摘要：

長江沙卵過渡帶位于三峽水庫出口至江漢平原之間，其對水沙變化的響應(yīng)關(guān)系著長江中游河道的防洪、航運(yùn)規(guī)劃和生態(tài)棲息地功能?；诖罅繉?shí)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)研究了1955～2021年變化水沙條件下長江沙卵過渡帶沖淤演變及水動力變化特征。結(jié)果表明：1955～2021年長江沙卵過渡帶年徑流量變化較小，而輸沙量變化顯著，推移質(zhì)輸沙量和懸移質(zhì)輸沙量分別于1982年和2003年發(fā)生銳減；從沖刷時(shí)間分布來看，長江沙卵過渡段的沖刷調(diào)整主要集中在1975～1991年葛洲壩獨(dú)立運(yùn)行（施工）期和2003～2008年三峽水庫蓄水初期，2016年后沖刷幅度明顯減小。從沖刷空間分布來看，1975～1991年沙卵過渡帶的沖刷部位集中于平灘河槽以下，2003年三峽水庫運(yùn)行后其沖刷特征則轉(zhuǎn)變?yōu)椤盀┎劬鶝_”，且隨著時(shí)間推移，主槽附近河床趨于穩(wěn)定，河道沖刷變形集中在遠(yuǎn)離主槽的邊灘、支汊等部位。上游次飽和水流下泄導(dǎo)致的沿程沖刷以及下游枯水位下降、河床沿程不均勻下切等引起的溯源沖刷是建壩后長江沙卵過渡帶沖刷變形的主因。在河道整體沖刷背景下，1975～2021年沙卵過渡帶洪水水面線形態(tài)相對穩(wěn)定，受河道沖刷，床面糙度增加以及洞庭湖頂托作用聯(lián)合影響，宜昌—枝城段洪水比降略微增大，沙市以下洪水比降略微減??；相比之下，枯水水面線形態(tài)變陡，且隨著河床比降趨陡以及下游水位的持續(xù)下降，局部水面比降顯著增大，其中毛家花屋—陳家灣段平均水面比降增幅超1，枯期水流輸沙能力明顯增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：

沖淤演變； 水動力變化特征； 長江沙卵過渡帶； 三峽水庫

中圖法分類號：TV147

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2025.03.005

文章編號：1006-0081（2025）03-0025-08

收稿日期：

2024-11-06

基金項(xiàng)目：

中央級公益性院所基金項(xiàng)目（CKSF2023343/HL，CKSF2024326/HL）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（52409080，U2240206）

作者簡介：

何子燦，女，工程師，博士，主要從事河床演變及數(shù)值模擬工作。E-mail：zican_he@163.com

通信作者：

郭小虎，男，正高級工程師，博士，主要從事河湖保護(hù)與治理研究工作。E-mail：xiaohu001328@163.com

引用格式：

何子燦，郭小虎，孫昭華，等.變化水沙條件下長江沙卵過渡帶沖淤演變及水動力變化特征

［J］.水利水電快報(bào)，2025，46（3）：25-32.

0" 引" 言

長江沙卵過渡帶位于三峽水庫出口至江漢平原之間，是連接三峽庫區(qū)與中下游干線航道的咽喉地帶、重要的水生動物棲息產(chǎn)卵地，以及長江分流入洞庭湖的起點(diǎn)。1970年起，沙卵過渡帶上、下游陸續(xù)開展了荊江裁彎、葛洲壩樞紐、三峽樞紐等大型工程建設(shè)。研究人類活動影響下沙卵過渡帶的響應(yīng)過程，對當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)踐和未來的河道演變趨勢研判，都具有重要意義。

眾多河流的觀測資料表明，沖積河流沙卵過渡帶普遍發(fā)育于峽谷和平原地貌交接帶，受峽谷建壩影響較大。對于長江沙卵過渡帶的位置，目前公認(rèn)看法是處于宜昌以下、沙市以上的區(qū)間內(nèi)［1］。在葛洲壩、三峽水庫等大型樞紐運(yùn)行影響下，該區(qū)段經(jīng)歷了長歷時(shí)與大范圍的沖刷［2-3］，床沙粗化［4-5］、深泓下切［6-8］、灘槽調(diào)整［9-11］等現(xiàn)象日益凸顯，已有眾多學(xué)者圍繞上述問題開展了系列研究。研究普遍認(rèn)為：長江沙卵過渡帶的沖刷程度和形態(tài)調(diào)整受制于河床組成［4，9，12］，此外，河道形態(tài)影響如主流擺動［9，13］、沿程寬窄變化［14］等也是河道橫、縱向變形差異的原因之一。然而，上述研究主要建立在局部河段和較短時(shí)間序列上，以三峽水庫建成后長江沙卵過渡帶內(nèi)典型河段的沖淤特性分析為主。事實(shí)上，長江沙卵過渡帶連接上游卵石河段和下游沙質(zhì)河段，河道調(diào)整與上、下游沖淤變化緊密相關(guān)，長歷時(shí)大空間尺度的研究有利于加深對沙卵過渡帶沖淤演變特征的全局認(rèn)識。此外，隨著河道的沖刷發(fā)展，沙卵過渡帶內(nèi)洪、枯水位變化以及局部“坡陡流急”現(xiàn)象也受到了廣泛關(guān)注［4-7，15］，已有研究對各測站的水位波動過程及原因展開詳細(xì)論述［16-17］，但其多著重于時(shí)間尺度上各測站洪、枯水位變幅，沿程水位差異性調(diào)整導(dǎo)致的空間尺度水動力條件變化尚缺乏系統(tǒng)研究。

考慮到沙卵過渡帶與其下游沙質(zhì)河段間存在河床演變的空間聯(lián)動性，本文以長度遠(yuǎn)大于沙卵過渡帶可能范圍（宜昌—沙市河段）的宜昌—新廠河段為研究區(qū)域，結(jié)合河道來水來沙條件、沖淤特征和水動力條件間的相關(guān)關(guān)系，系統(tǒng)研究了1955～2021年長江沙卵過渡帶在變化水沙條件及抗沖約束邊界作用下的沖淤演變及水動力變化特征，以期豐富沙卵石河段河床演變研究成果，為河床變形、洪枯水位趨勢預(yù)測提供參考。

1" 研究區(qū)域與方法

宜昌—新廠河段（圖1）位于長江中游，全長約217 km，上起宜昌水文站，下迄新廠水位站。該河段以枝城為界，上段以順直型河道為主，岸坡多為丘陵和基巖，抗沖性強(qiáng)，下段以彎曲分汊型河道為主，受人工大堤和護(hù)岸保護(hù)，岸線穩(wěn)定少變。

自20世紀(jì)60年代以來，宜昌—新廠河段屢次受人類活動影響，下荊江裁彎工程于20世紀(jì)60年代末至70年代初實(shí)施，實(shí)施部位位于宜昌—新廠河段下游，包括中洲子和上車灣裁彎工程。20世紀(jì)90年代末至21世紀(jì)初，宜昌—新廠河段上游于1982年和2003年先后建成了葛洲壩樞紐工程以及三峽樞紐工程，葛洲壩距離研究河段上邊界宜昌約6 km，三峽樞紐工程距離宜昌約42 km。三峽工程于2003年6月實(shí)現(xiàn)135m水位蓄水、2008年汛末開始實(shí)施正常蓄水位175 m蓄水運(yùn)行。在人類活動擾動下，長江中游保持了近百年的動態(tài)平衡狀態(tài)被打破［2］，床面粒度明顯粗化（圖1），河床沖刷顯著。本文收集了1955～2021年三峽水庫下游干流水文站點(diǎn)水沙數(shù)據(jù)、宜昌—新廠河段的散點(diǎn)及斷面地形數(shù)據(jù)，以期系統(tǒng)研究變化水沙條件下的長江沙卵過渡帶沖淤調(diào)整及水力特征變化規(guī)律，數(shù)據(jù)來源、測量時(shí)間等具體信息見表1。

2" 沙卵過渡帶水沙情勢變化

受葛洲壩樞紐、三峽樞紐等大型工程的陸續(xù)建成影響，長江沙卵過渡帶水沙情勢屢次改變，具體表現(xiàn)為河道推移質(zhì)、懸移質(zhì)來沙量銳減，水流過程調(diào)平等［4］。變異水沙條件驅(qū)動河道發(fā)生顯著沖刷調(diào)整，影響水流輸沙動力條件，本文基于1955～2021年宜昌站水沙數(shù)據(jù)，識別長江沙卵過渡帶水沙條件的變化過程。

2.1" 水流過程變化

圖2宜昌站流量過程變化顯示，1955～2002年期間長江沙卵過渡帶來流總量年際變化較小，年內(nèi)流量分布以5 000 m3/s以下枯水流量級出現(xiàn)頻率最高，大洪水流量（大于40 000 m3/s）出現(xiàn)頻率較低。2003年三峽水庫投運(yùn)后，來水量整體偏枯，年均徑流量從4 333.14億m3降低至4 215.91億m3，減幅約3%，年內(nèi)流量過程逐漸坦化，5 000 m3/s以下枯水流量頻率減少至5%，中水歷時(shí)逐漸增加，其中5 000～10 000 m3/s流量頻率增幅最為顯著，相比之下，下泄50 000 m3/s以上流量幾乎消失。

2.2" 輸沙過程變化

宜昌站斷面的歷年輸沙量變化（圖3）顯示，長江沙卵過渡帶泥沙以懸移質(zhì)（0.125～0.5 mm）輸移為主，懸移質(zhì)輸沙量在總輸沙量中占比高達(dá)98%。1955～2021年，沙卵過渡帶進(jìn)口來沙量發(fā)生了2次銳減，第一次發(fā)生在葛洲壩樞紐運(yùn)行后，主要表現(xiàn)為沙質(zhì)推移質(zhì)（0.125～0.5 mm）和礫卵石推移質(zhì)（15～50 mm）輸沙量的銳減；礫卵石推移質(zhì)從1974～1979年的年均輸移量81萬t減少至1981～2002年的17.46萬t，降幅為78.4%；沙質(zhì)推移質(zhì)年輸移量1973～1979年為950萬～1 230萬t，從年平均為1 057萬t減少至1981～2002年的年平均137萬t，降幅達(dá)87%。第二次發(fā)生在三峽水庫蓄水運(yùn)行后，主要表現(xiàn)為懸移質(zhì)輸沙量的銳減，水庫運(yùn)行初期，懸移質(zhì)輸沙量從蓄水前多年平均（1960～2002年）4.92億t驟減至6 089萬t，2008年三峽水庫175 m試驗(yàn)性蓄水后，2015～2021年均輸沙量僅1 691萬t，較蓄水前沙量降幅高達(dá)97%。此外，葛洲壩和三峽水庫的攔沙作用也使得沙質(zhì)推移質(zhì)和礫卵石推移質(zhì)輸沙量進(jìn)一步減少：2003～2021年均沙質(zhì)推移質(zhì)輸沙量減少至8.7萬t，較1981～2002年均值減小了93.6%；而礫卵石推移質(zhì)輸沙量于蓄水初期（2003～2008年）已減少至4.4萬t，2010～2021年175m試驗(yàn)性蓄水時(shí)段，長江干流宜昌站僅個別年份觀測到礫卵石推移質(zhì)輸移。推移質(zhì)和懸移質(zhì)來沙量的銳減導(dǎo)致沙卵過渡帶床面0.125～0.5 mm粒徑組分床沙沖刷顯著（圖1），河道形態(tài)隨之調(diào)整。

3" 沙卵過渡帶沖淤演變特征

3.1" 沖淤分布特征

表2宜昌—新廠河段沖淤量顯示，在自然情況下（1957～1966年），長江沙卵過渡帶處于微沖微淤狀態(tài)，1957～1966年宜昌—新廠段累計(jì)沖刷量僅727萬m3。1966～1975年為下荊江系統(tǒng)裁彎初期，該時(shí)段沖刷集中在大埠街—新廠段，其多年累計(jì)沖淤量為-4 607萬m3，占宜昌—新廠段總沖刷量的70.7%。1975～1991年，受葛洲壩水利樞紐和下荊江裁彎影響，緊鄰葛洲壩下游的宜昌—枝城段和靠近裁彎位置的大埠街—新廠段沖刷顯著，多年累計(jì)沖刷總量分別為9 970萬m3和12 906萬m3。1991年后，河道整體沖刷量明顯減少，相比1975～1991年，1991～1998年間枝城—大埠街段累計(jì)沖刷總量下降40%。1998～2002年間，長江流域遭遇強(qiáng)降雨、大洪水，由于過流量大、高水位持續(xù)時(shí)間長，河段內(nèi)沖刷量普遍增大，以宜昌—枝城段增幅最為明顯。

2003年三峽水庫蓄水運(yùn)用以后，壩下游河段來沙量大幅減少，河道出現(xiàn)自上而下的長時(shí)間、長距離沖刷［3-4，14］。在三峽水庫135～156 m的蓄水初期（2003～2008年），沖刷集中在宜昌—枝城段，其沖刷量占宜昌至新廠整個河段沖刷量的39%。2008年以后，宜昌—枝城段沖刷仍然持續(xù)，但累計(jì)沖刷強(qiáng)度的增幅逐年遞減，2019年宜昌—枝城段甚至首次出現(xiàn)自蓄水以來的泥沙淤積現(xiàn)象。與之相反，枝城—新廠段沖刷強(qiáng)度增大，其中枝城—大埠街段2008～2020年多年累計(jì)沖刷量是2002～2008年累計(jì)沖刷量的4.3倍，大埠街—新廠段則高達(dá)3.2倍，主沖刷帶逐漸向下游河段遷移。

3.2" 灘槽調(diào)整特征

3.2.1" 深泓形態(tài)調(diào)整

表1顯示出宜昌—新廠段的沖刷調(diào)整主要集中在1975～1991年葛洲壩獨(dú)立運(yùn)行期，以及2003年后三峽水庫運(yùn)行期。因此，選擇1975年，2002年，以及近期2019年的3套地形資料進(jìn)行對比分析。其中，1975年，2002年，以及2019年的地形分別代表了接近天然狀態(tài)、葛洲壩運(yùn)行影響下，以及三峽樞紐運(yùn)行影響下的長江沙卵過渡帶河道形態(tài)。

圖4顯示1975～2019年研究河段深泓線下切沿程變化，1975～2019年長江沙卵過渡帶及其毗鄰區(qū)域深泓調(diào)整明顯具有“兩頭大、中間小”的分布特征，宜昌和枝江河段深泓高凸位置河床相對穩(wěn)定，變幅較小，而宜都和沙市河段河床沖刷下切顯著。隨著沖刷的持續(xù)，深泓沿程起伏程度逐漸增加，局部區(qū)段深泓比降逐漸趨陡。

3.2.2" 斷面形態(tài)調(diào)整

為顯示1975～2021年來長江沙卵過渡帶不同時(shí)期不同河型的斷面變化特征，分別選取宜40、宜44、宜72以及宜61、董3、荊6斷面（位置見圖1）代表在葛洲壩以及三峽水庫運(yùn)行影響下彎曲、順直、分汊河段斷面尺度形態(tài)調(diào)整特征。圖5顯示，在葛洲壩施工以及獨(dú)立運(yùn)行期（1975～2002年），各河型沖刷均集中在平灘河槽以下，而高灘岸線沖淤變化不大。其中，宜40斷面主槽累計(jì)沖深約2.5 m，宜44斷面主汊平均沖深約3.9 m，宜72斷面的沖刷變形集中在凹岸近岸河槽，凸岸近岸河床沖刷程度較小。由此可見，無論是分汊、順直，還是彎曲河道，沖刷部位均集中在主泓附近。在三峽水庫運(yùn)行初期（2002～2008年），沖刷集中在枯水河槽以下，董3、宜61，以及荊6斷面枯水河槽過水面積均明顯增大。在三峽水庫運(yùn)行后期（2008～2016年），董3、宜61、荊6斷面枯水河槽過水面積持續(xù)擴(kuò)大。其中，宜61斷面因河床沖刷粗化基本完成，沖刷幅度較小，而荊6斷面左汊受人工采砂以及次飽和水流沖刷雙重影響，河槽沖刷擴(kuò)展明顯，過水面積急劇擴(kuò)大約9 018 m2，平均下切值高達(dá)9.26 m。

總體上看，1975～2008年，沖淤演變特點(diǎn)由天然情況下的淤積型轉(zhuǎn)變?yōu)椤皼_槽淤灘”，河床沖深位置集中在主槽附近。2008年以后，受沙卵過渡帶河床組成，兩岸基巖等邊界條件的制約，隨著時(shí)間推移，主槽附近河床趨于穩(wěn)定，河道沖刷變形集中在遠(yuǎn)離主槽的邊灘、支汊等部位。

4" 水動力變化特征

4.1" 洪水水面比降變化特征

水面比降的變化關(guān)系河道內(nèi)水動力強(qiáng)弱的調(diào)整，由于洪水出現(xiàn)頻次較少，基于實(shí)測大流量（40 000±2 000）m3/s下的各測站水位，點(diǎn)繪出沙卵過渡帶的洪水水面線沿程分布。由圖6長江沙卵過渡帶洪水流量（40 000 m3/s）與枯水流量下（6 000 m3/s）水面線沿程變化可見，相比于1966年的近自然情況，1975～2002年長江沙卵過渡帶的沿程水面線位置明顯下跌，但其形態(tài)相對穩(wěn)定，沿程起伏變化較小，在年際有往復(fù)變化趨勢。2003～2021年，新廠站水位的略微抬升導(dǎo)致沙市下游河段沿程水面線趨緩?？傮w上看，1955～2021年來水面線形態(tài)相對穩(wěn)定，年際間變化并不明顯。為進(jìn)一步定量分析水面比降變化情況，統(tǒng)計(jì)了不同區(qū)段在汛期8～9月的月均水面比降（表3）。

表3顯示，在近自然條件下（1965年），宜昌—新廠河段汛期平均水面比降基本為0.5～0.6，水面比降沿程緩慢降低。下荊江系統(tǒng)裁彎完成后，沙市下游水位的快速下降使枝城—新廠段水面比降增加（圖6），河道發(fā)生溯源沖刷。隨著河床平衡趨向性調(diào)整，枝城—新廠段河床比降逐漸趨緩，至1981年洪水水面比降已恢復(fù)至沖刷前狀態(tài)。1981～2002年，受葛洲壩

樞紐運(yùn)行影響，河段進(jìn)口宜昌站洪水位明顯下降，宜昌—枝城水面比降趨緩。2003年后因宜昌站水位抬升，宜昌—枝城水面比降呈增加趨勢，沙市—新廠段則受下游城陵磯水位頂托效應(yīng)影響，水面比降逐漸遞減。沙市上、下游洪水位的調(diào)整差異使得2020年河段上下游水面比降相差0.28。

4.2" 枯水水面比降變化特征

1965～1975年，宜昌—毛家花屋河段水面線形態(tài)相對穩(wěn)定，而下游毛家花屋—新廠河段受下荊江系統(tǒng)裁彎影響，水位沿程不均勻下跌，水面線形態(tài)變陡。1975～2002年，在下游河道裁彎引起的溯源沖刷以及上游葛洲壩樞紐運(yùn)行引起的沿程沖刷的聯(lián)合作用下，沿程枯水位呈現(xiàn)出枝城附近降幅最小、下游和上游降幅較大的特點(diǎn)。

隨著枝城至陳家灣間水位落差的逐漸增大，枝城—陳家灣河段水面線形態(tài)逐漸凸起，水面比降明顯增加。2003年以后，水位沿程降幅延續(xù)了1975～2002年的變化趨勢，2002～2021年間枝城—毛家花屋段各測站水位降幅在0.3～0.9 m間波動，毛家花屋—陳家灣段水位降幅則沿程增大，陳家灣處水位降幅達(dá)到2.8 m，陳家灣—新廠段各測站水位下降幅度和歷程幾乎一致，水面線位置近乎平行下降。

整體上看，區(qū)別于洪水沿程水面線隨時(shí)間接近平行下移的變化歷程，枯水位沿程下降幅度存在顯著差異，2021年毛家花屋和陳家灣間的水面落差已從1966年的0.6 m增加至6.2 m，水面比降增幅超1，枯水水面線明顯變陡。對比圖6（a）和（b）可以發(fā)現(xiàn)，枝城—陳家灣段汛期水面線沿程變化較平緩，而枯期水面線沿程變化急促，枯期水面比降顯然大于汛期水面比降。圖7顯示2010～2019年宜都—大埠街段水面比降與流量關(guān)系，區(qū)別于其他河段水面比降和流量的正相關(guān)關(guān)系，枝城—陳家灣段水面比降和流量間呈先遞減后遞增的非線性關(guān)系。

4.3" 水動力變化與沖淤調(diào)整互饋關(guān)系

長江沙卵過渡段水動力條件與水沙變化驅(qū)動下的河道沖淤特性緊密相關(guān)，一方面床沙粗化、河道形態(tài)調(diào)整直接影響水動力強(qiáng)弱和分布，另一方面水動力變化對床沙分選、形態(tài)塑造等產(chǎn)生重要作用。

對于洪水動力條件的變化特征，受下荊江系統(tǒng)裁彎和葛洲壩運(yùn)行影響，宜昌—新廠段進(jìn)、出口深泓下切（圖4），下游新廠站以及上游宜昌站水位依次出現(xiàn)了一定程度的降低（圖6），致使沿程水面比降調(diào)整（表3）。由此可見，2003年前洪水動力條件的變化敏感于河道形態(tài)變化。值得注意的是，宜昌—新廠河段雖歷經(jīng)了2輪沖刷，但床面粒徑粗化現(xiàn)象并不顯著。其中宜昌—枝城粗化程度較弱的原因可能包括：① 葛洲壩樞紐為低水頭徑流式電站，并不攔截細(xì)沙；② 大洪水期間葛洲壩水庫內(nèi)泥沙仍可沖刷出庫，淤積于枝城以上河段。枝城—新廠段則因床面沙質(zhì)覆蓋層足以抵御沖刷，床沙級配變化較小。2003年后，宜昌—新廠河段經(jīng)歷了新一輪的沖刷，床面粒度增加100倍以上，見圖1（b）。雖然沖刷強(qiáng)度大于蓄水前（1975～2002年），但是沖刷總量小于蓄水前的14 403萬m3，這意味著宜昌—枝城沖刷主要集中在三峽水庫運(yùn)行前，劉懷湘和徐成偉［5］也指出宜昌河段在葛洲壩水庫運(yùn)行時(shí)期就已基本沖刷至極限。在三峽水庫蓄水后河道普遍沖刷的背景下，長江沙卵過渡帶沿程部分測站水位出現(xiàn)了“洪水位不降反升”的現(xiàn)象，現(xiàn)有研究普遍將其歸因于灘地植被發(fā)育導(dǎo)致的河漫灘阻力增加，以及河床粗化和沙波尺度變化引起的床面阻力增加［12，18-19］。此外，下游城陵磯水位抬升的回水頂托［20］，也是導(dǎo)致同流量下新廠水位略微增加的原因之一。

圖6（b）顯示，無論三峽水庫蓄水前后，枯水水面線形態(tài)及其水動力條件與河道沖淤緊密相關(guān)，表2顯示枝城—大埠街段雖然比大埠街—新廠段距壩更近，但前者沖淤總量和年均沖刷強(qiáng)度均小于后者，這是因?yàn)橹Τ恰蟛航侄我月咽瘖A沙為主的河床組成構(gòu)成了多個高凸抗沖節(jié)點(diǎn)［13］，從而限制了沖刷幅度。隨著沖刷導(dǎo)致的河床比降增加（圖4）以及下游水位的持續(xù)下降，毛家花屋—陳家灣段的枯水面比降增加，水動力強(qiáng)度隨之增強(qiáng)。當(dāng)枯期水動力強(qiáng)度達(dá)到甚至高于抗沖節(jié)點(diǎn)位置床沙起動條件時(shí)，粗化卵石層破壞，卵石向下游輸移。受枯水動力條件逐年增強(qiáng)影響，2017～2020年毛家花屋附近已多次觀測到汛期卵石穩(wěn)定而枯期卵石輸移現(xiàn)象［4］，對防洪、通航和供水安全產(chǎn)生不利影響。

結(jié)合上游水沙條件變化以及洪、枯水期水動力調(diào)整（表3，圖6）可見，1981年前宜昌—新廠河段的沖刷調(diào)整主要由下荊江系統(tǒng)裁彎影響下洪、枯水期水位下降引起的溯源沖刷導(dǎo)致。1981～2020年間其演變特征則主要受上游次飽和水流引起的沿程沖刷以及枯期下游水位下降、河床沿程不均勻下切等引起的溯源沖刷聯(lián)合作用影響。其中，沿程沖刷強(qiáng)度隨著宜昌—新廠河段床沙粗化逐漸減弱，而溯源沖刷強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。然而，不同于下荊江系統(tǒng)裁彎時(shí)期枝城以下河段洪、枯水期皆沖，建壩后長江沙卵過渡帶溯源沖刷發(fā)生時(shí)間和位置局限于枯水期毛家花屋—陳家灣段（圖6）。

在三峽水庫運(yùn)行前（1955～2002年），受下荊江系統(tǒng)裁彎、葛洲壩運(yùn)行及水土保持等因素影響，長江沙卵過渡帶歷經(jīng)多輪沖刷，但在水流輸沙動力和河道形態(tài)的耦合調(diào)整作用下又多次恢復(fù)平衡。三峽水庫運(yùn)行后，次飽和水流下泄現(xiàn)象長期持續(xù)，當(dāng)前沙卵過渡帶主槽（汊）沙質(zhì)覆蓋層基本沖刷殆盡，形成粗化抗沖卵礫石層。隨著中枯水持續(xù)時(shí)間的增長及其水動力強(qiáng)度的增加，由下游水位下降以及河床沿程不均勻沖刷導(dǎo)致的溯源沖刷作用將持續(xù)增強(qiáng)。

5" 結(jié)" 論

本文基于大量實(shí)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)研究了變化水沙條件下長江沙卵過渡帶沖淤演變及水動力變化特征，主要結(jié)論如下。

（1） 1955～2021年長江沙卵過渡帶年徑流量變化較小，年內(nèi)流量過程于2003年后相對集中；年輸沙量于1982年和2003年發(fā)生2次銳減，減幅均超90%，分別是主體粒徑0.125～0.5 mm的沙質(zhì)推移質(zhì)和15～50 mm的礫卵石推移質(zhì)沙量銳減，以及懸移質(zhì)來沙減少導(dǎo)致。0.125～0.5 mm組分來沙量的減少導(dǎo)致沙卵過渡帶床面該組粒徑?jīng)_刷顯著，河道形態(tài)隨之調(diào)整。

（2） 從沖刷時(shí)間分布上看，宜昌—大埠街段沖刷主要集中在1975～1991年葛洲壩獨(dú)立運(yùn)行初期和2003～2008年三峽水庫試驗(yàn)性蓄水期；大埠街—新廠河段的沖刷調(diào)整主要集中在1966～1991年下荊江系統(tǒng)裁彎期以及2008年后的三峽水庫運(yùn)行期。從沖刷空間分布上看，1975～1991年長江沙卵過渡帶沖刷部位集中于平灘河槽以下，而三峽水庫蓄水運(yùn)行后，河道斷面調(diào)整特征轉(zhuǎn)變?yōu)椤盀┎劬鶝_”。隨著時(shí)間推移，主槽附近河床趨于穩(wěn)定，河道沖刷變形集中在遠(yuǎn)離主槽的邊灘、支汊等部位。

（3） 1981年前宜昌—新廠段的沖刷調(diào)整主要由下荊江系統(tǒng)裁彎影響下洪、枯期水位下降引起的溯源沖刷導(dǎo)致。1981～2021年宜昌—新廠段河床變形則主要受上游次飽和水流引起的沿程沖刷以及枯期下游水位下降、河床沿程不均勻下切等導(dǎo)致的溯源沖刷聯(lián)合作用影響。其中，宜昌—大埠街段沖刷強(qiáng)度隨著床沙粗化逐漸減弱，當(dāng)前沿程沖刷主沖刷帶已下移至大埠街以下，枯水期毛家花屋—陳家灣段溯源沖刷強(qiáng)度則逐漸增強(qiáng)。

（4） 1975～2021年，沙卵過渡帶洪水水面線形態(tài)相對穩(wěn)定，受河道沖刷、床面糙度增加以及洞庭湖頂托作用聯(lián)合影響，宜昌—枝城河段洪水比降略微增大，沙市以下洪水比降略微減?。皇芨咄箍箾_節(jié)點(diǎn)制約影響，毛家花屋—陳家灣段枯水位沿程不均勻下降，水面線形態(tài)趨陡，水面比降增幅超過1，枯水動力條件增強(qiáng)。

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（

編輯：江" 文

）

River evolution and dynamic adjustments of Changjiang gravel-sand transition in altered flow-sediment regimes

HE Zican1，2，3，GUO Xiaohu1，3，SUN Zhaohua2，QU Geng1，3，ZOU Yuxiong4

（1.River Research Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；" 2.State Key Laboratory of Water Resources Engineering and Management，Wuhan University，Wuhan 430072，China；" 3.Key Laboratory of River and Lake Regulation and Flood Control in the Middle and Lower Reaches of the Changjiang River of Ministry of Water Resources，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；" 4.Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract： Changjiang gravel-sand transition was located between the Three Gorges and Jianghan Plain，and its response to the altered flow-sediment regimes showed a significant implications for flood control，navigation，and the ecological health of the middle Changjiang River.Based on detailed field observations，we systematically examined the river evolution and dynamic adjustments of the gravel-sand transition in altered flow-sediment regimes from 1955～2021.The results indicated that the annual runoff exhibited minimal variation，fluctuating slightly between years，whereas the annual sediment supply underwent abrupt changes，with a sharp decline in bed-load supply in 1982 and in suspended load supply in 2003.Regarding temporal erosion patterns，significant erosion within the gravel-sand transition was most pronounced during 1975～1991，coinciding with the operation of the Gezhouba Dam，and at the early stages of the Three Gorges Reservoir operation from 2003 to 2008，with the erosion intensity markedly decreasing after 2016.Regarding spatial erosion patterns，the intensive channel erosion was primarily concentrated in the bankful channel from" 1975 to 1991.However，following the operation of the Three Gorges Reservoir in 2003，the erosion shifted to full-section down-cutting.As the bed material in the main channel became coarser，the riverbed became increasingly resistant to erosion，causing the intensive erosion to gradually shift to areas such as shoals and secondary branches away from the main channel.In the dammed Changjiang gravel-sand transition，erosion was driven primarily by the streamwise erosion from upstream to downstream induced by the clear erosive water released from the dams，and the headcut erosion from downstream to upstream caused by lowering downstream water levels and varying degrees of riverbed down-cutting.Despite the channel degradation，the flood flow level water surface profile remained relatively stable from 1975 to 2021，with a minimal inter-annual variation.The combined effects of riverbed down-cutting，bed surface coarsening，and backwater from Dongting Lake resulted in a slight increase in water surface slope during flood flows between Yichang and Zhicheng，and a slight decrease downstream of Shashi.Conversely，at low flows，the water surface profile steepened year by year.As the bed profile steepened and downstream water levels lowered，the local water surface slope increased，with an average slope rise of 1 in the Maojiahuawu to Dabujie region，thereby enhancing the low flow competence.

Key words：

deposition and erosion evolution； dynamics adjustments characteristics； Changjiang gravel-sand transition； Three Gorges Reservoir