水库上游河道再造床过程调查研究

叶晓晶

（扬州大学，江苏 扬州 225000）

1 河床演变原理

河床演变的根本原因是河道输沙的不平衡。当上游来沙量大于本河段水流的挟沙能力时，水流不能把上游来沙全部冲刷走，便会发生泥沙淤积，使得河床抬高。当上游来沙量小于本河段水流的挟沙能力时，会导致冲刷河床，使河床高度下降。在一定条件下，河床演变往往朝着使变化停止的方向发展，即河床处于淤积状态时，其淤积速度会逐渐降低，直至淤积停止；当河床处于冲刷状态时，其冲刷速度也会逐渐降低，直至冲刷停止。修建大坝必然会损坏河流在演化中逐渐建立起来的平衡状态。河流的搬运物在水库中发生淤积，使大坝以上河段的侵蚀基准面抬高，导致河床组成物质发生细化、水流泥沙运动发生变化。

2 水库对河床的影响

修建水库会导致上游储水量增加，地表水对地下水的补给量增多。这会增加库区河段的承重，这种重力一部分来自库区中水的压力，剩余部分是地表水对地下水补给量的增多导致地下水位上升造成的。

水库蓄水必定使得上游水位抬高、水体流速降低、挟沙能力降低。水库蓄水会削弱库区水力因子，为了适应水力因子的变化，库区发生淤积是必然的。淤积给上游河道带来了许多不利的影响：①对生态环境的影响。泥沙淤积会给水库以上河道及周围地区的生态环境带来不利影响。当河流在水库淤积的同时，也会向上游延伸，增加库区的淹没面积，从而改变生物的生存环境，造成生物死亡，可能引起水库库区内及库区以上水体的富营养化，进而影响上游地区的生态环境。②对航运的影响。水库的回水变动区极有可能发生泥沙淤积，形成三角洲，使得河床抬高、航道堵塞，给航运造成不利影响。回水区内的三角洲还会降低通航桥的净高，给通航带来风险，甚至在枯水季时造成通航中断。③对河床组成的影响。水库的修建对河床组成也有影响。1979年的资料表明，葛洲坝蓄水前，天然河段的河床主要由卵石和粗砂砾组成，各河段枯期床沙的中数粒径的平均值在5.63 mm以上；葛洲坝蓄水以后，常年回水区内床沙中数粒径逐年降低，至1992年底两坝之间河段的床沙中数粒径平均值为0.158 mm，其他河段为0.219 mm。这说明该段河床主要由细沙和悬移质淤积物组成，而变动回水区和进库段则维持在天然状态，仍由卵石和粗砂砾组成。

对上游造成严重影响的水库，当属三门峡水库为代表。三门峡水库建成蓄水后，水中携带的泥沙开始在库区淤积，并快速向上游河道延伸，在渭河汇入黄河口附近形成拦门沙，回水影响范围延伸到渭南沿河地带。三门峡水库虽然使下游得到拦洪、发电等诸多效益，却使水库上游渭河及其支流的泥沙淤积日益严重，水害频发。

3 淤沙特性及对河道的影响

为了更好地了解水库的来沙淤积的特性、河道与淤沙的反应关系，小组一行人在暑假期间对鄱阳湖模型试验基地进行了为期7 d的考察，主要对鄱阳湖湖区模型、赣江河道模型、抚河河道模型进行了考察。此外，还对江西省鄱阳湖水资源与环境重点实验室和鄱阳湖生态模型馆进行了参观学习。整个实习考察极大地丰富了我们的水库库区、河道的相关知识，让我们了解了很多湖区研究的方法和措施，对我们的科创试验有着极大的帮助，现将成果整理如下。

鄱阳湖作为中国第一大淡水湖，其在水力学和生态学上的地位不可动摇。

鄱阳湖湖区模型按比例还原了鄱阳湖的各种地形地貌，主要用于模拟鄱阳湖的水沙环境和滩涂状况，可进行鄱阳湖及江西五河物理试验，为江西实现鄱阳湖生态经济区战略构想提供了科学研究平台。期间，罗优带领我们参观了赣江模型和抚河模型。其中，赣江模型较为庞大，也更加精密。在赣江河道整治的工程中，基地提出了一整套科学的整治方案，其中包括赣江尾闾主支、中支、南支三河道扩卡口、疏浚，以稳定河势。这个课题与我们的科创课题有重合之处，在我们的课题中，河道在建水库的情况下，水沙在水库淤积，使得泥沙向上游逐渐淤积移动，水库水位上升，但通航能力下降，同时，因为河流改变了上游河床的高程，使得上游的河漫滩扩大。为了保证上游洪区人们的安全，要加强堤坝建设，但这是一项劳民伤财的工程，所以，最好的方式还是要对上游河道进行整治。在基地中提出由东河与西河的分叉口扬子洲头、南支与中支的分叉口焦矶头两洲控导，以稳定分叉河的分流比，科学、合理地开发利用岸线岸滩资源。北支控制减轻北支及以下岔河两岸提防防洪压力，兴建赣江南昌水利枢纽，与北支控制工程联合运用，对赣江下游尾闾河道枯水位进行有效控制。这对我们的调查研究和后期提出治理意见有极大帮助。

4 水库上游河道再造床过程调查的展望

以上是我们小组在半年时间内经过查阅资料、实地考察和数据分析得出来的成果。通过现有的文献资料，我们可以得出以下结论：①河床演变的根本原因是河道输沙不平衡。②河道在建造水库的情况下，水库蓄水削弱了库区水力因子，为了适应水力因子的变化，泥沙在水库淤积，并在上游逐渐淤积移动，水库水位上升，通航能力下降。③因为河流改变了上游河床的高程，使得上游的河漫滩扩大，为了保证上游洪区的安全，要加强堤坝建设，但这治标不治本，根本上还是要对上游河道进行整治。针对以上兴建水库必然会导致水库淤积问题，我们小组总结出两大方面的解决办法，第一方面是在汛期，可以采用排泄水中的泥沙、降落水位冲沙和放空冲砂这三种方法。另一方面是在非汛期，可以采用放空冲砂、异重流排沙和疏浚三种方法。

［1］樊云，成金海，王远明，等.三峡工程动工以来葛洲坝水库河床演变分析［J］.水文，2001（01）：32-36.

［2］高继宗.三门峡水库祸害上游的教训［J］.中国减灾，2008（07）：56-57.