长江荆江河段沙市三八滩演变机理分析

收稿日期:2005-12-28;修回日期:2006-05-10

基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2003C B415203)

作者简介:彭严波,女,长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局,高级工程师。

文章编号:1001-4179(2006)09-0082-02

长江荆江河段沙市三八滩演变机理分析

彭严波　段光磊

(长江水利委员会荆江水文水资源勘测局,湖北荆州434000)

摘要:三八滩位于长江上荆江沙市河弯,所在荆州市是长江中下游重点防洪城市。近年来,特别是1998年大水

后,三八滩滩体及主支汊演变剧烈,对下游河势产生了较大影响,引起泥沙专家广泛关注。依据沙市河段近40a 水沙资料和地形成果分析,表明三八滩汊道段断面过流面积、三八滩特征值与河段来水来沙具有良好的相关关系。三八滩的演变主要受河段中高水出现时间和来沙影响。分析表明,连续丰水多沙年三八滩淤积,连续枯水少沙年冲刷,且含沙量的变化是主要因素。下荆江系统裁弯、葛洲坝水利枢纽运用、沮漳河改道及荆州长江大桥建设对三八滩演变也有一定影响。三峡水库蓄水后较长一段时期内,若上游过渡段河势不出现很大变化,三八滩在目前基础上将难以大幅淤长。关　键　词:河道演变;机理;分析;三八滩;荆江河段中图分类号:T V147 文献标识码:A

1　三八滩演变概况

沙市河弯位于长江上荆江河段,上距葛洲坝水利枢纽约

140km ,为长江流经江汉平原的微弯分汊河段。1966、1969年,河段下游下荆江实施了上车湾、中洲子人工裁弯,1972年发生了沙滩子自然裁弯。

沙市河弯地处江汉平原西南部,其地质组成为第四系沉积层,基岩以上为砾—砂—土三元结构。河弯凹岸岸线已受护岸工程控制,凸岸局部地段岸线受人工控制,大部分为土、砾、砂结构;三八滩为砂、砾二相组成;河床质主要由中细沙组成(0.1～0.5mm )。

沙市河弯平面形态为两头窄、中间宽的微弯分汊型。见图1。1966年以前,沙市河弯处于自然状态,河段有冲有淤,洲滩随主流线和来水来沙的变化而演变。多年来,沙市河弯平面形态基本稳定。河势变化主要表现为主流线的摆动和洲滩的消长。

三八滩位于沙市河弯中部,1900年以前尚未出现,1925年以前为散乱的江心滩,1933年左右基本形成完整的江心洲形态,1950年前称为新窖金洲。1950年初期三八滩洲顶高程达38m (吴淞基面),故称三八滩。

多年来三八滩有冲有淤,总的呈冲刷萎缩的态势。其总的变化趋势是滩长缩短、面积缩小。滩顶高程从1960～1998年呈缓慢淤高之势,从36.8m 逐渐淤高至42.7m 。1998年后随着高滩部分的冲刷萎缩。至2004年,顶高降至36.8m 。

1966～2004年,三八滩分汊段以冲滩为主。左汊槽位较稳定,右汊的口门至中部段槽位多年来左右位移,位置不稳定。多数年份左汊分流比大于右汊分流比,左汊为主汊;当枯季流量小

于5000m 3Πs 时,右汊分流比大于左汊分流比而成为主汊

。

图1　三八滩汊道段河势

2　三八滩演变机理分析

由于三八滩汊道段两岸修建了堤防,岸线稳定,因此,河床

变化主要体现在三八滩及其两汊的冲淤变化。

天然河流的演变是由多方面极其复杂的因素决定的,其中河段进口的来水来沙条件是一个决定性因素。

考虑到流量及沙量对洲滩影响较大,故应用沙市水文站实测的1965年后的水文泥沙资料地形资料,分析汊道段断面过流面积、三八滩面积、滩宽等变化与较大流量持续时间、含沙量之间关系。

另外,分析上游过渡段河势变化及人类活动影响。考虑到河床变形滞后于水沙变化,断面及三八滩特征值采用各时段末

第37卷第9期人　民　长　江

V ol.37,N o.9

2006年9月

Y angtze River Sep.,　2006

资料。

根据以往研究,沙市河段造床流量约20000m 3Πs ,主要考虑

到流量造床作用,故选取大于20000m 3

Πs 流量天数。

2.1　汊道段过流面积变化与来水来沙关系

由于三八滩汊道断面形态为“W ”型,两岸修建了堤防,河床变化主要是三八滩的变化,所以汊道横断面过流面积的变化可从侧面反映滩的变化。统计1967～1970、1971～1975、1976～1980、1981～1987、1988～1991、1992～1993、1994～1996、1997～1998、1999～2002、2003～2004年(以下同)10个时段平均每年出

现20000m 3Πs 以上流量天数T (d )、年平均含沙量S (kg Πm 3

)及时段末河段出现20000m 3Πs 流量时汊道段荆40、荆41和荆42断面平均过流面积,点绘关系图,见图2

。

图2　三八滩汊道过流面积与水沙关系

图2表明,中水期三八滩汊道断面过流面积与较大流量出现时间、含沙量有一定关系。

由图2知,中高水持续时间越长、含沙量越大、汊道断面过流面积减小;反之,过流面积扩大。且含沙量的变化比中高流量持续天数更敏感。由于汊道段断面面积的变化主要反映在洲滩

变化,所以可以推论连续丰水多沙年三八滩淤积,连续枯水少沙年冲刷。特别是含沙量的变化是主要因素。

2.2　三八滩滩宽、面积、体积与来水来沙关系

统计上述时段Q >20000m 3

Πs 年平均出现时间T (d )、前

时段年平均含沙量S (kg Πm 3

)与时段末三八滩30m 等高线滩面

积A T (km 2)、平均宽度B T (m )之间建立相关关系,见图3和图

4。上述2图表明,它们相关关系良好,可以表示为:

A T =0.846e 0.0375x

,X =T 3S

1.5

R 2=0.884

(1)B T =576e

0.022x

,X =T 3S

1.5

R 2=0.758

(2)

由式(1)、式(2)可知,河段含沙量越大,中高水持续时间越长,三八滩面积增大,滩宽扩大;反之缩小,而含沙量的变化影响更大。可以认为,连续丰水多沙年三八滩淤积,连续枯水少沙年冲刷。由于三八滩高程较高,低水不上滩,对三八滩演变影响有限,所以中高水上滩后,含沙量较大时,滩顶淤积。

2.3　上游河势变化及人类活动的影响

1967～1972年,下荆江先后发生了中洲子、上车湾、沙滩子3

处裁弯,缩短河长流程约78km ,导致上游河段比降增大,水位下降,四口分流减少,荆江泄量加大;1981年葛洲坝水利枢纽截流后一段时期,下游河道冲刷。以上人类活动对沙市河弯一定时段内的河床深槽冲刷及水位下降有较大的影响。

1993年初沮漳河出口上移至马羊洲右汊出口处后,新出口

加大了长江水流的顶托作用,促使主泓线向南移动。1993年以来,太平口南泓流量加大,河槽发生持续性冲刷,并将太平口心

滩冲刷切割下移。太平口过渡段主流线由北转南南,主泓由原来的沿左岸(左汊)一直向下游转变为由右岸逐渐向三八滩北岸过渡,三八滩洲头就受到冲刷,逐渐萎缩下移。

杨家脑至滩头约10km 河段开采江砂频繁,特别是陈家湾附近靠右岸采砂(卵石)、滩头采砂(沙质)对过渡段和汊道进口段深泓走向有一定影响。

1998年3月,横跨三八滩中部的荆州长江公路大桥动工兴建,局部桥墩有小范围的壅水和绕流冲刷,对三八滩演变有一定影响

。

图3　三八滩滩宽与T 、S

的关系

图4　三八滩面积与T 、S 的关系

3　三八滩演变趋势分析

上述分析结论表明,三八滩演变主要受河段来水来沙影响,

且演变过程具有滞后性。2003年6月三峡水库蓄水后,下泄沙量大幅减少,流量过程基本保持不变,根据式(1)和式(2),三八滩面积和滩宽减小。所以,若上游过渡段河势不出现很大变化,三峡水库蓄水后较长一段时期内,三八滩在目前基础上将难以大幅淤长。

4　结语

依据沙市河段近40a 水沙资料和地形成果分析,表明三八

滩汊道段断面过流面积、三八滩特征值与河段来水来沙具有良好的相关关系。三八滩的演变主要受河段中高水出现时间和来沙影响。

分析表明,连续丰水多沙年三八滩淤积,连续枯水少沙年冲刷,且含沙量的变化是主要因素。下荆江系统裁弯、葛洲坝水利枢纽运用、沮漳河改道及荆州长江大桥建设对三八滩演变也有一定影响。

三峡水库蓄水后较长一段时期内,若上游过渡段河势不出现很大变化,三八滩在目前基础上将难以大幅淤长。

(编辑:刘毅)

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