长江干流宜昌站全沙特性分析

卵推
沙推
径 流
悬移质 ％
份
平均 输 比 平均输 比 平均径 比例 平均输 比 例／ 例／ ／ 例／ ％ 沙量／ 亿
２ ６ ．７ ２ １ ．９
２ ７ ．８
沙量／ ｔ ％ 沙量／ ％ 流量， 万 万ｔ 亿
３．９ ９
６７ ．７ ｌ ７ ０．３ ｌ ．ｌ ８９ ｌ．１ ６ １ ｌ．７ ４７ １．４ ０４
表 １ １８ ７０ 年卵推、 ９１ ￣４ 沙推、 径流殛悬沙各月平均值殛比例
月
２ 全沙特性
２１ 泥沙 来源及产 沙 原 因 ．
宜 昌断面上游 ６ ０ｋ ． ｍ为长 江葛洲 坝水 利枢 纽 ， 上游 约 ４ ４ Ｊ 长江三峡水利枢细工程 ， （ ｍ有 再上 为三峡地 区。因而宜 昌站悬 移质泥沙（ 年输 沙量 约为 ８ ％） 自三峡 地 区以上 金 沙江 和嘉 ３ 来 陵江 。强产沙 区主要集 中在金沙江 的下游 、 岷江下游 、 大渡河 中 游、 嘉陵江下 游及其支 流西 汉水 和 白龙 江 ， 有 约 １％ 的悬移 另 ０ 质泥沙来源 于三峡地 区以下 区间。这也说 明葛洲坝及在建 的三 峡水 利工程 对宜昌站的悬移 质泥沙的来量控制性不是很大 。 葛洲坝水利枢纽建成 前后 ， 卵石 和沙质 推移质 输沙率 有一 定的不同。建坝前 （ １８ 年 为界 ） 以 ９１ 沙推年平均量为 ３８万 ｔ卵 ０ ， 推年平均量 为 ６５ ．３万 ｔ建坝 后沙推年平均量 为 ８ ． 万 ｔ卵 推 ； １５ ， 年平均量 为 １４万 ｔ ． 。由此可 见 ， 葛洲坝工程蓄水后 推移质输 沙 率大大减少 ， 卵推量尤 为明显 。其 主要原 因是 葛洲坝水 库 的建
固定 ８ 根采样垂线 ， Ｙ ８—１ 用 ７ 型压差 式采样 器 ， 其采样 器效 率 系数采用原 型平 均效 率系数 ６ ．％（ １４ 适用范 围： 水深小 于 １ ０ｍ，
ｍ 水流有一定 的收缩 。 ，
ｌ 墨 Ｈ
断面月年平均 颗粒级配分析
藕
与流■建 立关系
得 出 月 年 沙 推 输 沙 率
得 出断面月年 日 推平 均颗粒级配
图 １ 断面全沙输沙率计算流程
葛洲坝枢纽于 １７ ９０年动 工 ， 坝轴线 在宜 昌断 面上游 约 ６ ０ ． ｋ 葛洲坝兴建后 ， ｍ， 河势逐步有 所改 变 ， 大江 、 江成 为航 道 。 原 三 江水 主要 从二江下泄 。 自三江下 引航道 口至 宜 昌港 左岸 ， 在宜 昌城区边滩（ 弯道 凸岸 ） 修建滨江公 园 ， 向江心推填 ５ ０ ０—１０ｍ。
长 江 千 流 宜 昌 站 全 沙 特 性 分 析
伍 勇 候 晓 岚
（ 江水利 委员会 长 江三峡水 文水 资源勘测局， 长 湖北 宜 昌 ４３０ ） ４ ００
摘要： 宜昌水文站是一个有百年历史的老站 ， 从建国初期该站就开始不同程度的收取全沙资料， 为长江中下游 防洪提供 了决策依 据 ， 别是在设计和修 建葛洲坝和 三峡水利枢 纽工程 中起 到 了重要 作 用。但 随着 全沙 资料 特
两者 结合 得 出 悬沙 不 同 粒径 组的 真 实 输沙
塞
流速小于 ２５ ／ ； ． ｍｓ 而卵石推移 质输 沙率采用 固定 ｌ 根采样垂 ） ２ 线 ， Ｙ４ 用 ６ 型软底 网式采样器 ， 其采样 器效率系数采用水槽 试验 数据换 算成 以 Ｈ ３ Ｓ 为标准的相对 采样 效率 系数 １％（ ０ 水深小 于
也伪 ¨瞄 ㈣
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和组成的变 。
现在 的 ７ Ｏ ， 也从 原来的 ０２３ 大为现在 的 ０５２ ～１月 ｃ 值 ． 增 ８ ． ； ０
卵石推 移 质年输 沙量 减少 幅度 为 ７ ． ％， ８ ６ 其量减 少 ５ １ ．３万 ｔ ，
２ ２ １ 年 内 变化 ．．
ｃ 值也相应增大 。这说 明全沙 年输 沙量 的年际变化 比年 内变
化 明显 ， 见表 ３ 。 利 用全 沙各项的年最大值和最小值 的比值也可 以说 明上述 道理 。另外全沙 与径 流量各 自年 际变 化也 不相 同 ， 据 Ｃ 根 值 及减量 幅度可 知变化从 大到小 的顺 序 为卵推 、 沙推 、 移质 、 悬 径
一～＝ 一一 一一 一 质 验
左汊主槽 下泄。下游 ２ ｒ 有虎 牙滩 ， 面从 １ ０ ０ｋｎ 江 ０ｍ变 为 ９ ０ ２ ０
始施测 悬移 质 输 沙 ，９４年 相 继进 行 了沙 质 推 移 质 测 验 ， １ ５ 但 １６ ９ ３ ９４—１７ 年间曾停止沙 推测验 ，９３年 又恢 复该 测验并 相继 １７ 开展了卵石推移质测 验 ， 一直延 续至今 。为满足 长江干 流大 且 型水利工程建设需要 ， 昌站 自 ２ 世纪 ７ 年代 以来相 继 开展 宜 ｏ ０ 了较为全面的全沙测验 。 宜昌站 自开始全沙测 验 以来 ， 大部分都 以直接 测定法 开 绝 展工作 。其 中 １ １ ９ 年以来悬移质输 沙率测验采用 固定 １ 根 采 ８ １ 样垂线 （ 多线 法采 用固定 ｌ 根垂线施测 ）用横式 采样器接垂线 ３ ， 定比混合法或全断面混合 法进行 测验 ； 沙质 推移质输 沙率采 用
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３ ４
人 民 长 江
２０ ０６篮
１０ｍ的边滩 裸露 ， ０ 高程 ４ ２ｍ以上为混凝土护岸 ； 右岸陡峭系基
岩， 深槽偏右 。
占总量 比例 可忽 略不计 。但 各项在 年 内变化 以卵推最 为集 中 ，
悬移质 和沙推次之 ， 只有径 流量较其 他分 散。这也说 明了只有 水流较 大时才能促使 卵推运 动 ， 一般情 况下就 只有悬 移质 和小 粒径沙 推运动 ， 见表 １表 ２ 、
３ 流 速 小 于 ４ ０ｍ ｓ。 ０ｍ， ． ／）
得出断 面月年 沙推平均颗粒级配
利用 过程 线得出 月 年卵推输沙率
推移质输沙率经过修 正爱 因斯 坦方法对 部分实测资料进行
验证 ， 总输沙率误差均 在 ４ 一 ％ 以内 ， ％ ５ 但粗 粒径误 差要 大 一 些， 且误差带有一 定的系统 性。主要 原因是 采样效率 与粒径 的 大小 、 分布等多变量成 函数关 系。图 １ 为全沙输 沙率 测验 与计 算流程示意图。
１２ 测验 河段 ．
宜昌水文站测验河段位 于三峡 出 口下游 ８ ｒ弯道 下首 ， ｎ ｋ 测 验河段约 ３ｋ ｒ ｎ尚顺 直。右岸 为低 山丘 陵区 ， 岸为 宜 昌市城 左 区。河宽 ７０—１１０ｍ， ０ ０ 河岸 较稳 定 ， 近百年来平 面形态未 发生 大的变化。长江出南 津关后 ， 因葛洲坝 、 西坝两心洲而形成三汊 河道 ， 主槽位于右岸 ， 支汊在流 量 ２ Ｉ ／ 时开始分 流 ， ０（ ３ ｓ Ｏ 最大
系列的不断增长 ， 沙特性有何 变化 ， 全 收集资料的手段 有没有改进 ， 别是 两座 巨型水利枢纽的兴 建． 特 对全 沙特 性有无改 变？针对以上 问题刺 用宜昌站资料 ， 分析全沙 多年来变化规律 。 关 键 词： 全沙；径流 ；输沙率 ； 粒径 ； 特性 ；宜昌站 ；长江
文献标 识码 ： Ａ 中图分类号 ： Ｖ ４ Ｔ １１
收稿 日期 ：０５ ０ ３ ２０ —１ —１ 作者简介 ： 伍
１ ３ 测 验 断面 ．
宜 昌站横断面形态 呈偏 “ ” 。左 岸 （ 占河 宽 的 ２３ 较 ｕ型 约 ／） 平坦 ， 为卵石 夹 沙河 床 ， 冲淤 变 化 的主 耍部 位 ， 水 时 有约 是 低
勇， 长江水利委 员会 水文局 长江三峡 水文水资源勘 测局 ， 男， 工程 师。
２２ 输沙 量的 变化 ．
宜 昌站 自开始全沙测验 到 １８ 年前后 ， 沙量等主要 受天 ９１ 输 然情 况影响 ；９ １ 葛洲 坝水 利枢 纽 蓄水 运行后 ， 昌站全 沙 １８ 年 宜 量及粒径均受到该枢纽 的影 响。因此 ， 输沙 量的年 内变化 和年 际变化可分为建坝前和建坝后两个不 同时期来对 比分析。
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第 ３ 卷 第 ４期 ７
２ ００６年 ４ 月 文 章 编 号 ：０ １ １９ ２０ ）３ ０ ３ —０ １０ —４７ ｛０６０ — ０３ ３
人 民 长 江
Ｙａ ｇｚ Ｒ ｖ ｒ ｎ ｔｅ ｉｅ
Ｖｏ ． ７ Ｎ ． １３ ， ｏ ４ Ａ ｌ ， ２０ ０６
流量 。
成改变 了原 天然河道水 力因 素之 间的关系 ， 削弱 了推移 质 自身 舶
０ ０ ０ ０ 。 ０ ０ ０ 。 。 。 ０
咖００
。 ０ 。 ０
６．２ ０
下泄能力。三峡工程 开工以后 ， 断面全沙量进 一步减少 ， 出 枯季 ３．７ ９ 现了过去从未有的清水下泄现象 。 产沙原因主要有以下几个方面： 降水因素， ① 降水作为本 衰 ２ ９ １ ２０ 年卵推、 １ — Ｏ ４ ８ 沙推、 径流 及悬沙多年平均统计值 地区产沙的原动力 ， 是影 响三峡地 区及 以上 流域产沙 的十 分重 要的因素之一 ， 是反映在 降水强度 、 特别 降水 时间 、 降水量 的大 小及区域分布上各不相同。 当流域 内长期干旱 、 蒸发量较大 、 土 蚰 剪 ｍ ｍ ｍ 劢 孵 舵 醴 ∞ 质疏松时 ， 旦 降水就 会 产生 较 多沙 量。② 流域 内下垫 面情 一 况 ， 面主要是 指流域 内土质结构 、 下垫 植物覆盖率等情况 。三峡 区间 以上 大部分为 山区 ， 结构较 为复杂 ， 土壤 岩性不 断变化 ， 啪仰 蛳 ｍ 特 ｍ刚 别是土壤 的植物覆盖率 不断 减少 ， 造成 了大量 的水 土流失 。③ 人类 因素 的影响 ， 随着社会 的发展 ， 经济 的进 步 ， 流域 内生 活的 ２２ 人们也不断意识到改造 自然 的重要性 ， 由于文化落后 、 想闭 ２． ． 年 际 变 化 但 思 塞， 到处乱砍滥 伐 ， 开荒种 地 ， 特别 是近 １ 来 ， 础建设 的增 ０ａ 基 由于长江葛 洲坝水利枢纽的兴建 和运行 ， 从多年来看 ， 昌 宜 瞄 薹 ｝ 研蛳 ｝薹 吣 盥 研蚴 晰 多， 使原有 的生 态平衡遭 到破 坏 ， 旦大面 积降水 ， 一 势必造 成沿 站全沙 量有 了很 大变化 。具体来说悬移质输沙量建坝后 比建 坝 ｍ 目 江两岸的沙土大量涌入长江 ， 增大全沙量 。④ 葛洲坝和 三峡工 ： 减少了 Ｌ ． ％， 前 ｎ １ ９ 减少量约 为 ０ ８ 万 ｔ Ｃ 值 由原来（９ １ ６ ．７ ， １８ 年以 嘶 阱 ： 兮 蚰 盯 ∞ ： 。 程 的影 响 ， 由于 “ 两坝” 的建 设 ， 围填 、 开挖 频 繁 ， 工程大 量 的弃 前 ） ０１ 增大为 ０３８沙质推移质年输沙量减少 了 ７ ．％， 的 ． ４ ９ ． ； ８ ３５ 渣， 不稳定水 流对沿江松散 岸壁 的冲刷 ， 也造成 了长 江河道 沙量 减少量约 为 ２６ ｔ 沙量 由原来 主要 集 中在 ６ ９月推迟 到 ２万 ， 且 —