三峽水庫蓄水前后重慶涪陵河段河床演變分析

(長江水利委員會水文局長江上游水文水資源勘測局，重慶 400020)

重慶市涪陵區(qū)位于長江和烏江兩江交匯處，距三峽壩址的航道里程為483km。涪陵河段河道岸線參差不齊，加之河床起伏不平，急流險灘與緩流深沱交替存在，在兩江匯流相互頂托的作用下，該河段水流結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜[1-3]。

本文采用重慶涪陵河段在三峽水庫運行前的1980、1996、2002年和三峽水庫運行后的2006、2008、2017年河道地形和固定斷面觀測資料，分析了岸線、洲灘、深槽、沖淤量等變化，以便為三峽優(yōu)化水庫調(diào)度，以及研究重點港口、航道泥沙治理等提供科學(xué)依據(jù)。

1 河道基本情況

1.1 河段概況

重慶涪陵河段位于長江、烏江兩江交匯處附近。由于河道岸線參差不齊，常有石盤和巖石突咀伸入江中，加之該河段河床底部起伏不平，急流險灘與緩流深沱交替存在，以及兩江匯流相互頂托作用，使該河段水流結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。河段在長江中水期的河寬500～900m，彎道最小曲率半徑約2000m，凹岸位于右岸一側(cè)。以烏江入?yún)R處分為上下兩段，上段河道岸線參差不齊，河中靠左岸一側(cè)有鋸子梁、洗手梁，右岸則有著名歷史文物白鶴梁縱臥于江中。烏江出口段河道微彎，河寬350m左右，在烏江出口及以下的長江河段，有錦繡洲及大灶、小灶等石梁群橫臥于江中，往下又有川江著名的和尚灘(洪水急流灘)存在。著名的龍王沱在中水時水深達50m以上，該處在通常情況下會形成大面積的回流區(qū)域，回流流速達2m/s 左右，并伴隨有泡漩水流，影響船舶航行，從長江上游下泄的污物也匯集于此地，給涪陵港區(qū)的水環(huán)境帶來危害。

本次分析河段范圍為長江干流上起瓦窯沱、下迄郭家咀全長約12.8km河段，支流烏江出口以上長約1.5km河段。

1.2 現(xiàn)有水利工程及其他設(shè)施

長江右岸主要有涪陵主城區(qū)護岸濱江路工程和龍王沱客運港區(qū)；長江左岸主要有黃旗滾裝船碼頭。烏江左岸有涪陵主城區(qū)護岸濱江路工程和大東門客運港區(qū)。涪陵長江、烏江匯合口東岸防洪護岸綜合整治工程上游起于烏江右岸磨盤溝，下游止于長江右岸污水處理廠，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。

三峽工程于2003年6月進入圍堰蓄水期，壩前水位汛期按135m、枯季按139m運行；2006年汛后初期蓄水后，壩前水位汛期按144m、枯季按156m運行；自2008年以來三峽水庫于汛末進行175m試驗性蓄水，工程進入175m試驗性蓄水期。

2 來水、來沙特性

重慶市涪陵區(qū)位于長江、烏江匯合處，長江干流在匯口上游約117km有寸灘水文站，烏江匯合口上游約60km處有武隆水文站，涪陵下游約10km有清溪場水文站。寸灘站集水面積866559km2,占清溪場站集水面積的89.7%；武隆站集水面積83035km2，占清溪場站集水面積的8.6%。受三峽蓄水影響，采用長江干流寸灘站和烏江武隆站水沙資料作為該河段的水沙條件分析。

2003年以后，寸灘、武隆站泥沙大幅度減小。經(jīng)統(tǒng)計(見表1)，寸灘站和武隆站2003—2016年平均徑流量為3547億m3，為1956—1990年徑流量的92.2%；2003—2016年平均輸沙量為16833萬t，僅為1956—1990年系列的34.4%。

表1 寸灘站和武隆站水沙量階段對比

3 河道演變分析

3.1 三峽工程蓄水前河床情況

三峽工程蓄水前，河演分析共收集了22年間3次觀測的河道地形，時間分別為1980年10月、1996年11月和2002年11月。

a.灘槽及深泓線變化。分析河段洲灘140m、130m等高線變化可以看出，年際間洲灘140m、130m的等高線有些略向河心發(fā)展，有些略向岸坡發(fā)展，擺幅一般在30m以內(nèi)，無單一性發(fā)展的趨勢；分析深槽120m、110m和100m等高線變化看，年際間無明顯變化，分析說明河段洲灘和深槽近期變化是相對穩(wěn)定的。從深泓線平面變化可以看出，本河段各年深泓線走向基本一致，左右擺動一般小于20m。

b.河床沖淤及橫斷面變化。為進一步了解分析河段近期變化情況，分析結(jié)果表明在該河段選取了5個橫斷面進行比較分析，各斷面較為吻合，不僅表現(xiàn)為斷面形態(tài)一致，且各處高程亦無明顯變化，各年間河道斷面變化甚小，幾乎重合。

采用斷面法計算該河段1980—2002年間沖淤量，成果見表2。1980—2002年間，長12.8km的分析河段累積沖刷了404.1萬m3，平均每km沖刷了31.6萬m3，河床平均沖刷厚度約0.32m，說明期間河段總體呈沖刷態(tài)勢。

表2 分析河段三峽工程蓄水前沖淤量統(tǒng)計

以上分析表明，三峽水庫蓄水前涪陵河段的河床斷面、深泓線平面位置均變化較小，多年來沖淤變化不大，河床處于穩(wěn)定狀態(tài)，符合川江河道演變規(guī)律和基本特征。

3.2 三峽工程運用后河道變化

三峽水庫運用以來河演分析共收集了兩次觀測的河道地形和三次觀測的固定斷面數(shù)據(jù)，地形施測時間分別為2008年和2017年，固定斷面實測時間分別為2003年3月、2006年10月、2008年12月和2017年10月。

a.灘槽及深泓線變化。三峽水庫運用后，涪陵河段的各深槽120m、110m和100m等高線走勢基本吻合，這說明涪陵河段深槽無明顯變化；從130m和140m歷年等高線來看，也沒有明顯的變化。說明三峽水庫運用以來，涪陵河段灘槽總體變化較小。分析河段深泓線也無明顯擺動，基本穩(wěn)定。

b.河床沖淤及橫斷面變化。采用斷面法計算該河段蓄水后2003—2017年間沖淤量(見表3)。2003—2006年間，分析河段沖刷了169.3萬m3，平均每公里沖刷了13.2萬m3。2006—2017年間基本為淤積態(tài)勢，分析河段累積淤積了355萬m3，平均每公里淤積了27.8萬m3。

2003—2017年間，分析河段累積淤積了184.4萬m3，平均每公里淤積了14.4萬m3，河床平均淤積厚度約為0.14m，說明三峽水庫運用后分析河段總體呈淤積態(tài)勢，但淤積強度較小。

表3 分析河段三峽工程蓄水后沖淤量統(tǒng)計

分析河段5個斷面變化比較可見，除涪陵主城區(qū)護岸濱江路工程造成右岸向江心略有移動外，各年間斷面其余部分較為吻合。

3.3 河道演變趨勢預(yù)測

三峽水庫正常蓄水位175m方案運用后，分析河段處于水庫常年回水區(qū)，汛期壅水3～10.5m，枯水期壅高39m左右。

在三峽水庫正常蓄水位175m方案運用初期，懸移質(zhì)泥沙發(fā)生淤積，隨著泥沙淤積和水庫運用年限的增加，主要淤積區(qū)淤高淤厚，泥沙淤積速率緩慢減小，該河段的水位繼續(xù)緩慢抬高，河段內(nèi)泥沙仍累積性淤積，雖然主要淤積區(qū)繼續(xù)淤高淤厚，但淤積速率比以前減小。當(dāng)水庫運行至第50年時，河道淤積形態(tài)與30年末相似?？偟内厔菔菐靺^(qū)河道向單一、歸順和微彎方向發(fā)展。

近年來又一批大型水庫如溪洛渡、向家壩、烏東德、白鶴灘、亭子口等相繼開工建設(shè)和投入運行，攔沙作用會越來越大。因此，今后相當(dāng)長一段時期內(nèi)三峽入庫沙量會越來越小，該河段的泥沙淤積速率會比原來預(yù)計的要小，但該河段總體泥沙沖淤規(guī)律不變。

4 結(jié) 語

本文采用重慶涪陵河段在三峽水庫運用前的1980、1996、2002年和三峽水庫運用后2006年、2008年和2017年觀測資料，分析岸線、洲灘、深槽、沖淤量等變化。河演分析結(jié)果表明：

a.三峽蓄水前，涪陵河段的河床斷面、深槽、深泓線變化較小，沖淤幅度不大，河勢處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

b.三峽工程運用后，涪陵河段總的趨勢是河道向單一、歸順和微彎方向發(fā)展，河段有一定的淤積，但河段的泥沙淤積速率會比原來預(yù)計的要小，但該河段總體泥沙沖淤規(guī)律不變。

參考文獻

[1] 母德偉,張緒進.三峽庫區(qū)涪陵河段河床演變分析[J].泥沙研究,2003(2):54-59.

[2] 劉尚武,莊澤志,朱君國.三峽水庫蓄水后土腦子河段河床演變分析[J].水利科技與經(jīng)濟2016,22(2):36-39.

[3] 羅亞偉,朱殿芳.裁彎取直工程對河道防洪影響分析[J].水利建設(shè)與管理,2011(10):74-79.