三峽水庫135～139 m蓄水階段萬州—李渡河段床沙粒徑變化特性

楊勝發(fā)，王 筱，胡 江

（重慶交通大學河海學院，重慶 400074）

三峽水庫135～139 m蓄水階段萬州—李渡河段床沙粒徑變化特性

楊勝發(fā)，王 筱，胡 江

（重慶交通大學河海學院，重慶 400074）

從2003年6月—2006年9月三峽水庫庫水位按135～139 m方式運行（枯水期壩前水位139 m，汛期壩前水位135 m），其回水末端位于涪陵李渡附近，常年庫區(qū)在豐都以下。分析了該階段蓄水期三峽庫區(qū)原型觀測資料，研究了萬州—涪陵李渡河段床沙沿程變化特性及淤積物的級配組成，由該河段的床沙粒徑變化分析其泥沙基本運動規(guī)律，從而對該河段以至于三峽庫區(qū)的泥沙運動規(guī)律有一個初步的認識。

三峽水庫;床沙;淤積物;泥沙運動

三峽水庫蓄水運行后的泥沙淤積問題一直是各方面關注的重要問題，它不僅關系到三峽水庫的調(diào)度運行及安全營運，也關系到水庫運行后庫區(qū)航道的通航條件［1］。所以，從三峽水庫處于論證階段開始，泥沙問題就作為最重要的問題之一被多方面論證，并獲得了大量的成果［2-4］。這些成果有通過理論分析獲得，而更多的則是通過物理模型及數(shù)學模型獲得的?？傮w來看，各家研究單位對于三峽水庫泥沙問題的基本結(jié)論是一致的［5-6］。但是限于三峽泥沙問題的復雜性、不確定性以及本學科的發(fā)展水平，對于三峽成庫后具體的泥沙淤積形態(tài)等，則需要成庫后的實際情況來加以檢驗、修正。

三峽水庫自2003年6月開始蓄水，2003年6月—2006年9月，庫水位按135～139 m方式運行（枯期壩前水位139 m，汛期壩前水位135 m），2006年9月開始，三峽水庫改由156～144 m（吳淞）方式進行調(diào)度運行。135～139 m蓄水階段，豐都—李渡河段屬于變動回水區(qū)，豐都以下河段屬于常年庫區(qū)［7］。為了討論三峽蓄水后庫區(qū)泥沙淤積特性以及泥沙運動規(guī)律，選擇了常年庫區(qū)上段至變動回水末端的萬州—涪陵李渡河段進行泥沙淤積分析，主要通過對該蓄水期萬州—涪陵李渡河段的原型觀測資料進行分析，以研究三峽水庫運行4年來的庫區(qū)泥沙的粒徑變化特性。

李渡—萬州河段河道形勢圖及研究斷面分布如圖1。

1 床沙沿程變化特性

三峽水庫蓄水以來。庫區(qū)河道比降減緩，水流流速減小，河道輸沙能力減弱，必然引起泥沙的沿程淤積，從而導致床沙分布的沿程變化。

圖1 李渡—萬州河段河道Fig.1 River regime of Lidu-Wanzhou reach

對蓄水前后萬州—重慶河段沿程床沙最大粒徑分析（圖2）可知，蓄水后2005—2007年這3年間，豐都以上河段床沙最大粒徑同蓄水前相比沒有明顯變化;豐都—忠縣石寶寨之間河床床沙明顯變細，蓄水前該河段最大粒徑超過100 mm，而蓄水后2005—2007年間采樣的最大粒徑差不多在0.1～1.0 mm之間;而石寶寨至萬州河段之間床沙粒徑同蓄水前相比變化亦不大。由此也說明三峽135～139 m蓄水期間，細顆粒泥沙大量淤積在豐都—石寶寨河段。

圖2 三峽水庫蓄水前后萬州—重慶河段床沙沿程變化Fig.2 Longitudinal variation of bed material in Wanzhou-Chongqing reach after the Three Gorges Reservoir impounding

2 淤積物級配分析

2.1 常年庫區(qū)河段淤積物級配分析

三峽水庫自2003年6月開始蓄水以后，萬州—豐都河段屬于常年庫區(qū)范圍以內(nèi)。

自2003年蓄水以前，該河段布置了大量的原型觀測斷面測量河床地形變化及斷面床沙粒徑變化。對該河段內(nèi)淤積體上的斷面分析蓄水前后斷面粒徑分布的變化以及淤積體上泥沙級配的變化可知，萬州—豐都河段內(nèi)的淤積體上泥沙中值粒徑呈逐年變細的趨勢。比如位于萬州的思娘溪斷面自蓄水以來右岸呈逐年累積性淤積的趨勢（圖3），而淤積體上的床沙中值粒徑2004年時約為0.2 mm，2006年約為0.014 2 mm，2007 年則為 0.007 mm;而對比同一位置處不同年份的泥沙級配曲線可以明顯發(fā)現(xiàn)，不但淤積體上泥沙的中值粒徑逐年變小，而且其最大粒徑及最小粒徑均較以往減小，如思娘溪斷面淤積體上2004年最大/最小粒徑約為1 mm/0.012 mm，2006及2007年最大/最小粒徑則相差不大，為0.25 mm/0.004 mm左右，相比2004年及蓄水前變細不少，級配曲線對比見圖4。

圖3 三峽蓄水前后思娘溪斷面河床中值粒徑斷面分布對比Fig.3 Comparison on D50in Siniangxi section before and after the Three Gorges Reservoir impounding

圖4 三峽蓄水前后思娘溪斷面淤積物級配曲線對比Fig.4 Comparison on grain-size refinement of deposit in Siniangxi section before and after the Three Gorges Reservoir impounding

從萬州—豐都河段內(nèi)17個淤積體上的級配曲線分析，淤積泥沙中值粒徑除2004年基本上在0.2 mm以外，2005年以后一般都在0.1 mm以下，而且粒徑在0.1 mm以下的泥沙多數(shù)淤積體上占到了95%以上。

總體來看，該河段泥沙淤積主要是0.1 mm以下的細沙。由此說明，三峽水庫蓄水以后，常年庫區(qū)內(nèi)以懸移質(zhì)運動為主，推移質(zhì)運動較弱，其上段基本上沒有推移質(zhì)淤積。

2.2 變動回水區(qū)河段淤積物級配分析

三峽水庫按135～139 m方式運行后，豐都—李渡河段為變動回水區(qū)河段，在汛期，本河段基本保持天然河道的特性;在蓄水期以及枯水期，受壩前回水的影響，使得工程河段成為水庫的一部分，因此，泥沙沖淤規(guī)律既有天然河道性質(zhì)，又有水庫特征［8］。

從135～139 m蓄水后的4年間，變動回水區(qū)泥沙主要淤積區(qū)域為土腦子河段以及涪陵烏江交匯口下游的郭家嘴河段。據(jù)土腦子實測資料分析，該河段在蓄水后前后年內(nèi)沖淤交替變化較為明顯，但蓄水以后整體上仍然表現(xiàn)為累積性淤積。135～139 m蓄水期間土腦子河段泥沙凈淤積量約為342.7萬m3，最大淤積厚度約為17 m。土腦子河段135～139 m蓄水期間地形淤積變化典型斷面見圖5～圖7。

圖5 135～139 m蓄水期間土腦子－1#斷面中值粒徑斷面分布對比Fig.5 Comparison on D50in Tunaozi-1#section during 135－139 m dispatching operation scheme period of the Three Gorges Reservoir

圖6 三峽蓄水前后土腦子－1#斷面淤積體級配曲線對比Fig.6 Comparison on grain-size refinement of deposit in Tunaozi-1#section before and after the Three Gorges Reservoir impounding

圖7 三峽蓄水前后土腦子－2#斷面淤積體級配曲線對比Fig.7 Comparison on grain-size refinement of deposit in Tunaozi-2#section before and after the Three Gorges Reservoir impounding

對土腦子-1#斷面淤積物的級配組成進行分析（圖5、圖6）表明，三峽蓄水以后，該斷面盡管呈交替沖淤狀態(tài)，但是所淤積泥沙中值粒徑基本在0.35 mm以上，比如2004年5月時由于水庫剛經(jīng)歷第1次蓄水后的消落期，泥沙累積性淤積還不嚴重，所以床沙組成較粗，中值粒徑在8 mm左右，而2004年10月淤積體中值粒徑迅速下降至0.4 mm，至2005年4月的消落期仍然維持在0.3 mm以上，而最大粒徑基本在2 mm左右。由此可見，該斷面泥沙淤積以沙質(zhì)推移質(zhì)和卵石推移質(zhì)為主，懸移質(zhì)淤積較少。

圖7統(tǒng)計了土腦子-2#斷面2004年3月—2006年8月期間淤積體上泥沙級配曲線的變化過程。從圖示分析可知，淤積體上泥沙組成較粗，平均來看中值粒徑在0.2 mm以上。但是在2005年8月以及2006年8月，泥沙中值粒徑較同年份中其余時期明顯偏小，尤其是2005年8月，淤積斷面上泥沙中值粒徑僅為0.055 mm左右，說明有大量懸移質(zhì)參與淤積，但2005年12月份同一位置處淤積物中值粒徑恢復為0.2 mm左右，說明汛后退水沖刷時能夠帶走一部分懸移質(zhì)淤積物，而大部分沙質(zhì)和卵石推移質(zhì)被保留下來，形成累積性淤積。

對位于郭家嘴淤積區(qū)域的原型觀測斷面淤積體的泥沙粒徑分析表明（圖8），從蓄水以來，該河段總體上呈現(xiàn)累積性淤積，淤積泥沙中值粒徑從2004年以來最小為0.175 mm，說明該河段泥沙淤積主要以0.1 mm以上的推移質(zhì)為主，0.1 mm以下的細沙淤積較少。

圖8 三峽蓄水前后郭家嘴斷面河床中值粒徑斷面分布對比Fig.8 Comparison on D50in Guojiazui section before and after the Three Gorges Reservoir impounding

綜合土腦子和郭家嘴斷面淤積泥沙組成分析結(jié)果可以說明，變動回水區(qū)內(nèi)泥沙由0.06～100 mm的寬級配泥沙組成，懸移質(zhì)淤積物在退水期及水庫消落期被沖走一部分，組成較粗的沙質(zhì)和卵石推移質(zhì)形成累積性淤積。

3 結(jié)論

通過對135～139 m蓄水期間李渡—萬州河段多年河床床沙粒徑級配實測資料對比分析可知:該階段蓄水期間，豐都以下常年庫區(qū)河段內(nèi)床沙明顯變細，淤積物以0.1 mm以下的細沙為主，以懸移質(zhì)運動為主，推移質(zhì)運動較弱;豐都以上的變動回水區(qū)河段床沙粒徑無明顯變化，泥沙淤積物主要由0.06～100 mm的寬級配泥沙組成，懸移質(zhì)淤積物在退水期及水庫消落期被沖走一部分，組成較粗的沙質(zhì)和卵石推移質(zhì)形成累積性淤積。

（References）:

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Variety Characteristics of Sediment Size in Wanzhou-Lidu Reach during 135-139m Water Phase of the Three Gorges Reservoir

YANG Sheng-fa，WANG Xiao，HU Jiang
（School of River＆ Ocean Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

From Jun.2003 to Sep.2006，the Three Ggorges Reservoir is running with the 135-139 m dispatching operation scheme.The scheme means the water level is 139m during low water season and 135m during flood season.The backwater end is located at Lidu in Fuling district，and the reach ever in back water is below Fengdu.Through analyzing the prototype observation data of the Three Gorges Reservoir，the variety characteristics and the gradation of sediment in this reach has been studied.The rule of sediment motion is obtained based on the analysis of sediment size in this reach，which could be a preliminary understanding of sediment motion rule in the Three Gorges Reservoir district.

the Three Gorges Reservoir;river bed sediment;deposit;sediment motion

TV145

A

1674-0696（2011）06-1384-04

10.3969/j.issn.1674-0696.2011.06.29

2011-06-10;

2011-07-01

楊勝發(fā)（1970-），男，四川鄰水人，教授，博士后，主要從事航道整治方面研究。E-mail:yuangd666@126.com。