏少93%，75%，68%;金沙江下游梯級電站相繼建成運用后，壩下游各站輸沙量進一步減少，2013～2020年，宜昌、漢口、大通站年均輸沙量分別僅為0.18億，0.75億，1.20億t，較蓄水前分別偏少96%，81%，72%。

2020年，宜昌、漢口、大通站徑流量分別為5 442億，8 794億，11 180億m3，與2003～2019年均值相比，分別偏多32%，29%，29%;輸沙量分別為0.47億，0.89億，1.64億t，與2003～2019年均值相比，分別偏多37%、偏少9%、偏多24%。

1.2 河道沖淤情況

長江中下游干流河道上起宜昌，下迄長江河口原50號燈標，全長約1 893 km。其中：宜昌至湖口河段為長江中游，長約955 km;湖口至徐六涇河段為長江下游，長約756 km，徐六涇以下為河口段，長約182 km。

三峽水庫蓄水運用以來，大量泥沙攔蓄庫內(nèi)，出庫沙量大幅減少，導致長江中下游河道產(chǎn)生長距離、長歷時的河床沖刷調(diào)整。特別是2012年以來，三峽水庫壩下游河道出現(xiàn)較強沖刷，宜昌至湖口河段2012年10月～2020年11月的平灘河槽年均沖刷量達到了1.82億m3/a，相較于2002年10月～2012年10月的年均沖刷量偏大了56%。在特殊洪水年份，如2014，2016，2018年宜昌至湖口河段沖刷量明顯增加，分別達到了3.45億，4.65億，2.82億m3。同時壩下游沖刷逐漸向下游發(fā)展，城陵磯以下河段河床沖刷強度明顯增大，目前河道沖刷已發(fā)展至河口。

1.2.1 宜昌至湖口段

宜昌至湖口河段不同時期沖淤量對比見表2。三峽水庫蓄水運用前（1975～2002年），宜昌至湖口河段平灘河槽總體沖刷1.69億m3，年均沖刷量僅0.063億m3/a，河段總體沖淤平衡。其中，1996～1998年期間，宜昌至湖口河段平灘河槽共淤積泥沙1.99億m3，年均淤積量為0.993億m3/a。三峽水庫蓄水運用后，2002年10月至2020年11月，宜昌至湖口河段平灘河槽總沖刷量為26.28億m3，年均沖刷量為1.424億m3/a。斷面表現(xiàn)為灘槽均沖，沖刷主要集中在枯水河槽，其沖刷量占平灘河槽沖刷量的92%。在三峽水庫圍堰蓄水期，河段普遍沖刷，宜昌至枝城河段沖刷強度最大;在三峽水庫初期運用期，河床略有沖刷;自三峽水庫175 m試驗性蓄水以來，壩下游河床沖刷強度明顯增大，其年均沖刷泥沙1.669億m3/a，大于圍堰蓄水期的1.438億m3/a和初期蓄水期的0.045億m3/a，以荊江河段沖刷強度最大。

1.2.2 湖口至徐六涇段

湖口至江陰河段不同時期的沖淤量見表3。三峽水庫蓄水運用之前（1975～2001年），湖口至江陰河段沖淤變化較小，平灘河槽總體淤積1.27億m3，年均淤積量為0.049億m3/a，其中，1998年湖口至江陰河段沖刷1.75億m3。三峽水庫蓄水運用以來以沖刷為主，2001年10月至2020年11月，平灘河槽沖刷泥沙16.23億m3，年均沖刷量達0.854億m3/a，且主要集中在枯水河槽，占平灘河槽沖刷量的86%。

2001年10月至2020年11月，江陰至徐六涇河段累積沖刷5.41億m3，年均沖刷量為0.285億m3/a。

1.2.3 長江河口段

三峽水庫蓄水運用以來，2001年8月至2020年11月，南支河段累計沖刷3.84億m3，年均沖刷量為0.202億m3/a;北支河段淤積2.98億m3，年均淤積量為0.157億m3/a，總體延續(xù)了三峽水庫蓄水運用前長江口南支沖刷、北支淤積的趨勢。

2 2020年長江中下游干流河道沖淤變化特點

2020年汛期復雜的水情對長江中下游干流河道沖淤規(guī)律產(chǎn)生了一定的影響，與以往典型大洪水年相比，宜昌至湖口河段沖刷量偏小，且灘地淤積偏多，而湖口至江陰河段沖刷量偏大，江陰以下河段則泥沙淤積。

2.1 宜昌至湖口河段

2019年10月至2020年11月，宜昌至湖口河段平灘河槽沖刷0.692億m3，較三峽蓄水以來多年沖刷均值（1.424億m3/a）偏少了51%，沖刷量較近年來的大洪水年2014年（3.453億m3）、2016年（4.649億m3）、2018年（2.818億m3）顯著偏小，而1998年大洪水期間該河段表現(xiàn)為淤積（1996～1998年共淤積1.99億m3）。河床變化總體表現(xiàn)為“沖槽淤灘”，灘地淤積較以往更為明顯，洪水河槽、枯水河槽分別沖刷了0.468億，0.929億m3，灘地淤積泥沙0.461億m3，而三峽水庫蓄水以來枯水河槽沖刷量占洪水河槽的92%。

2.1.1 宜昌至城陵磯河段

2019年10月至2020年11月，宜昌至城陵磯河段平灘河槽沖刷0.356億m3，沖刷量偏少明顯，僅為三峽水庫蓄水以來年均沖刷量（0.774億m3/a）的45%;且灘地泥沙淤積嚴重，洪水河槽、枯水河槽分別沖刷0.286億，0.395億m3，灘地淤積泥沙0.109億m3，三峽水庫蓄水以來宜昌至城陵磯河段灘地年均沖刷0.113億m3/a。從河道沿程沖淤變化看，宜昌至城陵磯河段表現(xiàn)為“兩端淤、中間沖”，其中：宜昌至枝城河段淤積0.022億m3，枝城至調(diào)關(guān)河段沖刷0.419億m3，調(diào)關(guān)以下河段淤積0.041億m3（見圖2～3）。

2.1.2 城陵磯至漢口河段

2019年10月至2020年11月，城陵磯至漢口河段平灘河槽沖刷0.172億m3，僅為三峽水庫蓄水以來年均沖刷量（0.274億m3/a）的63%，與2014，2016，2018年大洪水年沖刷量（分別為1.41億，2.19億，0.78億m3）相比，沖刷強度顯著偏?。ㄒ妶D4）;且灘地泥沙淤積嚴重，洪水河槽、枯水河槽分別沖刷0.065 3億，0.174 0億m3，灘地淤積泥沙0.109億m3，而三峽水庫蓄水以來城陵磯至漢口河段灘地年均沖刷0.044億m3/a。從河道沿程沖淤變化看，除界牌河段和武漢上段淤積明顯外，白螺磯、陸溪口、嘉魚和簰洲河段均為沖刷。

2.1.3 漢口至湖口河段

2019年10月至2020年11月，漢口至湖口河段平灘河槽沖刷0.164億m3，僅為三峽水庫蓄水以來年均沖刷量（0.376億m3/a）的44%;與2014，2016，2018年大水年沖刷量（分別為0.985億，1.350億，1.170億m3）相比，沖刷強度顯著偏?。ㄒ妶D5）;且灘地泥沙淤積嚴重，洪水河槽、枯水河槽分別沖刷0.116億，0.360億m3，灘地淤積泥沙0.244億m3，而三峽蓄水以來漢口至湖口河段灘地年均沖刷0.064億m3/a。從河道沿程沖淤變化看，張家洲、韋源口、葉家洲、龍坪等較寬河段淤積明顯，武漢下段、團風、黃州、戴家洲、黃石、田家鎮(zhèn)、九江河段等均為沖刷。

2.2 湖口至江陰河段

2019年11月至2020年11月，湖口至江陰河段沖刷明顯，平灘河槽沖刷2.64億m3，沖刷強度較三峽水庫蓄水以來多年沖刷均值（0.854億m3/a）顯著增大，較1998年（1.75億m3）偏多51%;沖刷主要位于枯水河槽，洪水河槽、枯水河槽分別沖刷2.85億，2.35億m3;且大通以下的沖刷量遠大于大通以上河段。其中：

湖口至大通河段平灘河槽沖刷0.489億m3，三峽水庫蓄水以來該河段多年沖刷均值為0.253億m3/a，洪水河槽、枯水河槽分別沖刷0.508億，0.456億m3，枯水河槽占總沖刷量的90%。從河道沿程沖淤變化看，除安慶河段淤積外，其他河段均為沖刷。

大通至江陰河段平灘沖刷2.15億m3，遠大于該河段三峽水庫蓄水以來年均沖刷量0.601億m3/a，洪水河槽、枯水河槽分別沖刷2.35億，1.89億m3，枯水河槽占總沖刷量的80%。從河道沿程沖淤變化看，除南京河段淤積外，其他河段均為沖刷，特別是銅陵至馬鞍山河段沖刷明顯，占大通至江陰河段沖刷量的83%（河道長度占40%）。

2.3 江陰至長江口河段

2019年11月至2020年11月，江陰至長江口河段淤積明顯，0 m以下河槽淤積泥沙0.778億m3，而三峽水庫蓄水以來該河段年均沖刷量為0.330億m3/a，其中，澄通、南支、北支河段分別淤積泥沙0.307億，0.178億，0.293億m3。

3 2020年長江中下游河道沖淤變化原因分析

（1） 汛期三峽水庫出庫沙量顯著增多，是造成宜昌至湖口河段河床沖刷量偏小的原因之一。

2020年8月中旬，長江流域上游發(fā)生集中性強降雨，接連形成4，5號洪水，強降雨帶主要位于岷江、沱江和嘉陵江等主要產(chǎn)沙區(qū)，岷江高場站、沱江富順站、嘉陵江支流涪江小河壩站最大含沙量分別達到5.62，16.3，17.8 kg/m3。經(jīng)估計，8月13～23日洪水期間，三峽入庫沙量達到1.27億t，短短12 d的輸沙量已遠大于2014～2017年和2019年全年入庫輸沙量（0.320億～0.685億t）。期間三峽水庫進行了沙峰排沙調(diào)度，沙峰過程排沙比仍達到了27%，大量泥沙被下泄至壩下游河道[15]。

2020年，三峽水庫出庫宜昌站沙量達到了0.468億t，較2003～2019年均值偏多37%，較2013～2019年均值偏多227%，為試驗性蓄水以來最大值，見圖1（a）。三峽水庫出庫沙量偏多，尤其是大量泥沙集中在汛期7～9月份輸送至壩下游河段，這是造成2020年宜昌至湖口河段河床沖刷量偏小的原因之一。

此外，2020年三峽水庫沙峰調(diào)度期間，出庫宜昌站最大含沙量達到了0.872 kg/m3（8月26日），但在出庫沙峰最大時水庫下泄流量由48 000 m3/s快速減小至了34 000 m3/s（見圖6），壩下游含沙量較大，而流量相對較小，導致宜昌至枝城河段出現(xiàn)淤積，其平灘河槽淤積泥沙0.022億m3。

（2） 汛期長江中下游洪峰水位高、高水位持續(xù)時間長，對宜昌至湖口河段泥沙輸移能力造成顯著影響，高水條件下也造成該河段邊灘泥沙淤積顯著增多。

2020年汛期，受持續(xù)強降雨影響，長江中下游河段水位全線偏高。長江中下游干、支流主要控制站洪峰特征值及歷史排位統(tǒng)計見表4。長江干流沙市以下江段全線超警，各站最大超警幅度0.36～2.81 m，以九江站超警2.81 m為最。長江干流監(jiān)利站最高水位37.30 m，超保證0.07 m;蓮花塘站最高水位34.59 m，超保證0.19 m。除沙市站外，石首至大通江段各站洪峰水位居第2～5位，馬鞍山至鎮(zhèn)江江段（感潮江段）各站最高潮位均居歷史第1位。長江中下游干流監(jiān)利以下江段超警天數(shù)28～59 d，以蓮花塘站的59 d為最，蓮花塘站超保天數(shù)為6 d。與1998年相比，2020年中下游干流大通以上江段洪峰水位偏低，馬鞍山至鎮(zhèn)江江段最高潮水位偏高。2020年汛期壩下游河段水位普遍偏高，嚴重削弱了長江中下游河道輸沙能力，加劇汛期泥沙沿程落淤，且高水條件下漫灘水流造成邊灘泥沙淤積嚴重。

（3） 汛期長江中游干流水位漲勢猛、退水慢，造成宜昌至湖口河段河床沖刷量偏小。

2020年6～7月，受持續(xù)強降雨影響，長江流域來水快速增加，中下游干流及兩湖出口控制站水位漲速加快，尤其是進入7月份以后，水位漲勢迅猛。6月1日至7月13日漲水階段，長江中下游干流及兩湖出口控制站蓮花塘、漢口、九江、大通、七里山、湖口站水位總漲幅9.10～11.23 m，其中7月份漲幅3.08～4.69 m，最大日漲幅0.46～0.63 m。蓮花塘至大通江段主要控制站水位日均漲幅均大于1998年，各站從起漲至超警歷時均短于1998年8～9月，長江中下游各站退水緩慢，至9月底仍保持較高水位，水位下降速率明顯小于2016，2018和1998年。

以蓮花塘站為代表，2020年汛期漲水階段，漲水持續(xù)時間長，日均漲幅大，水位最大漲幅為9.67 m，僅次于1998年的9.98 m，漲水時間長達59 d，平均日漲幅0.16 m/d，僅次于2014年的0.17 m/d，大于1998年的0.12 m/d。汛期退水階段，退水持續(xù)時間長達64 d，日均水位降幅顯著偏小，僅為0.06 m/d，遠小于1998，2014，2016年的0.15，0.15，0.14 m/d。蓮花塘站汛期水位變化過程見圖7，蓮花塘站漲水期和退水期水位變化特征值分別見表5和表6。

因此，漲水期水位上漲較快，易造成河道泥沙落淤，同時汛后退水期退水較慢，導致汛后河道泥沙得不到有效沖刷，造成2020年宜昌至湖口河段河床沖刷量偏小。

（4） 汛期宜昌至湖口河段受洪水頂托影響嚴重，減小了河道輸沙能力，加劇了汛期泥沙落淤。

2020年汛期，受連續(xù)強降雨影響，中下游干流及區(qū)間支流、兩湖水系洪水并發(fā)，長江中下游江段水位頂托影響嚴重，洪水宣泄不暢。鄱陽湖水系于2020年6月下旬至7月上中旬期間共發(fā)生兩次致洪性大暴雨，長江中游干流高水位與鄱陽湖入湖洪水遭遇嚴重，致使鄱陽湖出口湖口站最高洪水位達22.49 m（7月12日），接近保證水位22.5 m，歷史排位第2位，僅次于1998年洪水。洞庭湖水系于2020年6月下旬至7月上中旬期間亦發(fā)生致洪性大暴雨，長江中游干流高水位與洞庭湖入湖洪水遭遇，致使洞庭湖出口城陵磯（七里山）站同期最高水位達34.56 m，超保證水位34.55 m。7月下旬洞庭湖水系再次發(fā)生大洪水過程，恰好疊加遭遇長江3號洪水過程及長江干流高水位，在漢口水位頂托影響下，致使長江中下游干流水位返漲，螺山以上江段水位再次超保，出現(xiàn)最高水位33.63 m（見表4）。

2020年汛期，受江湖匯流頂托的影響，宜昌至城陵磯河段水面比降較其他大洪水年顯著偏小，且越往下游水面比降偏小越明顯（見表7）。7～9月，監(jiān)利至城陵磯河段的月均水面比降分別為0.31，0.37，0.34，較往年均明顯偏小。受此影響，荊江河段調(diào)關(guān)以上河段沖刷4 194萬m3，而調(diào)關(guān)以下河段則淤積了412萬m3，2020年荊江河段平灘河槽沿程沖淤變化見圖8。

（5） 汛期湖口至江陰河段水面比降較大，加之湖口來沙偏少，干流洪峰期間含沙量偏低，造成長江下游河段沖刷量偏大;而江陰以下河段受其上游河段沖刷影響來沙增加，同時河道較寬，淤積明顯。

2020年汛期長江中下游水位顯著偏高，其中九江站、湖口站洪峰水位居歷史最高水位第2位（僅次于1998年），受下游支流來水及潮位頂托共同影響，馬鞍山至鎮(zhèn)江江段最高潮位超歷史，其中南京潮位站最高水位10.39 m（超歷史0.17 m）。而長江口水位與往年相比變化不大，2020年徐六徑站高潮位排名歷史第16位，最高潮位和最低潮位較以往基本相當（見表8）。因此，這導致2020年汛期湖口以下河段水面比降較往年有所偏大，河道走沙能力增強，河床沖刷加劇，特別是大通至江陰河段，平灘河槽沖刷了2.15億m3，遠大于該河段三峽水庫蓄水以來年均沖刷量0.601億m3/a。

此外，2020年鄱陽湖入長江泥沙顯著偏少，湖口站輸沙量僅為341萬t，較2003～2019年均值偏少了69%，為三峽水庫蓄水以來最小值。長江干流大通站2020年徑流量達到了11 180億m3、輸沙量為1.64億t，較2003～2019年均值分別偏多29%和24%。但洪水期間，大通站同流量下的含沙量值較幾個典型年明顯偏低（見圖9），河道中水流挾沙量未得到有效補充，加劇了湖口至江陰河段的沖刷。

江陰以下河段受其上游河段沖刷影響來沙增加，同時河道較寬，平均河寬達到8 km，來自上游的泥沙被攜帶至該河段并大量落淤，導致2020年江陰至長江口河段0 m以下河槽淤積泥沙0.778億m3。

4 結(jié) 論

2020年汛期長江流域發(fā)生了僅次于1954，1998年的大洪水，復雜的水情對長江中下游干流河道沖淤規(guī)律產(chǎn)生了一定的影響。其中，上游來沙和三峽水庫出庫泥沙顯著增多，宜昌站沙量達到了0.468億t，較2003～2019年均值偏多37%，大量泥沙集中在汛期輸送至壩下游河段，是造成2020年壩下游宜昌至湖口河段河床沖刷量偏小的原因之一;同時，汛期長江中下游干流洪水頂托嚴重，減小了長江中下游河道輸沙能力;長江中下游干流河道長時間處于高水位，對宜昌至湖口河道泥沙輸移能力造成了顯著影響，高水條件也造成邊灘泥沙淤積顯著增多;汛期長江中下游干流河段洪水過程中，漲水期水位上漲較快，易造成河道泥沙落淤，汛后退水期退水較慢，導致汛后河道泥沙得不到有效沖刷;此外，湖口以下河段水面比降較大，加之湖口來沙偏少，干流河道含沙量偏低，造成湖口至江陰河段沖刷量偏大，而江陰以下河段受其上游河段沖刷影響來沙增加，同時河道較寬，淤積明顯。

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（編輯：鄭 毅）

Characteristics and analysis on scouring and silting changes in main stream of middle and lower reaches of Changjiang River in 2020

XU Quanxi1，DONG Bingjiang1，ZHANG Wei2

（1.Hydrology Bureau，Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China; 2.State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering，Wuhan University，Wuhan 430072，China）

Abstract：

In the flood season of 2020，there was a long-lasting and wide-ranging heavy rainfall process in the Changjiang River Basin，which was only less than flood in 1954 and 1998 flood since 1949.We analyzed the scouring and silting change characteristics of the main stream of the middle and lower reaches of the Changjiang River under the 2020 flood.The results showed that the increase of upstream sediment and discharge sediment of Three Gorges Reservoir led to the decrease of scouring in the reach of Yichang to Hukou，and at the same time the severe backwater effect at middle and lower reach also reduced the sediment transport ability of this reach.During the flood，the water level rose quickly in the middle and lower reach，leading to easy silting，however the water fell slowly after the flood，causing un-sufficient scouring of sediment in the reach.In the Hukou to Jiangyin reach near the estuary，the water gradient was large and with less sediment concentration，so the sediment transport was relative large.The research provides a basis and reference for further study on the change law of scouring and silting in the middle and lower reaches of the Changjiang River and the prediction of scouring and silting trend in the future.

Key words：

river channel scouring and silting;flood jacking;Changjiang River flood in 2020;middle and lower reaches of the Yangtze River