三峡水库135～139 m蓄水阶段万州—李渡河段床沙粒径变化特性

杨胜发，王 筱，胡 江

（重庆交通大学河海学院，重庆 400074）

三峡水库135～139 m蓄水阶段万州—李渡河段床沙粒径变化特性

杨胜发，王 筱，胡 江

（重庆交通大学河海学院，重庆 400074）

从2003年6月—2006年9月三峡水库库水位按135～139 m方式运行（枯水期坝前水位139 m，汛期坝前水位135 m），其回水末端位于涪陵李渡附近，常年库区在丰都以下。分析了该阶段蓄水期三峡库区原型观测资料，研究了万州—涪陵李渡河段床沙沿程变化特性及淤积物的级配组成，由该河段的床沙粒径变化分析其泥沙基本运动规律，从而对该河段以至于三峡库区的泥沙运动规律有一个初步的认识。

三峡水库;床沙;淤积物;泥沙运动

三峡水库蓄水运行后的泥沙淤积问题一直是各方面关注的重要问题，它不仅关系到三峡水库的调度运行及安全营运，也关系到水库运行后库区航道的通航条件［1］。所以，从三峡水库处于论证阶段开始，泥沙问题就作为最重要的问题之一被多方面论证，并获得了大量的成果［2-4］。这些成果有通过理论分析获得，而更多的则是通过物理模型及数学模型获得的。总体来看，各家研究单位对于三峡水库泥沙问题的基本结论是一致的［5-6］。但是限于三峡泥沙问题的复杂性、不确定性以及本学科的发展水平，对于三峡成库后具体的泥沙淤积形态等，则需要成库后的实际情况来加以检验、修正。

三峡水库自2003年6月开始蓄水，2003年6月—2006年9月，库水位按135～139 m方式运行（枯期坝前水位139 m，汛期坝前水位135 m），2006年9月开始，三峡水库改由156～144 m（吴淞）方式进行调度运行。135～139 m蓄水阶段，丰都—李渡河段属于变动回水区，丰都以下河段属于常年库区［7］。为了讨论三峡蓄水后库区泥沙淤积特性以及泥沙运动规律，选择了常年库区上段至变动回水末端的万州—涪陵李渡河段进行泥沙淤积分析，主要通过对该蓄水期万州—涪陵李渡河段的原型观测资料进行分析，以研究三峡水库运行4年来的库区泥沙的粒径变化特性。

李渡—万州河段河道形势图及研究断面分布如图1。

1 床沙沿程变化特性

三峡水库蓄水以来。库区河道比降减缓，水流流速减小，河道输沙能力减弱，必然引起泥沙的沿程淤积，从而导致床沙分布的沿程变化。

图1 李渡—万州河段河道Fig.1 River regime of Lidu-Wanzhou reach

对蓄水前后万州—重庆河段沿程床沙最大粒径分析（图2）可知，蓄水后2005—2007年这3年间，丰都以上河段床沙最大粒径同蓄水前相比没有明显变化;丰都—忠县石宝寨之间河床床沙明显变细，蓄水前该河段最大粒径超过100 mm，而蓄水后2005—2007年间采样的最大粒径差不多在0.1～1.0 mm之间;而石宝寨至万州河段之间床沙粒径同蓄水前相比变化亦不大。由此也说明三峡135～139 m蓄水期间，细颗粒泥沙大量淤积在丰都—石宝寨河段。

图2 三峡水库蓄水前后万州—重庆河段床沙沿程变化Fig.2 Longitudinal variation of bed material in Wanzhou-Chongqing reach after the Three Gorges Reservoir impounding

2 淤积物级配分析

2.1 常年库区河段淤积物级配分析

三峡水库自2003年6月开始蓄水以后，万州—丰都河段属于常年库区范围以内。

自2003年蓄水以前，该河段布置了大量的原型观测断面测量河床地形变化及断面床沙粒径变化。对该河段内淤积体上的断面分析蓄水前后断面粒径分布的变化以及淤积体上泥沙级配的变化可知，万州—丰都河段内的淤积体上泥沙中值粒径呈逐年变细的趋势。比如位于万州的思娘溪断面自蓄水以来右岸呈逐年累积性淤积的趋势（图3），而淤积体上的床沙中值粒径2004年时约为0.2 mm，2006年约为0.014 2 mm，2007 年则为 0.007 mm;而对比同一位置处不同年份的泥沙级配曲线可以明显发现，不但淤积体上泥沙的中值粒径逐年变小，而且其最大粒径及最小粒径均较以往减小，如思娘溪断面淤积体上2004年最大/最小粒径约为1 mm/0.012 mm，2006及2007年最大/最小粒径则相差不大，为0.25 mm/0.004 mm左右，相比2004年及蓄水前变细不少，级配曲线对比见图4。

图3 三峡蓄水前后思娘溪断面河床中值粒径断面分布对比Fig.3 Comparison on D50in Siniangxi section before and after the Three Gorges Reservoir impounding

图4 三峡蓄水前后思娘溪断面淤积物级配曲线对比Fig.4 Comparison on grain-size refinement of deposit in Siniangxi section before and after the Three Gorges Reservoir impounding

从万州—丰都河段内17个淤积体上的级配曲线分析，淤积泥沙中值粒径除2004年基本上在0.2 mm以外，2005年以后一般都在0.1 mm以下，而且粒径在0.1 mm以下的泥沙多数淤积体上占到了95%以上。

总体来看，该河段泥沙淤积主要是0.1 mm以下的细沙。由此说明，三峡水库蓄水以后，常年库区内以悬移质运动为主，推移质运动较弱，其上段基本上没有推移质淤积。

2.2 变动回水区河段淤积物级配分析

三峡水库按135～139 m方式运行后，丰都—李渡河段为变动回水区河段，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，受坝前回水的影响，使得工程河段成为水库的一部分，因此，泥沙冲淤规律既有天然河道性质，又有水库特征［8］。

从135～139 m蓄水后的4年间，变动回水区泥沙主要淤积区域为土脑子河段以及涪陵乌江交汇口下游的郭家嘴河段。据土脑子实测资料分析，该河段在蓄水后前后年内冲淤交替变化较为明显，但蓄水以后整体上仍然表现为累积性淤积。135～139 m蓄水期间土脑子河段泥沙净淤积量约为342.7万m3，最大淤积厚度约为17 m。土脑子河段135～139 m蓄水期间地形淤积变化典型断面见图5～图7。

图5 135～139 m蓄水期间土脑子－1#断面中值粒径断面分布对比Fig.5 Comparison on D50in Tunaozi-1#section during 135－139 m dispatching operation scheme period of the Three Gorges Reservoir

图6 三峡蓄水前后土脑子－1#断面淤积体级配曲线对比Fig.6 Comparison on grain-size refinement of deposit in Tunaozi-1#section before and after the Three Gorges Reservoir impounding

图7 三峡蓄水前后土脑子－2#断面淤积体级配曲线对比Fig.7 Comparison on grain-size refinement of deposit in Tunaozi-2#section before and after the Three Gorges Reservoir impounding

对土脑子-1#断面淤积物的级配组成进行分析（图5、图6）表明，三峡蓄水以后，该断面尽管呈交替冲淤状态，但是所淤积泥沙中值粒径基本在0.35 mm以上，比如2004年5月时由于水库刚经历第1次蓄水后的消落期，泥沙累积性淤积还不严重，所以床沙组成较粗，中值粒径在8 mm左右，而2004年10月淤积体中值粒径迅速下降至0.4 mm，至2005年4月的消落期仍然维持在0.3 mm以上，而最大粒径基本在2 mm左右。由此可见，该断面泥沙淤积以沙质推移质和卵石推移质为主，悬移质淤积较少。

图7统计了土脑子-2#断面2004年3月—2006年8月期间淤积体上泥沙级配曲线的变化过程。从图示分析可知，淤积体上泥沙组成较粗，平均来看中值粒径在0.2 mm以上。但是在2005年8月以及2006年8月，泥沙中值粒径较同年份中其余时期明显偏小，尤其是2005年8月，淤积断面上泥沙中值粒径仅为0.055 mm左右，说明有大量悬移质参与淤积，但2005年12月份同一位置处淤积物中值粒径恢复为0.2 mm左右，说明汛后退水冲刷时能够带走一部分悬移质淤积物，而大部分沙质和卵石推移质被保留下来，形成累积性淤积。

对位于郭家嘴淤积区域的原型观测断面淤积体的泥沙粒径分析表明（图8），从蓄水以来，该河段总体上呈现累积性淤积，淤积泥沙中值粒径从2004年以来最小为0.175 mm，说明该河段泥沙淤积主要以0.1 mm以上的推移质为主，0.1 mm以下的细沙淤积较少。

图8 三峡蓄水前后郭家嘴断面河床中值粒径断面分布对比Fig.8 Comparison on D50in Guojiazui section before and after the Three Gorges Reservoir impounding

综合土脑子和郭家嘴断面淤积泥沙组成分析结果可以说明，变动回水区内泥沙由0.06～100 mm的宽级配泥沙组成，悬移质淤积物在退水期及水库消落期被冲走一部分，组成较粗的沙质和卵石推移质形成累积性淤积。

3 结论

通过对135～139 m蓄水期间李渡—万州河段多年河床床沙粒径级配实测资料对比分析可知:该阶段蓄水期间，丰都以下常年库区河段内床沙明显变细，淤积物以0.1 mm以下的细沙为主，以悬移质运动为主，推移质运动较弱;丰都以上的变动回水区河段床沙粒径无明显变化，泥沙淤积物主要由0.06～100 mm的宽级配泥沙组成，悬移质淤积物在退水期及水库消落期被冲走一部分，组成较粗的沙质和卵石推移质形成累积性淤积。

（References）:

［1］ 张仁.三峡水库的泥沙问题［J］.水力发电，2009，35（12）:10-11.ZHANG Ren.Sediment problems of Three Reservoir Gorges［J］.Water Power，2009，35（12）:10-11.

［2］ 水利电力部科学技术司.三峡工程泥沙问题研究成果汇编［C］.北京:水利电力出版社，1988:99-114.

［3］ 杨胜发，方铎.三峡水库变动回水区河道推移质输移特性研究［J］.水利水电技术，2003，35（2）:5-8.

YANG Sheng-fa，FANG Duo.Study on bed load in the backwater chang-area of Three Gorges Reservoir［J］.Water Resources and Hydropower Engineering，2003，35（2）:5-8.

［4］ 程昌华，郑银功.三峡工程变动回水区观音滩河段河工模型试验究［J］.重庆交通学院学报，1998，17（1）:11-17.

CHENG Chang-hua，ZHENG Yin-gong.The model test research on Guanyintan reach in the variable backwater zone of the Three Gorges Project［J］.Journal of Chongqing Jiaotong University，1998，17（1）:11-17.

［5］ 陈建，李义天，孙东坡，等.水库调度方式对三峡水库泥沙淤积的影响［J］.武汉大学学报:工学版，2008，41（5）:18-22.

CHEN Jian，LI Yi-tian，SUN Dong-po，et al.Impact of operation regulation on sedimentation of Three Gorges Reservoir［J］.Journal of Wuhan University:Engineering Science，2008，41（5）:18-22.

［6］ 韩其为.三峡水库泥沙计算成果是可靠的:对“关于三峡水库泥沙计算可靠性的讨论＂文章的回应和讨论［J］.水力发电学报，2006，25（6）:91-102.

HAN Qi-wei.Reliability of soil sediment computation in feasibility studies of TGR:response on“discussion on the reliability of sediment computations employed in the feasibility studies of Three Gorges Project”［J］.Journal of Hydroelectric Engineering，2006，25（6）:91-102.

［7］ 金中武，范北林，徐海涛.三峡水库变动回水区泥沙问题研究［J］.水利水电技术，2009，40（5）:14-18.

JIN Zhong-wu，FAN Bei-lin，XU Hai-tao.Study on sedimentaton fluctuation area of Three Gorges Reservoir［J］.Water Resources and Hydropower Engineering，2009，40（5）:14-18.

［8］ 谢葆玲，陈立.三峡工程蓄水位与长江航道［J］.中国三峡建设杂志，2005（5）:56-60.

XIE Bao-lin，CHEN Li.Impoundment of Three Gorges Reservoir and waterways of the Yangtze River［J］.China Three Gorges Construction，2005（5）:56-60.

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

杨胜发（1970-），男，四川邻水人，教授，博士后，主要从事航道整治方面研究。E-mail:yuangd666@126.com。