多種涉水工程對漢江興隆水利樞紐下游近壩段河勢影響分析

摘要：

涉水工程的建設對河床演變產生了深刻影響，在受多種涉水工程疊加影響的河段，其河床演變規律較天然情況更為復雜。以漢江興隆水利樞紐下游近壩段為例，基于原型觀測資料分析，研究在興隆水利樞紐、引江濟漢工程、漢江千噸級航道整治工程等工程實施后河段的響應機制。結果表明：在上游水利樞紐蓄水運用后，河段發生以沖刷為主的再造床過程；航道整治工程實施后，水流逐漸歸槽，總體河勢趨于穩定；引江濟漢工程實施后，匯流口下游局部易形成淺灘。研究成果可為漢江河段河道治理決策提供參考。

關鍵詞：

河床演變； 近壩段； 引江濟漢； 興隆水利樞紐； 漢江

中圖法分類號：TV131

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2025.02.006

文章編號：1006-0081（2025）02-0031-06

0 引 言

漢江是長江中游北岸最大的支流。20世紀60年代以來，隨著丹江口水庫建成與加高運用，王甫洲、崔家營、興隆等樞紐的陸續完建投運，以及南水北調中線、引江濟漢等調（引）水工程建設，漢江中下游河段水文情勢發生顯著變化。2000年以后，漢江航道整治進入建設高潮，低水整治直接影響了河床邊界條件，尤其是枯水河槽。興隆水利樞紐下游近壩段位于漢江下游，該河段同時也為引江濟漢工程匯流河段，2010年后，航道部門在該段實施了千噸級航道整治工程。

近年來，很多專家學者對漢江河段水沙特性及河床演變特性進行了分析，特別是丹江口水庫運行對漢江中下游來水來沙及河床演變的影響。吳娛等針對興隆壩下河床演變情況及航道條件進行了研究［1-4］；盧婧等研究了興隆大壩運行前后壩下河段河床演變情況［5-8］。本文基于大量原型觀測資料，以漢江興隆水利樞紐下游近壩段為例，研究在多種涉水工程疊加影響下河床演變的響應機制，有助于深入研究和預測人類活動在今后一段時期對漢江下游，特別是興隆壩下沖刷發展的影響，為河道治理決策提供依據。

1 河道概況

興隆水利樞紐下游近壩段自興隆壩址至聶家場，全長約11 km，河勢見圖1。河段上接興隆水利樞紐，下連澤口彎道，由長坨垸順直過渡段和滿天星彎道組成，兼有游蕩型及彎曲型河道的特點。河道主槽寬約0.7～1.5 km，兩岸堤距約1.5～4.8 km，堤距遠大于主河槽寬度。引江濟漢工程在漢江右岸長坨垸附近入匯，出水渠與漢江交匯角約70°。河段河床主要由粉細砂層、軟土等組成。

2 興隆水利樞紐下游近壩段近期演變特性

2.1 資料數據

主要選用1978，1986，2005，2012，2016，2021年共6個測次的實測水道地形資料分析興隆水利樞紐下游近壩段近期河道演變特性，重點分析興隆水利樞紐、引江濟漢工程及漢江千噸級航道整治工程的影響。考慮到興隆水利樞紐于2014年建成運行，引江濟漢工程于2014年建成通水，漢江千噸級航道整治工程于2014年竣工，綜合各工程竣工運行時間及資料測次情況，本文以2012年為界，重點分析各涉水工程實施前后河床演變情況。

2.2 平面變化

（1） 岸線平面變化。

分時段套繪興隆水利樞紐下游近壩段1978～2012年、2012～2021年30 m等高線分析岸線平面變化情況，見圖2。可以看到1978～2012年間分析河段主河槽岸線平面變化劇烈，隨著進口段主槽向右移動，新灘逐漸發育，整體河勢朝單一、穩定、微彎型的方向發展。興隆水利樞紐建成運用后的2012～2021年，隨著河道整治工程及航道整治工程的建設，岸線逐漸趨于平順，河段整體河勢趨于穩定。

（2） 深泓平面變化。

興隆水利樞紐下游近壩段1978～2021年深泓平面變化見圖3。1978年，河段主流曲率很大，進口深泓靠左岸，滿天星彎道段兩個彎頂點分別在文優臺和鴨子臺附近。1978～2012年河段深泓年際間平面擺動顯著，主要表現為長坨垸附近深泓大幅右擺，新灘發育，滿天星彎道段主流曲率趨于變小，深泓平面擺幅可達0.7～1.4 km。2012～2016年間，受附近水利工程、航道整治工程等的控制作用，深泓平面形態趨于穩定。

2.3 縱剖面變化

興隆水利樞紐下游近壩段深泓縱剖面歷年變化見圖4。1978～2021年間，河段深泓縱剖面總體呈顯著的下切趨勢，年際間存在沖淤交替。1978～2012年間，河段沿程深泓平均切深約3.33 m，年均下切0.10 m。2012～2021年間，河段沿程深泓平均切深約3.35 m，年均下切0.37 m。

分析認為，隨著上游丹江口等水利樞紐的建成，興隆水利樞紐下游近壩段近幾十年呈持續的沖刷下切狀態，且隨著2014年興隆水利樞紐建成運行后沖刷下切幅度較之前明顯增強。2016～2021年，引江濟漢出口附近深泓高程略有抬升，其上下游深泓均有所下切。

2.4 斷面變化

選取興隆水利樞紐下游近壩段5個典型斷面CS1～CS5（圖1）分析斷面變化情況。① CS1斷面位于興隆船閘下游引航道出口處。斷面兩岸高灘基本穩定，1978～2016年主河槽顯著右移；2016年～2021年斷面形態變化不大，沖淤變化主要表現為主槽的沖刷下切。② CS2斷面位于引江濟漢出口處。1978～2005年間，斷面主槽由左側發展到了右側，左岸低灘發育；2005～2012年，隨著深泓繼續右擺、下切，右岸岸坡崩退，左岸低灘呈淤積；2012～2021年斷面岸坡、灘地整體較為穩定，主河槽逐漸由偏“V”形轉變為“U”形。③ CS3斷面位于滿天星彎道第一個彎頂點附近。1978～2012年間，斷面主槽位置隨著彎道曲率變化先向左后向右劇烈變化；2012～2021年，主槽位置及斷面形態逐步趨于穩定，深泓靠右岸且有下切的趨勢，左岸低灘淤積發展，主槽右岸邊坡較為穩定。④ CS4斷面位于滿天星彎道第二個彎頂點附近。1978年斷面主槽靠左，呈“W”形；1978～2005年斷面深泓顯著右擺，斷面形態轉變為“偏V”形，左岸低灘開始發育，主槽整體較為寬淺；2005～2012年斷面深泓再次左擺，左岸低灘進一步淤高發展，主流歸槽，斷面形態呈“偏U”形；2012～2021年，斷面形態基本穩定，主槽以沖刷下切，左岸岸坡略有崩退，右岸岸坡較為穩定。⑤ CS5斷面位于河段出口。整體來看，該斷面歷年來主槽位置相對穩定，沖淤變化主要體現在深泓在主槽范圍內左右擺動及持續的沖刷下切，至2021年，斷面形態發展為兩岸均有低灘發育的深“V”形。

興隆水利樞紐下游近壩段斷面形態在2012年以前隨主流的游蕩擺動變化均較為劇烈，2012年后，隨著航道整治工程的逐步實施，主流歸槽，斷面形態逐步穩定下來，沖淤變化主要體現在河床持續沖刷下切，河槽朝窄深方向發展。CS1～CS5斷面變化見圖5。

2.5 沖淤變化

分別計算興隆水利樞紐下游近壩段平灘河槽、枯水河槽的沖淤量變化情況見表1，可得出以下結論。

（1） 1978～2021年河段呈累積性沖刷。由1978～1986年、1986～2005年、2005～2012年、2012～2016年、2016～2021年5個時段分析，河段平灘河槽沖刷量分別為142萬，171萬，337萬，460萬，537萬m3，1978～2021年平灘河槽累計沖刷了1 647萬m3。

（2） 從沖淤強度時間變化上看，2012年后，分析河段沖刷強度顯著增強。1978～2012年、2012～2021年平灘河槽沖淤強度分別為19萬，110萬m3/a。

（3） 從沖淤空間分布上看，分析河段逐漸由灘槽皆沖轉變為沖槽淤灘。

3 引江濟漢匯流口局部演變特性

3.1 局部平面變化

套繪引江濟漢匯流口1978～2021年30 m等高線分析局部岸線變化情況，見圖6。受主河槽右移的影響，匯流口局部岸線1978～2012年間呈不斷后退的變化趨勢，30 m等高線共后退約1.2 km左右。2012～2021年，主要受航道整治護岸工程的控制作用，崩退的岸線得到有效遏制，引江濟漢匯流口局部30 m等高線基本重合，岸坎趨于穩定。

套繪引江濟漢匯流口1978年～2021年25 m等高線分析局部低灘變化情況見圖7。2021年匯流口局部25 m等高線基本已退至岸線附近，2012年后，受引江濟漢出水影響，漢江局部深泓左擺，2016，2021年引江濟漢出口下游右岸局部淤積形成低灘。

3.2 局部沖淤變化

分別計算引江濟漢匯流約600 m局部河段平灘河槽、枯水河槽的沖淤量變化情況見表2，可知：① 1978～2016年，局部河段總體表現為沖刷，平灘河槽沖刷量共133萬m3；② 從沖淤空間分布上看，1978～2005年表現為沖槽淤灘，2005～2012年表現為枯水河槽沖刷、低灘淤積，2012～2016年表現為枯水河槽沖刷，低灘淤積。

4 涉水工程影響下分析河段的響應機制

4.1 上游水利樞紐工程的影響

興隆水利樞紐下游近壩段天然條件下堤距開闊，河漫灘發育，河槽寬淺，河床質抗沖性較差，河段橫向變形顯著，其河床演變主要體現為游蕩型河流特點。

隨著丹江口水庫建成、加高運用，以及南水北調中線、引江濟漢等調（引）水工程建設運行，漢江中下游河段水文情勢發生顯著變化［9-10］，主要表現為中水流量減少，中水歷時銳減，特大洪水減少，水流含沙量減少。上游來水來沙條件變化，尤其是水流含沙量減少，是近幾十年漢江中下游河段普遍呈沖刷態勢的最主要原因。根據近期演變分析，興隆水利樞紐下游近壩段近幾十年呈累積性的沖刷下切。而來水來沙條件年內過程平坦化和特大洪水的減小也有利于河段形成比較穩定的中枯水河槽。由近期河段平面變化可以看出，河段游蕩屬性趨于減弱，整體河勢朝單一、穩定、微彎型方向發展，河槽朝窄深方向發展。

4.2 興隆水利樞紐的影響

興隆水利樞紐2009年12月實現漢江截流，2013年建成運行。興隆水利樞紐為低水頭樞紐，無防洪任務，基本不改變下游河段的徑流過程，但對下游水流含沙量有一定影響。

分析河段受丹江口水庫清水下泄影響多年，河床抗沖能力有所增強，但由于河段為興隆水利樞紐的近壩段，受樞紐運行影響最為直接。沖淤計算成果表明河段在興隆水利樞紐運行后（2012～2021年）的平灘河槽沖淤強度是之前（1978～2012年）的5.8倍，表明興隆水利樞紐建成運行后分析河段沖刷下切的強度顯著增強，且沖刷主要集中在枯水河槽，河槽進一步朝窄深方向發展。

4.3 千噸級航道整治工程的影響

漢江興隆至漢川段航道整治工程于2010年5月開工，2014年 7月完工，航道整治工程實行低水整治、束水歸槽、固灘護岸、穩定河勢，其中興隆水利樞紐下游近壩段整治工程主要包括筑壩、護灘帶、護岸等。

航道整治工程實施前，河段洲灘散亂，邊灘、心灘沖淤變化劇烈，灘槽格局不穩。航道整治工程實施后，支汊淤堵，洲灘合并淤長，水流歸槽，河段中枯水河槽走向基本穩定，沖淤分布由“灘槽皆沖”轉變為“沖槽淤灘”，河床斷面的穩定性有所增強。

4.4 引江濟漢工程出流影響

引江濟漢工程是從長江荊江河段引水至漢江高石碑鎮興隆河段的大型輸水工程，2014年9月正式運行，設計流量350 m3/s。

引江濟漢工程建成后，匯流口河段由建成前的順直微彎河段轉變為交匯流河段，其局部水流結構、泥沙運動、河床形態均較天然情況更為復雜。對于交匯流河段，匯流比的大小是反映干支流相互頂托強度的重要指標，漢江干流枯水期流量與引江濟漢工程設計流量基本屬同一量級，枯水期匯流比顯著增大，枯水期引江濟漢工程對交匯流河段影響更為顯著。根據實測資料，引江濟漢建成運行后工程局部河段深泓左擺，匯流口下游段汛后易淤積形成低灘。

5 結 論

本文基于漢江興隆水利樞紐下游近壩段約40 a的原型觀測資料，分析了多涉水工程影響下該河段的河床演變響應機制，得到以下主要結論。

（1） 近幾十年，隨著上游水利樞紐工程陸續完建，興隆水利樞紐下游近壩段已由建庫前的微堆積型轉變為侵蝕型，興隆水利樞紐建成后，分析河段的沖刷下切強度進一步增強。

（2） 航道整治工程逐步興建后，興隆水利樞紐下游近壩段灘槽格局逐步穩定，總體朝單一、穩定、微彎型方向發展，主槽斷面也逐步由偏“V”形朝偏“U”形轉變，沖淤變化呈明顯的“沖槽淤灘”。

（3） 引江濟漢工程建成后，引江濟漢出口局部河段呈交匯流河段的演變特征，且漢江枯水期影響更為顯著，汛后引江濟漢出口下游主河槽右側易淤積形成低灘出淺。

（4） 興隆水利樞紐下游近壩段未來一定時期內總體河勢趨于穩定，但沖淤尚未達到平衡，沖淤變化將以沖槽淤灘為主。

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（編輯：張 爽）

Impact analysis of various water engineering projects on river regime at near-dam reach of Xinglong key water control project in Hanjiang River

YANG Yang，SUN Yating，ZOU Zhenhua

（Middle Changjiang River Bureau of Hydrological and Water Resources Survey，Bureau of Hydrology of Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China）

Abstract： The construction of water engineering projects has profoundly influenced the evolution of riverbeds.In river sections affected by multiple water engineering projects，the patterns of riverbed evolution are more complex compared to natural conditions.Taking the near-dam reach of Xinglong key water control project as an example，we analyzed the response mechanism of the river section after the implementation of various projects such as upstream hydraulic facilities，the water transfer project from Yangtze River to Hanjiang River，and the renovation project of the Hanjiang River thousand-ton-class navigation channel.The results indicated that after the impoundment of upstream hydraulic facilities，the river section undergoes a process of bed reconstruction primarily dominated by erosion.Following the implementation of the navigation channel renovation project，the flow gradually returns to the channel，and the overall river tendency stabilized.After the implementation of the Hanjiang River Diversion Project，local shoals were prone to form downstream of the confluence.The research findings can provide a basis for decision-making in river management.

Key words：

riverbed evolution； near-dam reach； Water Transfer Project from Yangtze River to Hanjiang River； Xinglong Key Water Control Project； Hanjiang River