发布时间 : 星期六 文章三峡建成后对下游河床演变的影响更新完毕开始阅读d0fcd90ce2bd960590c67737
4.2.1 冲刷量影响岸壁稳定
下荆江河段无论是冲刷量还是冲刷强度都是最大的河段(见表1)。该河段的平均冲刷深度为5.3m，预计局部最大冲刷深度定比上荆江的13m大，而下荆江新生洲滩上层土厚为3～12m，因此，局部冲刷将达到抗冲性差的沙层，如果局部冲刷坑靠近河岸 ，将使岸壁必然失稳而崩塌。下荆江中石首、监利枯季水位下降分别为3.29m、3.03m(见表2)，是枯水位下降最大的河段，可见该河段是冲刷最强的区域。如果冲刷深度与水位降低值按2∶1粗算，该河段平均冲刷深度大约为6.1～6.6m，局部冲刷深度应远大13m，这将对河岸 稳定具有很大威胁，因此本河段为河岸最不稳定的河段。
下荆江裁弯全河段发生剧烈反馈调整。1984年开始实施河势控制工程，金鱼沟至荆江门已得到初步控制，但石首、监利以及熊家洲至城陵矶河段，河势仍未稳定。石首河段岸线崩塌尚未得到控制，监利河段右汊深泓逼近乌龟洲右缘，岸线仍有崩塌。三峡蓄水运用后水位下降幅度较大，下荆江冲刷过程中 的河势调整、岸壁崩塌剧烈，更须高度重视。
4.2.2 对下荆江河型变化的预测
下荆江输入能量的增加，除了含沙量减小使有效能量增加外，因三口分流量减少，使下荆江流量增大，由于河床易冲，因此下荆江河段无论是冲刷总量或是冲刷深度，均为冲刷最强的河段。对于因三口分流量减少而使下荆江流量加大，对河段的横向变形的影响，是人们十分关注的问题。1967年至1972年，由于下荆江先后裁了三个弯道，使河道发生冲刷而降低了上游水位，从而减少三口的分流量。继而因分流量减少又使分流口门后面的分流水道萎缩，而使分流量进一步减少。表3为三口分流分沙变化趋势，由表可见，自1967年下荆江开始裁弯至90年代末，三口的分流量由1352亿m降到699亿m，分沙量减少了一半左右，水量占枝城的百分比由29.7％降到15.7％，沙量也由35.9％降到19％。其中藕池口减少最多，松滋口影响最小。表3中藕池口的水沙量裁弯前分别为652亿m和1.22亿t，居三口之首，占枝城份额较大。目前水沙量已减少到189亿m和0.324亿t，为原水沙量的2／7，占枝城份额亦甚少。由此可见：①下荆江系统裁弯后三口分流分沙量仅存一半，三峡运行后三口汛期水位下降仅0.7～1.5m，分流分沙量仅部分减少，因此从总量而言，三峡运行后下荆江水沙增加的量比裁弯小；②由一维数学模型成果可见，三峡运行后上荆江的比降增大，占三口分流份额小的藕池口水位下降最多、受影响最大，而水沙量最大的松滋口，冲刷后口门水位下降最少、影响最小。由此可见，冲刷对三口分流总量的
3
3
3
3
影响不大，因而下荆江增加的流量较少。同时因水库调度，流量过程趋均匀，大流量出现的几率甚少，即对河床变形影响大、引起河道剧烈变化的大流量出现次数甚少，因此河型不致发生大的变化。
表3 三口分流分沙变化表
Table 3 Variation of flow_sand diversion in the three inlets
分流口
1955～1966年 1967～1972年 1973～1980年
1981～1998年
3
沙量/万
333
水量/亿m 水量/亿m 沙量/万t 水量/亿m 沙量/万t 水量/亿m 沙量 /万t
t
松滋口
491
5430 9.8 2 420 4.3 12 200 21.8
446 10.2 186 4.3 391
4850 9.6 2110 4.2 7 250 14.4
428 9.6 160 3.6 247 5.6
4710 9.2 1 940 3.8 4 430 8.6
377 8.5 133 3.0 189 4.2
4 440 9.0 1 640 3.4 3 240 6.6
占枝城/％ 10.8 太平口
210
占枝城/％ 4.6 藕池口
652
占枝城/％ 14.3
三口合计 1 353 占枝城/％ 29.7
20 050 35.9
1 023 23.6
14210 28.2
835 18.8
11 080 21.6
699 15.7
9 320 19
注：引自长江水利委员会水文局“长江中游典型河段河床演变趋势及机理研究”
从能量的观点分析，在相同流量下冲刷后的比降比天然状态减小，由于河床粗化，糙率系数n增大，则流速V减小，挟沙能力相应降低，而近坝段的清水下泄状态因长距离的恢复含沙量有所增加，水流的有效能量增加。随着上游来沙量逐年接近于天然状态，使下荆江河道趋于稳定。同时下荆江在冲刷调整过程中，已因进口段冲刷大于出口段，使比降减缓甚多，由原来的0.32减小到0.267，接近武汉河段的比降。这一要素已对能量耗散做出贡献，不致再继续减小比降，
可见下荆江不会“更加蜿蜒”。总之，下荆江在冲刷下切时，横向扩展、岸壁崩塌不可避免，冲刷达到平衡后因比降大幅度 调缓，河型不致发生大的变化，总体河势将趋稳定。
4.3 堤防的稳定性
荆江两岸的大堤是千余年逐渐形成的，堤基、堤身隐患甚多，时有崩岸发生。最高洪水位较堤内地面高出10m以上，对大堤内的保护区构成很大威胁。尤其沙市、郝穴两河段大堤临江，堤外滩窄或无滩，从堤顶到江底达40余米之高，形势十分严峻。由于荆江大堤的重要性和险要形势，近50年来，特别是1998年大洪水以后，国家耗费大量人力物力，控制荆江河势、加固堤防，使之得到很大改善，但河段险要态势并未根本改变。但是护岸工程并不是铜墙铁壁，更不会一劳永逸，护岸工程是由散粒体组成，在大流速作用下，岸坡上有些石块被冲走或滚向深槽，使之变陡而崩岸，时有已护岸壁发生崩岸的情况。因此，在坝下游强冲刷期，河床平均冲深3.5～5.3m，局部冲刷最 大达13m以上的情况下，河岸的稳定性受到很大威胁，已护岸段也难以确保安全，崩岸将是不可避免的。特别是沙市、郝穴两险段均在沙市至石首比降增大的河段内，该两河段大堤临江，堤外滩窄或无滩，十分险要，务须认真做好抢险措施。总之，荆江河段在三峡枢纽运行后，具有横向变化的条件，岸壁受到影响，须严加监测以求防范。
综上所述，三峡枢纽运行后，坝下游将发生剧烈的冲刷，荆江河段首当其冲。除河床冲深外，横向摆动、岸壁失稳是不可避免的，特别是沙市至监利，将是多事之段，须制定抢险措施并做好有关准备，其中沙市～石首因比降增大，有效能量增加，潜在危险较下荆江大，同时沙市、郝穴两大险段又居其中，应予以高度关注。下荆江河段因比降减少较多，不致更加蜿蜒。鉴于三峡运行后，荆江河段冲淤变化剧烈，特别是有些河段险要态势并未根本改变，因此必须加强科学研究，注重原型观测，制订科学的综合治理规划，并在规划的指导下进行治理，以实现标本兼治。
参考文献：
［1］骆承政，乐嘉祥.中国大洪水［M］.北京：中国图书店，1996，387-433.
［2］R._L.Yin,D._X.Shen，and Z._G.Che,Disasters and Environmental Ma nagement in the Dongting Lake Lowlands,Lowlannd Technology International,2993,Vo l.5 No.30-36. ［3］长江水利委员会.三峡工程建成后长江中下游防洪形势和对策研究阶段报 告［R］.长江水利委员会，2003.2.
［4］卢金友.三峡工程下游河床冲刷对护岸工程的影响［J］.人民长江，2002 ，33(8)：23-25.
［5］Yang，C.D., and Song, C.S.,Theory of minimum rate of energy dis sipation, .J.Hyd.Div.,Amer.Soc.Civil Engrs.,1979,105(HY7):769-784. ［6］倪晋仁，王随继.论顺直河流［Ｊ］.水利学报，2000，(12)：14-20.
［7］孙东坡.河流系统能量分配耗散关系的分析［Ｊ］.水利学报，1999，(3) ：49-53. 收稿日期：2003-07-09
基金项目：国家自然科学基金会与长江水利委员会联合资助的重大项目(50 099620) 作者简介：殷瑞兰（1939-），女，教授级高工，主要从事河流泥沙及防洪减灾研究。