三峽工程蓄水后荊江河勢(shì)變化及整治方案

隨著三峽水庫(kù)的蓄水運(yùn)用,清水下泄使壩下游河床受到不同程度的沖刷,江湖關(guān)系發(fā)生改變,引起水沙特性的改變。對(duì)收集到的三峽蓄水前后監(jiān)利站實(shí)測(cè)水沙資料進(jìn)行分析,結(jié)果表明:三峽蓄水運(yùn)用后監(jiān)利站年平均流量減小,年內(nèi)汛期流量削減,枯季流量增大,其中主汛期6～9月份平均流量建庫(kù)后較建庫(kù)前減少了6%～15%,主汛后10月份和11月份流量減小幅度分別為12%與15%,枯水期1～4月流量平均增幅6%～13.3%,年內(nèi)流量變幅減小,同流量條件下水位降低。蓄水后監(jiān)利河段含沙量顯著減少,減少率最多達(dá)到74.6%。懸沙中值粒徑和床沙中值粒徑均增大,河床呈粗化趨勢(shì)。

通過(guò)對(duì)三峽庫(kù)區(qū)干支流水文斷面蓄水前后多年水質(zhì)資料進(jìn)行整理分析,分析了蓄水前后庫(kù)區(qū)河流水質(zhì)變化趨勢(shì)。研究結(jié)果表明:三峽庫(kù)區(qū)135m蓄水及156m蓄水后,庫(kù)區(qū)水質(zhì)指標(biāo)變化不明顯。庫(kù)區(qū)溶解氧濃度有所降低,懸浮物濃度在平水期和枯水期也大幅下降,和懸浮物密切相關(guān)的污染物質(zhì)總磷、codmn、重金屬等也隨之降低。長(zhǎng)江沿程干流及上游支流烏江、嘉陵江水質(zhì)受蓄水影響不大,下游支流小江、大寧河則受長(zhǎng)江壅水影響,局部水環(huán)境趨復(fù)雜化。

三峽水庫(kù)修建后,由于水庫(kù)調(diào)蓄作用,進(jìn)入壩下游荊江河道的水沙過(guò)程發(fā)生了顯著變化。荊江河道產(chǎn)生較明顯的沖刷,已引起局部河段的河勢(shì)調(diào)整,將在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)對(duì)兩岸堤防、已建護(hù)岸工程和河道整治工程及河道的穩(wěn)定產(chǎn)生不同程度影響,進(jìn)而影響該地區(qū)的防洪、航運(yùn)、生態(tài)與環(huán)境,以及河流的綜合服務(wù)功能的正常發(fā)揮。采用長(zhǎng)江防洪實(shí)體動(dòng)床模型試驗(yàn),研究了三峽工程運(yùn)用初期不同時(shí)期荊江重點(diǎn)險(xiǎn)工段調(diào)關(guān)彎道的沖淤變化過(guò)程,并在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)河勢(shì)調(diào)整趨勢(shì)。研究成果可為該段河道的治理和河勢(shì)控制工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)等提供技術(shù)參考。

本文論述了長(zhǎng)江三峽工程建成后庫(kù)區(qū)旅游景觀的淹沒(méi)和“高峽出平湖”的新景觀。據(jù)預(yù)測(cè)，水庫(kù)蓄水后，受淹沒(méi)影響的景點(diǎn)３９處，峽區(qū)峽谷氣勢(shì)有所減弱，但雄姿猶存；水庫(kù)正常高水位達(dá)１７５ｍ時(shí)，將新增湖泊１１處、島嶼１４處，支流上可提高旅游開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的峽谷３７條、溶洞１５個(gè)，許多世界級(jí)的自然奇觀可望得到開(kāi)發(fā)。屆時(shí)，三峽工程庫(kù)區(qū)將成為觀光游樂(lè)、度假休閑、科考探險(xiǎn)及從事水上運(yùn)動(dòng)的多功能旅游區(qū)。

論述了與三峽水庫(kù)提前蓄水有關(guān)的工程要求,及對(duì)庫(kù)區(qū)移民、地質(zhì)災(zāi)害防治、水環(huán)境治理等所采取的措施。

荊江河勢(shì)控制工程早期主要采用塊石護(hù)坡及混凝土護(hù)坡兩種型式,隨著時(shí)代發(fā)展,越來(lái)越多的新工藝在荊江河控中應(yīng)用.其中鋼絲網(wǎng)石墊有效實(shí)現(xiàn)了水與土體之間的自然交換,是一種綠色環(huán)保的水利工程施工工藝.近兩年來(lái),在荊江河勢(shì)控制中逐步推廣,為穩(wěn)定河勢(shì)發(fā)揮了明顯作用.

據(jù)國(guó)家環(huán)保部長(zhǎng)江三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測(cè)公報(bào)(簡(jiǎn)稱(chēng)三峽公報(bào))發(fā)布的1996—2008年三峽庫(kù)區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理。以2003年和2006年作為標(biāo)志性節(jié)點(diǎn),分析其水質(zhì)變化趨勢(shì)。結(jié)果表明:三峽庫(kù)區(qū)沿程干流及遠(yuǎn)壩支流烏江除2006年及嘉陵江除20042、006年外,其余年份水質(zhì)均達(dá)到或優(yōu)于ⅲ類(lèi)水質(zhì)斷面,受蓄水影響不大;近壩支流澎溪河(小江)、大寧河則受大壩壅水影響,與蓄水前相比,支流口流速減緩,甚至呈靜流狀態(tài),其斷面水質(zhì)由1999年的ⅱ類(lèi)降為2005年開(kāi)始的ⅳ類(lèi),局部水環(huán)境趨復(fù)雜化,并且?guī)靺^(qū)內(nèi)\"水華\"現(xiàn)象近年有所加重。分析水質(zhì)變化的原因主要有成庫(kù)后庫(kù)區(qū)江段流速迅速減小,二期蓄水后庫(kù)區(qū)全江段斷面平均流速下降為0.17m/s,僅為天然河道平均流速的1/4,天然河道斷面平均流速的1/5,以及庫(kù)區(qū)各種污染物質(zhì)排放等。最后從加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和庫(kù)區(qū)坡耕地整治以及完善水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系和法律法規(guī)等4個(gè)方面提出保護(hù)水質(zhì)的措施和建議。

長(zhǎng)江中游城陵磯-螺山河段水文泥沙運(yùn)動(dòng)變化極其復(fù)雜。2003年6月1日三峽工程開(kāi)始蓄水,10日達(dá)到壩前水位135m,這對(duì)該河段的水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律產(chǎn)生了影響。通過(guò)分析比較1981～2002年及2003年城陵磯和螺山兩站的水沙特征,得出了三峽工程蓄水前后該河段的水沙變化情況。

以統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)歷史實(shí)測(cè)資料進(jìn)行分析,研究三峽蓄水前后沙市河段航道水位變化現(xiàn)象,找出其變化規(guī)律,可為今后長(zhǎng)江沙市河段的航道維護(hù)管理工作提供技術(shù)支持。

估算水庫(kù)對(duì)下游的防洪作用,是水利工程設(shè)計(jì)與運(yùn)用中極為重要的一環(huán),特別是隨著人民生活水平的逐漸提高,其重視程度也隨之增長(zhǎng)。本文通過(guò)對(duì)水庫(kù)下游防洪風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算,論水庫(kù)下游河段由于受水庫(kù)調(diào)節(jié)等諸多因素的影響,其水位序列往往不能滿足一般的理論分布,而采用mnte-carlo方法模擬天然的洪水過(guò)程,然后再考慮各種地水位的影響,是解決防洪可靠性問(wèn)題的有效途徑。最后,通過(guò)三峽水庫(kù)下游荊江河段的防洪風(fēng)險(xiǎn)分析,證明

介紹了長(zhǎng)江宜昌至枝城河段的基本情況,分析了來(lái)水來(lái)沙特征,論述了河段近期的演變情況。

隨著三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行,清水下泄導(dǎo)致壩下游河段受到不同程度的沖刷,使得江湖關(guān)系發(fā)生變化。對(duì)長(zhǎng)江中游主要控制站三峽工程蓄水運(yùn)用前后水文數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明:三峽工程蓄水運(yùn)用后,清水下泄沖刷下游河道深槽部分,長(zhǎng)江河段總體同流量下水位下降,其中以漢口以上河段水位下降明顯,且對(duì)低水影響明顯。三峽工程蓄水運(yùn)用后,三口河道分流比繼續(xù)減少,斷流時(shí)枝城水位有升高趨勢(shì),分流河道逐漸萎縮,荊江過(guò)流量增大。

本文從開(kāi)發(fā)性移民政策、三峽工程對(duì)庫(kù)區(qū)旅游資源開(kāi)發(fā)價(jià)值的提升、西部大開(kāi)發(fā)、加入wto等四個(gè)方面,分析了三峽庫(kù)區(qū)旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。

分析了長(zhǎng)江城陵磯～螺山河段行洪能力的變化和三峽水庫(kù)運(yùn)行后該河段面臨的防洪形勢(shì),指出降低城陵磯河段水位的有效措施之一是恢復(fù)河道原有的泄洪能力,實(shí)施牌洲裁彎、清淤疏浚和削磯擴(kuò)卡等為主的工程措施。并以典型洪水為例對(duì)牌洲裁彎前后相關(guān)河段的水位、水面線及水位流量關(guān)系的變化進(jìn)行了對(duì)比分析,論證了牌洲裁彎對(duì)降低上游水位的明顯作用和該工程實(shí)施的必要性。

三峽水庫(kù)蓄水后,荊江河段沖刷以枯水河槽沖刷為主,對(duì)航道條件將產(chǎn)生顯著影響,其中窯監(jiān)河段近年來(lái)航道條件持續(xù)惡化。分析不同年份監(jiān)利河段洲灘形態(tài)與刪除礙航程度,認(rèn)為三峽蓄水后洲灘受到?jīng)_刷是航道條件惡化的原因之一;而通過(guò)對(duì)淺灘段橫斷面年內(nèi)變化及各年汛后退水過(guò)程中水位變化與航道水深變化對(duì)應(yīng)關(guān)系分析,初步確定了退水過(guò)程中最佳的沖刷流量區(qū)間為10000～15000m3/s,三峽蓄水導(dǎo)致退水過(guò)程加快,將導(dǎo)致汛后淺區(qū)沖刷不足,枯季礙航。

2003年6月1—10日為長(zhǎng)江三峽工程一期蓄水期,為了研究長(zhǎng)江三峽工程蓄水對(duì)長(zhǎng)江口環(huán)境的影響,2003年6月15—25日組織了長(zhǎng)江口及其鄰近海域環(huán)境綜合調(diào)查,對(duì)該次調(diào)查所取得的懸浮體樣品進(jìn)行了顯微觀察和x射線衍射測(cè)定,分析了不同水體中懸浮體顆粒的形態(tài)特征和物質(zhì)組成。結(jié)果表明:從徐六涇到長(zhǎng)江口鄰近海域,懸浮體顆粒形態(tài)特征不同,徐六涇至南支主槽,懸浮體顆粒以單顆粒為主;攔門(mén)沙最大渾濁帶,懸浮體顆粒以大絮團(tuán)、團(tuán)狀絮團(tuán)和絮網(wǎng)為主;長(zhǎng)江口鄰近海域,懸浮體顆粒以有機(jī)質(zhì)絮團(tuán)和單顆粒并存為主。長(zhǎng)江口區(qū)懸浮體礦物顆粒主要以粒狀或片狀形式存在。懸浮體礦物顆粒主要由石英、長(zhǎng)石等碎屑礦物和黏土礦物組成。從河道到長(zhǎng)江口外的鄰近海域,石英和長(zhǎng)石含量逐漸降低,伊利石和綠泥石含量逐漸增加,高嶺石含量先降低后增加。與蓄水前相比,蓄水后徐六涇附近小絮團(tuán)數(shù)量有所增加,蓄水前后攔門(mén)沙和長(zhǎng)江口鄰近海域懸浮體形態(tài)特征和長(zhǎng)江口地區(qū)懸浮體物質(zhì)組成并未發(fā)生明顯變化。

根據(jù)三峽工程大江截流期間收集到的截流河段、導(dǎo)流明渠、二期上下圍堰口門(mén)區(qū)的水位、流速、流量、河床地形、水面流態(tài)等監(jiān)測(cè)資料，分析研究了截流河段（尤其是動(dòng)態(tài)的龍口）水力要素的變化規(guī)律及其相互關(guān)系。分析表明，龍口縱、橫斷面的流速分布受戧堤進(jìn)占與平拋墊底施工和上游來(lái)水來(lái)沙的綜合影響。圍堰滲流量的監(jiān)測(cè)對(duì)分析明渠分流比、石渣戧堤穩(wěn)定研究起到了補(bǔ)充作用

三峽工程是長(zhǎng)江流域治理開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵性工程。本文在分析三峽工程蓄水運(yùn)用以來(lái)壩下游水沙特性變化的基礎(chǔ)上,采用長(zhǎng)江中游宜昌至湖口多年的實(shí)測(cè)地形資料,對(duì)建庫(kù)前后該河段的泥沙沖淤變化及河勢(shì)演變特點(diǎn)進(jìn)行了深入的探討。研究表明:三峽工程蓄水運(yùn)用以來(lái),壩下游輸沙量大幅減小,荊江三口分流分沙特性尚未發(fā)生明顯變化,長(zhǎng)江與洞庭湖的關(guān)系進(jìn)一步調(diào)整;壩下游河勢(shì)總體穩(wěn)定,但河床沖刷強(qiáng)度加劇,并由蓄水前的\"沖槽淤灘\"轉(zhuǎn)變?yōu)閈"灘槽均沖\"。宜昌至枝城河段河床縱向沖刷明顯、洲灘面積萎縮、床沙明顯粗化;荊江河床沖刷下切,河床形態(tài)逐漸向窄深形式發(fā)展;城陵磯至湖口河段部分彎道段主泓橫向擺動(dòng)、凹岸崩塌,分汊段主泓擺動(dòng)不定,灘槽沖淤交替仍較為頻繁。

1919年，孫中山在《建國(guó)方略》中提出開(kāi)發(fā)長(zhǎng)江三峽水利資源的構(gòu)想。1956年，毛澤東在《水調(diào)歌頭·游泳》（文7-13）中吟唱“高峽出平湖”，表達(dá)治理長(zhǎng)江，建設(shè)三峽的遠(yuǎn)大理想。1958年4月6日，中共中央下發(fā)關(guān)于三峽工程的的第一個(gè)正式文件《關(guān)于三峽水利樞紐和長(zhǎng)江流域規(guī)劃的意見(jiàn)》。

針對(duì)三峽水庫(kù)入庫(kù)水沙條件及實(shí)際運(yùn)行方式的變化,計(jì)算分析了三峽水庫(kù)蓄水方案變化對(duì)水庫(kù)泥沙運(yùn)動(dòng)及變動(dòng)回水區(qū)航運(yùn)條件造成的影響.采用一維水沙數(shù)學(xué)模型,計(jì)算了不同蓄水方案對(duì)水庫(kù)泥沙淤積情況的影響及各方案間的差別,進(jìn)而對(duì)方案調(diào)整后變動(dòng)回水區(qū)重點(diǎn)淺灘的水深變化進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,在新的水沙條件及考慮上游建庫(kù)的影響下,蓄水方案調(diào)整帶來(lái)的影響主要集中在6~11a,并隨水庫(kù)運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)而縮小,不會(huì)對(duì)變動(dòng)回水區(qū)淺灘河段通航條件產(chǎn)生不利影響.

為了研究三峽水庫(kù)蓄水后長(zhǎng)江中游干流江灘釘螺密度消長(zhǎng)態(tài)勢(shì),在沿岸江灘先后設(shè)置了25個(gè)螺情監(jiān)測(cè)點(diǎn),包括11個(gè)長(zhǎng)江委水文站點(diǎn)和14個(gè)地方血防單位共同參與設(shè)置的站點(diǎn)。其中,15個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)查到釘螺,且各監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)到的活螺密度差異較大。與2003年比較,2014年活螺平均密度大幅下降,未見(jiàn)人患血吸蟲(chóng)病例。長(zhǎng)江中游干流江灘有螺面積并不隨洲灘面積擴(kuò)大而增加,釘螺向堤內(nèi)擴(kuò)散機(jī)率大幅降低。

三峽工程建設(shè)的目標(biāo)是保證荊江防洪安全。幾十年來(lái)長(zhǎng)江中游河道泄洪和湖泊調(diào)蓄能力發(fā)生較大變化,關(guān)鍵控制點(diǎn)城陵磯洪水位抬高,使得洞庭湖和城陵磯附近防洪形勢(shì)更加嚴(yán)峻,對(duì)三峽水庫(kù)控制下的下荊江也構(gòu)成較大威脅。本文依據(jù)三峽梯級(jí)和長(zhǎng)江上游水庫(kù)群數(shù)學(xué)模型、長(zhǎng)江中游河網(wǎng)水動(dòng)力學(xué)模型仿真模擬了當(dāng)前條件下的1998、1954年全流域洪水。結(jié)果表明,1954年全流域洪水長(zhǎng)江中游需要分洪量顯著增加,當(dāng)前建設(shè)和規(guī)劃建設(shè)的分蓄洪區(qū)規(guī)模偏小,城陵磯高洪水位壅高下荊江水位、監(jiān)利等地洪水位超出堤防設(shè)計(jì)水位,三峽水庫(kù)全面攔洪條件下的長(zhǎng)江中游防洪形勢(shì)仍十分嚴(yán)峻。下荊江在1954年洪水條件下存在較大危險(xiǎn),應(yīng)引起高度重視。