三峡水库蓄水运用初期长江中下游河道冲淤响应

泥沙研究

2005年10月Journal of Sediment Research第5期

三峡水库蓄水运用初期长江中下游河道冲淤响应

戴仕宝1,2,杨世伦1,赵华云1,李明1

(11华东师范大学河口海岸国家重点实验室,上海200062;21滁州学院地理系,安徽滁州239012)

摘要:根据来自长江水利委员会的2003年三峡水库蓄水前后出(入)库水沙变化的逐日数据(2003.5.25-

6.12)以及长江中下游2003年和多年平均的干支流测站数据,本文对三峡水库蓄水初期长江中下游河道冲淤

响应进行了初步研究。三峡水库蓄水后,拦沙作用十分明显,仅2003年6-12月份,水库淤积泥沙即达1124亿t。由于泥沙被水库拦截,其下游各站输沙量均降低,河道沿程普遍发生冲刷(除监利至螺山段外)。各江段冲淤响应表现不一,从宜昌至监利冲刷量逐渐减小,监利至螺山段淤积,而从螺山到大通冲刷量逐渐增大。宜昌站至大通站间长江河道2003年总冲刷量为01798亿t,比预测值小。三峡水库蓄水运用后长江河道冲淤形势发生的变化将对长江中下游环境带来一定的影响,加强及时的监测与研究十分必要。

关键词:三峡水库;长江中下游;河道冲淤;洞庭湖

中图分类号:TV142文献标识码:A文章编号:0468-155X(2005)05-0035-05

1引言

三峡工程运用后将对长江中下游产生何种影响一直是人们十分关注的话题。三峡工程委员会曾专门立项对此进行研究,一些研究者也曾撰文进行了分析与预测[1~3]。就三峡工程对长江中下游泥沙的输移将产生的影响,三峡工程委员会得出的基本结论是:三峡建坝后,枢纽下泄水流的含沙量明显减少,坝下游河道将经历较长时期的冲刷-平衡-回淤过程。水库运用初期1-12年内,下泄悬沙量约为入库悬沙总量的32%,平均每年下泄悬沙量约1168亿t,中下游河道平均每年约冲刷泥沙1183亿t,每年输送到长江入海口的泥沙量为316亿t,约占大通水文站多年平均年输沙量4168亿t的77%[4]。2003年6月,三峡水库正式蓄水运用。从2003年的实测数据看,预测与实测之间差距甚大。如大通站的年输沙量的预测值为316亿t,而2003年的输沙量实测值仅为2106亿t,差距之大出乎预料,因此及时开展这方面的研究显得非常必要。虽然前述的预测值是水库运用初期的平均值,但就一般而言年际之间的差距应该不是太大,所以可以认为预测与2003年的实测值之间的差距是显著的。前人曾对长江上游[5]和中下游泥沙输移[6]及河道冲淤做过一定的研究,但是由于长江流域面积的巨大、流域地貌过程的复杂性以及人类活动的干扰等原因[7,8],很多问题还有待进一步的深入研究。特别是,由于三峡工程的建设,将从根本上改变长江中下游泥沙的平衡状况。本文将主要从与长江多年平均输沙情况对比的角度,以2003年实测值为依据,对三峡水库蓄水初期长江中下游河道冲淤响应进行初步的研究。

2研究区域和资料来源

本文主要研究三峡水库蓄水初期长江中下游宜昌到大通之间河道的泥沙输移及冲淤变化特征。在

收稿日期:2004-12-09

基金项目:国家重点基础研究项目(973)课题(2002CB412407);国家自然科学基金(40076027);安徽省高等学校青年教师科研资助计划项目(2005jq1129)

作者简介:戴仕宝(1970-),男,安徽芜湖人,副教授,在职博士生,主要从事自然地理研究.E-mail:daishi bao@s

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此区间,长江除承接了上游干流的来水来沙外,还有洞庭湖四水、汉江和鄱阳湖流域的支流汇入。其中洞庭湖对调节长江干流的水沙起着重要的作用。本文的研究将不考虑区间上述支流流域外的来水来沙情况。

图1 三峡蓄水前后(5月25日-6月12日)

清溪场和宜昌站输沙率Fig.1 Sedi ment flux of Qingxichang and Yichang station around the i mpound ment of Three

Gorge Dam(25M ay~12Jun)本文的数据来源主要有三个方面:一是本文作者收集的

资料,包括来自长江水利委员会的1954年以来的长江中下游

干支流水文站的水沙资料和三峡水库蓄水前后2003年5月25

日-6月12日清溪场站和宜昌站的监测资料等;二是来自5中

国河流泥沙公报6(2000-2003年)的数据资料;三是已发表的

各种论文论著文献资料。

3 结果和讨论

311 三峡水库蓄水前后下泄水沙的变化

图1是根据三峡水库蓄水前后2003年5月25日-6月12

日清溪场站和宜昌站实测流量和含沙量绘制。由图可见,从5

月28日开始水库的拦水截沙作用即开始出现,随后下泄水沙

逐步减少。至2003年6月10日,三峡水库蓄水位达135m,此

后下泄水沙迅速增加。由图1显示的两个特点十分引人关注:

一是从5月28日开始水库的拦水截沙作用开始出现后泥沙被

拦截率迅速增加,至5月31日拦沙率已达90%。此后拦沙率

几乎一直维持在此水平之上,6月8-9日甚至达99%。6月8

日以后拦沙率开始下降,但至6月12日拦沙率依然达68%。

二是,清溪场站6月8日前后输沙率有一明显峰值,但经水库拦截后,在宜昌站这一现象已不可见。这种水库对泥沙峰值

的调平作用将对下游水沙变化带来很大影响。历来长江泥沙输移的特点之一是丰水多沙,枯水少沙。由于水库的调节作用,在洪季时水库下游河段将在某些时段呈现丰水平沙(或少

沙)的状况,这一水沙条件的变化必将对下游河道造成一定的影响。

图2 2003年6-9月寸滩和宜昌站输沙量以及其区间的泥沙淤积Fig.2 Sediment discharge at Cuntan and

Yichang station and the sedimentation in the Three Gorges Dam from June to October in 200352003年长江泥沙公报6显示,2003年三峡水库蓄水后的7个

月(6-12月)淤积泥沙即达1124亿t,为宜昌站该年输沙量(01976

亿t)的1127倍。图2是根据52003年长江泥沙公报6数据计算绘

制而成。由图可见,除10月份外,6-9月月平均泥沙淤积均在

012亿t 左右,此4个月的泥沙淤积之和即达1亿t 左右,拦沙率

为49%。需要说明的是,52003年长江泥沙公报6提供的1124亿t

数据是根据输沙平衡法计算了清溪场(入库)和黄陵庙(出库)两

站之差得出的,而图2的计算依据是寸滩和宜昌两站的输沙量,二者稍有区别。在寸滩以下入库的支流主要为乌江,其2003年的6-9月输沙量之和约为0112亿t 。三峡大坝距离宜昌尚有约40km,2002年12月至2003年11月河道(包括葛洲坝水库)冲刷量

为0108亿m 3(52003年长江泥沙公报6),如以沉积物密度为1132@103kg P m 3计算的话[9],冲刷量为01106亿t 。两相比较,本文计算的4个月的泥沙淤积值(约1亿t 左右)与实际的淤积量应该差距不大。

2003年寸滩站和武隆站合计年输沙量为212亿t,宜昌站为01976亿t,如以上述两值分别代表入库和出库的泥沙,则2003年三峡水库的拦沙率为56%。2003年寸滩站年均含沙量为0161kg P m 3,宜昌站为01238kg P m 3,出库径流含沙量下降了61%。比较起三峡委的预测,水库的实际拦沙率要小于预测值。36