三峽水庫(kù)蓄水后上下游河段水沙特性變化及影響因素分析

毛海濤， 王正成， 林 榮， 鄒 敏

(1.重慶三峽學(xué)院 土木工程學(xué)院， 重慶 404100； 2.河北工程大學(xué) 水利水電學(xué)院，河北 邯鄲 056038； 3.巫溪縣后溪河水電開發(fā)有限公司，重慶 405806；4.長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局 長(zhǎng)江上游水文水資源勘測(cè)局， 重慶 400021)

1 研究背景

泥沙問(wèn)題是三峽工程的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，由于長(zhǎng)江流域的雨量十分充沛，流域年產(chǎn)沙量達(dá)到5.3×108t[1-2]。長(zhǎng)江上游建設(shè)有大型梯級(jí)水利水電樞紐，對(duì)長(zhǎng)江上游河道泥沙影響顯著[3]。此外，樞紐隔斷了河流泥沙的連續(xù)性，致使下游河道來(lái)沙量驟降，下游河道水沙情勢(shì)發(fā)生了較大變化[4]。可見流域水沙變異、泥沙量驟降或陡增、泥沙重分配的不確定性與復(fù)雜性，對(duì)于長(zhǎng)江水利水電樞紐安全及干流河道治理策略的制定具有顯著影響[5]。

目前，實(shí)測(cè)資料分析是研究長(zhǎng)江泥沙淤積問(wèn)題的主要方法之一，旨在探明長(zhǎng)江泥沙淤積問(wèn)題、水電站蓄水?dāng)r沙作用對(duì)泥沙淤積的影響[6-7]。Dai等[8]研究表明2003年6月三峽水庫(kù)蓄水后長(zhǎng)江中下游輸沙量呈減少趨勢(shì)。Yang Yunping等[9-10]提出三峽水庫(kù)對(duì)下游輸沙量的影響沿順?biāo)鞣较蛑饾u減小，含沙量的減小趨勢(shì)一直延續(xù)至河口區(qū)域。李義天等[11]基于三峽水庫(kù)蓄水前數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)蓄水后壩下游河床將產(chǎn)生沖刷，沙量恢復(fù)過(guò)程中各粒徑組輸沙量不會(huì)超過(guò)建庫(kù)前均值。朱玲玲等[12]提出三峽水庫(kù)蓄水后，長(zhǎng)江干流含沙量銳減。李瓊芳等[13]研究表明水庫(kù)對(duì)河流泥沙的影響與水庫(kù)庫(kù)容大小、水庫(kù)運(yùn)行方式、研究站點(diǎn)與水庫(kù)距離的遠(yuǎn)近有關(guān)；極端降雨事件的發(fā)生和河道的裁彎取直，會(huì)導(dǎo)致含沙量增大。殷鴻福等[14]基于長(zhǎng)江中游站的監(jiān)測(cè)資料，對(duì)長(zhǎng)江中游的泥沙淤積問(wèn)題展開分析。郭小虎等[15]對(duì)比分析了三峽水庫(kù)蓄水前后不同粒徑泥沙的沖刷與淤積規(guī)律。

當(dāng)前的研究主要集中在水沙和數(shù)值模型的建立、泥沙沉積規(guī)律、泥沙的沉積影響因素、截留泥沙、三峽水庫(kù)蓄水對(duì)長(zhǎng)江泥沙的影響等方面。但涉及三峽水庫(kù)的蓄水過(guò)程、上游大型梯級(jí)水電站修建及其他影響因素對(duì)長(zhǎng)江上下游水沙特性的影響規(guī)律，還缺乏系統(tǒng)的研究。因此，本文依據(jù)三峽水庫(kù)上、下游重要控制站的水文及泥沙監(jiān)測(cè)資料，從時(shí)間和空間上系統(tǒng)梳理長(zhǎng)江上下游水沙特性變化規(guī)律，探尋不同水文和泥沙參數(shù)間的相關(guān)性，分析水電站等諸多因素對(duì)泥沙的影響，為正確評(píng)價(jià)泥沙對(duì)三峽水庫(kù)的影響及長(zhǎng)江泥沙治理策略的制定提供理論支撐。

2 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域?yàn)槠鹩谇嗪Ｊ∮駱洳刈遄灾沃荩涟不帐〕刂菔械拈L(zhǎng)江河段。長(zhǎng)江水利委員會(huì)和地區(qū)水文部門在該區(qū)域共設(shè)置有直門達(dá)、石鼓、攀枝花、向家壩、朱沱、寸灘、宜昌、沙市、漢口、大通、黃帝陵等11個(gè)重要控制性水文站。其中①～⑤水文站位于三峽庫(kù)區(qū)上游，下文中統(tǒng)稱“上游站”，寸灘站位于三峽庫(kù)區(qū)；⑦～○11水文站位于三峽庫(kù)區(qū)下游，下文統(tǒng)稱“下游站”，研究區(qū)長(zhǎng)江流域水文站[21]及水利水電工程分布示意圖如圖1所示。

研究時(shí)段包括了三峽水庫(kù)從施工期蓄水、初期蓄水到正常蓄水，共計(jì)15 a(2002-2016年)。三峽水庫(kù)蓄水過(guò)程時(shí)間表如表1所示。

表1 三峽庫(kù)區(qū)蓄水水位

圖1 長(zhǎng)江流域水文站及水利水電工程分布示意圖

由圖1可知，研究區(qū)域內(nèi)三峽水庫(kù)上、下游還修建了許多大型水電站，其中包括錦屏一級(jí)和溪洛渡等10余座大型水電站的蓄水時(shí)間均在三峽水庫(kù)蓄水之后。

2.2 參數(shù)來(lái)源

文中收集了三峽水庫(kù)蓄水以來(lái)(2002-2016年)長(zhǎng)江水利委員會(huì)設(shè)置的重要控制站的觀測(cè)資料作為數(shù)據(jù)來(lái)源。與本文相關(guān)的重要水文泥沙觀測(cè)項(xiàng)目包括：年徑流量、年輸沙量、年均含沙量、泥沙中值粒徑、年輸沙模數(shù)、泥沙入庫(kù)和出庫(kù)量等數(shù)據(jù)。基于觀測(cè)數(shù)據(jù)，綜合考慮各類影響因素，系統(tǒng)地梳理三峽水庫(kù)上下游水沙特性及變化規(guī)律。

3 水文及泥沙特性分析

為了較準(zhǔn)確判斷三峽水庫(kù)對(duì)水文泥沙等參數(shù)的影響，文中根據(jù)各測(cè)站的位置，將2002-2016年三峽水庫(kù)上游、庫(kù)區(qū)及下游各測(cè)站數(shù)據(jù)分別進(jìn)行梳理和歸納。

河流輸沙量為一定時(shí)段內(nèi)通過(guò)河道某斷面的泥沙數(shù)量，其大小取決于含沙量和徑流總量。因此，需要從徑流量、含沙量和輸沙量等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)梳理和分析。此外，針對(duì)泥沙的特性，還需要闡述輸沙模數(shù)和泥沙中值粒徑。

3.1 年徑流量分析

基于研究區(qū)域三峽水庫(kù)上、下游測(cè)站徑流資料，作年徑流量變化曲線如圖2所示。

由圖2(a)可看出，由于各測(cè)站集雨面積和支流入江(研究區(qū)域從上游開始依次有雅礱江、岷江、嘉陵江和烏江等主要支流匯入長(zhǎng)江)等原因，年徑流量也隨著測(cè)站的下移而逐漸增大。朱沱站和寸灘站年徑流量呈上下波動(dòng)變化趨勢(shì)，2002-2016年僅有較小的增幅，分別增大12.76%、7.47%。石鼓、攀枝花、向家壩、直達(dá)門站至2016年，分別降低11.8%、11.91%、9.74%、40.68%。

由圖2(b)可得，從2002至2016年，長(zhǎng)江下游測(cè)站的宜昌、沙市、大通站總體呈上升趨勢(shì)，分別增大8.55%、6.49%、5.28%；漢口站降低2.64%。從宜昌至大通站，年徑流量先降低后增大；以2016年為例進(jìn)行闡述，從宜昌至沙市站降低6.47%，從沙市至漢口站增大87.66%，原因在于漢江匯入長(zhǎng)江，從漢口至大通站增大39.63%。

3.2 年均含沙量分析

進(jìn)一步分析研究區(qū)內(nèi)年均含沙量的變化特性，作年均含沙量變化曲線如圖3所示。

由圖3(a)可得，直門達(dá)、攀枝花、向家壩、朱沱、寸灘站年均含沙量總體呈下降趨勢(shì)；至2016年分別降低36.79%、84.21%、98.85%、82.18%、80.06%；向家壩站降低最為顯著，從2012至2013年降低98.22%，隨后趨于穩(wěn)定。但石鼓站至2016年反而增大28.77%。

由圖3(b)可得，宜昌、沙市、漢口、大通站年均含沙量從2002至2016年分別降低96.54%、91.9%、70.65%、47.65%，越靠近上游降低幅度越大，反之則越小。各年均含沙量曲線變化規(guī)律類似，從2007年開始近似趨于穩(wěn)定，2013年存在小幅度降低，隨后又趨于穩(wěn)定。

3.3 年輸沙量分析

進(jìn)一步分析年輸沙量的變化規(guī)律，作年輸沙量變化曲線如圖4所示。由圖4(a)可得，直門達(dá)、攀枝花、向家壩、朱沱和寸灘站的輸沙量雖存在上下波動(dòng)的情況，但總體呈下降趨勢(shì)，至2016年分別降低62.64%、86.22%、98.92%、79.79%、78.21%，向家壩站降低最為顯著。朱沱和寸灘站在2006-2008年期間年輸沙量曲線近似重合，2014年后各曲線趨于穩(wěn)定。

圖2 2002-2016年三峽水庫(kù)上游、庫(kù)區(qū)及下游各測(cè)站年徑流量變化曲線

圖3 2002-2016年三峽水庫(kù)上游、庫(kù)區(qū)及下游各測(cè)站年均含沙量變化曲線

圖4 2002-2016年三峽水庫(kù)上游、庫(kù)區(qū)及下游各測(cè)站年輸沙量變化曲線

圖4(b)中各曲線波動(dòng)較小；從2002至2016年，宜昌站、沙市站、漢口站、大通站輸沙量呈下降趨勢(shì)，分別降低96.27%、91.33%、71.59%、44.73%，宜昌站降低幅度最大，2013年后各曲線逐漸趨于穩(wěn)定。下游各測(cè)站年含沙量自上而下呈增大趨勢(shì)，從宜昌至大通站增大20.61%～1688.24%。

3.4 泥沙中值粒徑分析

隨著河道徑流量和泥沙量的變化，泥沙的粒徑也會(huì)發(fā)生了較大變化。部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)水力條件與河床組成沿程變化情況下，粗顆粒在床沙中所占比例沿程減小，細(xì)顆粒所占比例沿程增加。具體分析時(shí)，中值粒徑是最具代表性的參數(shù)，需要系統(tǒng)梳理其沿程變化規(guī)律。以朱沱站2003-2012年泥沙為例，顆粒級(jí)配曲線如圖5所示，其他水文站顆粒級(jí)配曲線的獲取方法相同，不再贅述。

圖5 朱沱站泥沙顆粒級(jí)配曲線

顆粒級(jí)配曲線上含量50%對(duì)應(yīng)的泥沙粒徑為中值粒徑d50，能反應(yīng)泥沙的粗細(xì)程度；作各水文站泥沙中值粒徑變化曲線如圖6所示。

由圖6(a)可得，攀枝花、朱沱、寸灘站泥沙中值粒徑整體上趨于穩(wěn)定，波動(dòng)幅度較小；至2016年攀枝花、朱沱站分別增大9.09%、10%，石鼓、寸灘站分別降低20%、9.09%；僅向家壩站波動(dòng)幅度較大，至2016年降低31.25%，2011至2012年降低60%。

分析圖6(b)不難發(fā)現(xiàn)，宜昌、漢口、大通站泥沙中值粒徑波動(dòng)幅度較小，至2016年僅增大0～16.67%。但沙市站波動(dòng)較大，從2005至2007年，中值粒徑先增大6.6倍后又降低82.83%，在2006年出現(xiàn)極大值。

4 各參數(shù)相關(guān)性分析

天然河道中年徑流量、泥沙參量、年輸沙量、年均含沙量等關(guān)鍵參數(shù)相輔相成，相關(guān)性強(qiáng)。但是隨著三峽大壩和上下游大型水電站的運(yùn)行，上述參數(shù)相關(guān)性如何，仍需深入研究。

4.1 徑流量與輸沙量的相關(guān)性

隨著觀測(cè)系統(tǒng)和技術(shù)的逐步完善，本文所有監(jiān)測(cè)資料中，在2016年具有相對(duì)完善的水文泥沙資料。因此，基于該年的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析。以2016年為例作月徑流量和月輸沙量的變化曲線如圖7所示。

圖6 泥沙中值粒徑變化曲線

圖7 月徑流量和月輸沙量變化曲線

由圖7可得，直門達(dá)和宜昌站月徑流量和月輸沙量變化規(guī)律類似，月徑流量和月輸沙量皆以7月為分界線，類似正態(tài)分布。兩參量具有較好的相關(guān)性，月徑流量能表征月輸沙量的大小。

此外，宜昌站7月份月徑流量和月輸沙量分別達(dá)到最大值7.0×1010m3、3.79×106t，分別占全年總量的16.37%、44.64%。月徑流量和月輸沙量主要集中在6-9月份，分別占全年的49.47%、88.52%。可見，在汛期降，對(duì)于河道某一斷面而言，月徑流量越大，流速就越大大，水流挾沙能力越強(qiáng)，月輸沙量自然就越大；其余月份(1-5、10-12月)，月輸沙量相對(duì)較小。

基于月徑流量和月輸沙量相關(guān)性，進(jìn)一步分析年徑流量和年輸沙量的相關(guān)性。選取三峽水庫(kù)上游站朱沱、寸灘以及下游的宜昌、沙市、漢口、大通站作為代表，作年徑流量和年輸沙量的變化曲線如圖8所示。

由圖8可得，各監(jiān)測(cè)站年徑流量和年輸沙量在2004-2013年間具有較好的相關(guān)性，年徑流量與年輸沙量的升降規(guī)律類似。在2002-2003、2003-2013年間相關(guān)性較差，以寸灘站為例進(jìn)行分析。

由圖8(b)可得，在2004-2013間年徑流量與年輸沙量的升降趨勢(shì)是一致的，皆在2005、2012年達(dá)到極大值，在2006、2011年達(dá)到極小值。2006-2007年、2011-2012年均出現(xiàn)顯著增幅，2005-2006、2012-2013年則出現(xiàn)大幅度下降。

4.2 其他關(guān)鍵參數(shù)相關(guān)性分析

寸灘站位于三峽庫(kù)區(qū)中，其各參數(shù)變化更能反映三峽水庫(kù)調(diào)蓄過(guò)程對(duì)相關(guān)參數(shù)的影響。作年徑流量和年輸沙模量、年輸沙量和年均含沙量的變化曲線如圖9，10所示。

由圖9、10可得，年輸沙模量主要受到年徑流量與年均含沙量的影響，在2004-2013年期間，年徑流量和年輸沙模量具有較好的相關(guān)性，升降規(guī)律相同，都是在2005、2012年達(dá)到極大值，在2006、2011年出現(xiàn)極小值。同理，年輸沙量與年均含沙量的相關(guān)性依然采用寸灘站監(jiān)測(cè)資料。年輸沙量與年均含沙量變化曲線變化規(guī)律類似，相關(guān)性較好；2012年前降低幅度較小，兩參量總體都呈下降趨勢(shì)，2002-2016年分別降低79.79%、82.18%。

圖8 年徑流量和年輸沙量變化曲線

圖9寸灘站年徑流量和年輸沙模量變化曲線 圖10寸灘站年輸沙量和年均含沙量變化曲線

4.3 相關(guān)性影響因素分析

(1)徑流量與輸沙量方面，上游站2013年之前，徑流量與輸沙量相關(guān)性較好(圖8)。但在2013年之后，二者的相關(guān)性明顯減弱，越靠近三峽大壩受影響越大，遠(yuǎn)離大壩的上游河道測(cè)站受三峽水庫(kù)蓄水影響不顯著。

下游的宜昌站和沙市站徑流量與輸沙量關(guān)系有顯著的3個(gè)階段與三峽水庫(kù)蓄水過(guò)程吻合，其中2004年前和2013年后相關(guān)性較差，期間相關(guān)性較好；漢口站和大通站的流量與輸沙量相關(guān)性較好。

(2)寸灘站位于庫(kù)區(qū)內(nèi)，受三峽水庫(kù)調(diào)蓄影響相對(duì)較大，在2002-2003年之間，三峽水庫(kù)從未蓄水到施工期初步蓄水，原天然河道各水文參數(shù)被強(qiáng)烈干擾，寸灘站各參數(shù)的觀測(cè)結(jié)果相關(guān)性受干擾因素影響較大，出現(xiàn)了弱相關(guān)甚至不相關(guān)。

2003-2013年，三峽水庫(kù)最大蓄水水位156 m，處于相對(duì)的低水位運(yùn)行，各測(cè)站受水位影響也較小，該測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類似于天然河道，隨著水庫(kù)蓄放調(diào)節(jié)，各參數(shù)相關(guān)性相對(duì)較好。

2013年后，寸灘站年徑流量與年輸沙量、年徑流量與年輸沙模量相關(guān)性較差。而同期，三峽水庫(kù)試驗(yàn)性蓄水位達(dá)175 m，導(dǎo)致上游水庫(kù)和河道流速較小，導(dǎo)致挾沙力降低，年輸沙量也隨之減小。可見，三峽庫(kù)區(qū)水位達(dá)到175 m時(shí)，各主要測(cè)站(尤其是庫(kù)區(qū)內(nèi)水沙參數(shù))參數(shù)的相關(guān)性大大弱化。

總體而言，三峽水庫(kù)施工期蓄水和正常蓄水期間對(duì)各參數(shù)相關(guān)性影響較大，越靠近三峽大壩相關(guān)性越不明顯。試驗(yàn)性蓄水期間，在135或156 m以下低水位運(yùn)行階段，各參數(shù)相關(guān)性較好。

5 三峽水庫(kù)泥沙沖淤分析

5.1 出入庫(kù)泥沙量

三峽水庫(kù)在調(diào)控長(zhǎng)江水沙特性的同時(shí)，對(duì)自身泥沙沖淤也存在較大的影響。根據(jù)三峽水庫(kù)主要控制站朱沱、寸灘、黃帝陵站水文觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)表明，三峽水庫(kù)入庫(kù)懸移質(zhì)泥沙在2003年6月-2013年12月期間為20.278×108t，出庫(kù)懸移質(zhì)泥沙為4.969×108t[16]。各年入庫(kù)量、出庫(kù)量和淤積量如圖11所示。

由圖11可得，泥沙入庫(kù)量的最大值、最小值分別出現(xiàn)在2005和2006年，分別為2.53×108、1.01×108t，泥沙入庫(kù)量在2003-2013年期間持續(xù)上下波動(dòng)，但總體呈下降趨勢(shì)，2003-2013年由2.08×108t降低至1.27×108t，降幅達(dá)到38.94%。泥沙出庫(kù)量在2005年出現(xiàn)最大值1.08×108t，在2011年降低至最小值7.51×106t。以2007年(水庫(kù)蓄水位156 m)為分界線，2007年前泥沙入庫(kù)量顯著降低，從2003至2006年降低了51.14%；2007至2013年趨于基本穩(wěn)定，總體仍呈下降趨勢(shì)。

由于2010年泥沙入庫(kù)量較大，出庫(kù)量小，該年泥沙淤積量達(dá)到最大值1.95×108t；2006年泥沙入庫(kù)量和出庫(kù)量相對(duì)較為接近，該年泥沙淤積為最小值0.92×108t。三峽水庫(kù)蓄水位對(duì)泥沙淤積有較大的影響，當(dāng)2007年庫(kù)水位蓄至156 m時(shí)，淤積量的變化趨勢(shì)發(fā)生改變。以2007年為分解線，該年前淤積量逐漸增大，該年后淤積量逐漸減少； 2003-2007年淤積量增大36.4%，從2007至2013年降低44.53%。

5.2 三峽水庫(kù)排沙比

為進(jìn)一步反映三峽庫(kù)區(qū)泥沙淤積特性，基于圖11計(jì)算出排沙比，三峽水庫(kù)排沙比(出庫(kù)量/入庫(kù)量)如圖12所示。

圖112003-2013年三峽水庫(kù)泥沙入庫(kù)量、出庫(kù)量和淤積量 圖122003-2013年三峽水庫(kù)排沙比

由圖12可得，三峽水庫(kù)排沙比總體呈現(xiàn)上下波動(dòng)的趨勢(shì)，在2005年達(dá)到最大值40.45%，2011年出現(xiàn)最小值7.06%；從2005至2006年，排沙比出現(xiàn)大幅度降低，從40.45%降低至9.15%，降低77.38%。對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，2006年后排沙比波動(dòng)幅度比2006年前小。

6 泥沙影響因素分析

6.1 三峽水庫(kù)蓄水的影響

年輸沙量方面，從三峽水庫(kù)蓄水以來(lái)，下游站年輸沙量降低44.73%～96.27%；距離三峽水庫(kù)越近的水文站，年輸沙量降低幅度越大，距離越遠(yuǎn)受到的影響越小；當(dāng)水位達(dá)到175 m時(shí)，下游站的年輸沙量趨于穩(wěn)定。

在年均含沙量方面，截至2007年三峽水庫(kù)蓄水位達(dá)到156 m，下游站的年均含沙量趨于穩(wěn)定。對(duì)比上、下游站不難得出，從寸灘站到宜昌站年均含沙量降低明顯，以2016年為例進(jìn)行闡述，年均含沙量降低80%，可見，三峽大壩上、下游特性顯著不同，三峽水庫(kù)及上游各種因素，攔截了絕大多數(shù)泥沙。

在中值粒徑和年輸沙模數(shù)方面，受到三峽大壩蓄水的影響，宜昌、沙市、大通站的泥沙中值粒徑趨于穩(wěn)定，從2002至2016年僅增大0～16.67%。年輸沙模數(shù)在三峽水庫(kù)剛蓄水時(shí)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，在蓄水至175m后波動(dòng)較小；2002至2016年，宜昌、漢口、大通站分別降低96.29%、71.68%、44.66%，可見距離三峽大壩越遠(yuǎn)，年輸沙模數(shù)受到的影響越小。三峽大壩蓄水后，從寸灘至宜昌站的年輸沙模數(shù)明顯降低，以2016年為例進(jìn)行分析，年輸沙模數(shù)降低82.82%。此外，從三峽大壩至下游延伸，年輸沙模數(shù)先降低后增大。

6.2 研究區(qū)域其他水電站的影響

三峽水庫(kù)上游各水電站的修建并蓄水對(duì)年輸沙量的影響較大，對(duì)照本文數(shù)據(jù)，在5各方面有所體現(xiàn)：(1)2012年錦屏一級(jí)水電站開始蓄水，攀枝花站從2012至2013年年輸沙量降低74.21%；(2)向家壩和溪洛渡水電站分別于2012、2013年蓄水，從2012至2013年向家壩站年輸沙量降低98.68%；從攀枝花到向家壩站年輸沙量明顯降低，以2015年為例，降低76.92%。(3)草街航電樞紐2010年蓄水，從2010至2011年寸灘站年輸沙量降低59.87%。(4)亭子口水電站于2013年蓄水，從2013至2014年寸灘站年輸沙量降低57.11%。(5)由于清江和漢江的匯入，從宜昌到大通站年輸沙量增大20.61%～1688.24%。

在中值粒徑和年輸沙模數(shù)方面，向家壩站受到向家壩水電站2012年蓄水的影響，大壩攔蓄大量泥沙，向家壩站的中值粒徑由0.02 mm減小至0.008 mm，減小了60%。受到向家壩和溪洛渡水電站蓄水的影響，向家壩站從2012至2013年年輸沙模數(shù)降低98.66%，2013年后趨于穩(wěn)定。

6.3 河道斷面的影響

2003、2015和2016年，三峽水庫(kù)上游3個(gè)典型河道斷面S34、S113和S207的形狀對(duì)比如圖13所示。2003-2013年期間，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)泥沙中推移質(zhì)數(shù)量急劇減少，部分河段甚至不能檢測(cè)到推移質(zhì)。其中一個(gè)主要原因是，隨著三峽水庫(kù)蓄水水位的抬高，河道的過(guò)水橫斷面逐漸增大，水流流速降低，其攜帶泥沙能力也隨之降低，依靠自重沉降的泥沙比例增大，往下游輸送的泥沙減小。水流特性的改變導(dǎo)致水動(dòng)力降低，粒徑較大的顆粒沉入河床，僅細(xì)小顆粒被帶入下游。

圖13 2003、2015和2016年三峽水庫(kù)上游3個(gè)典型河道斷面形狀對(duì)比

圖13中顯示，2013年以后，河道最大過(guò)水?dāng)嗝孀兓伙@著，但隨著庫(kù)區(qū)河道泥沙淤積，過(guò)水?dāng)嗝娣炊鴷?huì)減小，并隨著沖淤平衡逐步趨于新的穩(wěn)定，其后，對(duì)泥沙的影響也相對(duì)較小。

此外，局部的人為因素和不確定因素，對(duì)河道泥沙特性的影響也不容忽視。但在具體分析時(shí)，應(yīng)區(qū)分奇異點(diǎn)年份和整體規(guī)律的關(guān)系。

7 結(jié) 論

(1)三峽水庫(kù)自施工期蓄水、初期蓄水、試驗(yàn)性蓄水的整個(gè)過(guò)程，對(duì)三峽水庫(kù)上下游河道的水沙特性影響較大。越靠近三峽大壩的河段，受三峽水庫(kù)的影響越大。

(2)三峽水庫(kù)抬高水位，導(dǎo)致上游大部分河道流速變小，河道過(guò)水?dāng)嗝姘l(fā)生變化，水動(dòng)力條件發(fā)生改變，導(dǎo)致入庫(kù)泥沙越來(lái)越少，越來(lái)越細(xì)。

(3)三峽水庫(kù)上游長(zhǎng)江干流和支流上上修建了梯級(jí)電站，攔蓄了大量的泥沙，年輸沙量、年均含沙量、中值粒徑、年輸沙模數(shù)都顯著降低。

在上述3方面的影響下，水沙特性變化如下：

(1)上游段沿順?biāo)鞣较蚰陱搅髁恐饾u增大，至2016年直門達(dá)、石鼓、攀枝花、向家壩、漢口站降低2.64%～40.68%，朱沱、寸灘、宜昌、沙市、大通站增大5.28%～2824.11%；上游站(除石鼓站)年輸沙量至2016年降低62.64%～98.92%，下游站降低44.73%～96.27%；除石鼓站增大外，其他各站至2016年年均含沙量降低36.79%～98.85%。

(2)年徑流量和輸沙量、年均含沙量、年輸沙模數(shù)在2004-2013年間具有較好的相關(guān)性，曲線變化規(guī)律類似，2013年后受三峽水庫(kù)蓄水的影響，出現(xiàn)弱相關(guān)；年徑流量能表征泥沙參量的變化特性；年輸沙量和年均含沙量在2002-2016年間皆具有較好的相關(guān)性。

(3)2007年前三峽水庫(kù)淤積量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)， 其后三峽水庫(kù)泥沙淤積量逐漸降低。

(4)在水庫(kù)沖淤和泥沙特性方面，汛期三峽水庫(kù)水位對(duì)其影響較大；枯水期的高水位對(duì)其影響并不大。

除此之外，局部的人為因素和不確定因素，對(duì)河道泥沙特性的影響也不容忽視。