电站泄流对坝下航道影响研究进展

曹民雄，庞雪松

(1.南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210029;2.广西壮族自治区 港航管理局，广西 南宁 530012)

随着我国经济建设步伐的加快，电力需求越来越旺盛.我国电力发展规划中水电比重将逐年增加，水电建设越来越多.结合水电枢纽建设，山区河流航道整治已从逐滩整治逐步过渡到河流渠化或梯级开发，需要将水电开发与航运建设有机地结合起来.电站调度运行后，下泄水流与泥沙条件改变了天然的水沙特性，将对坝下游航道产生影响.本文拟在大量文献资料的基础上，归纳总结电站泄流对坝下航道影响的相关研究成果，提出有待进一步研究的问题.

1 建站前后坝下游河道水沙变化特性

电站运行后，其日调节和泄洪引起的非恒定流将改变下游河道的天然水沙条件，坝下的水沙特性变化主要表现在以下方面.

1.1 径流量年内分配变化

因电站对入库径流进行了调节，使径流量年内分配发生了改变，其改变的程度与电站的调蓄能力有关.对于水量丰沛、库容大、调节能力强的电站，一般可削峰填谷:枯水期下泄流量增大，中水历时延长，洪水期下泄流量减小，水量年内分配趋向均匀.如三峡水利枢纽在汛期枝城流量超过56700m3/s时，水库削峰蓄水;10—11月水库蓄水，减小下泄流量;1—4月下泄流量增加，加大了枯水期的流量［1］.丹江口水库坝下襄阳、皇庄站年均最大流量仅为建库前的60%左右，中水(1000～3000m3/s)历时由60～80 d延长至140～300 d［2］.乌江洪家渡、东风、乌江渡水电站建成联合运行后，思南水文站90%保证率的流量从280m3/s提高到396m3/s［3］.对于水量少、调节能力弱的径流式电站，为增加发电量，其下泄径流年内分配的总趋势是枯水期流量减少、时间延长，洪水期流量反而增大.如白龙江碧口水电站为季调节电站，枯水季节下泄流量常常小于设计流量，且历时较长［4］;融江麻石水电站为径流式电站，每年9月至翌年4月的枯水期径流量由建站前的37.21%降为27.87%，建库前枯水期为每年10月至次年4月初，建库后枯水期从每年9月开始，提前了1个月［5］.因而径流式电站对航道的影响相对明显，带来的航电矛盾相对突出.

1.2 坝下游流量变化

自然状态下河道枯水期日流量较为稳定，只有汛期山洪暴发才有较大的流量变幅，而日调节电站下游枯水期日流量波动明显.如江西万安电站运行4～6 a后，坝下1.74km处西门站的枯水期日流量变化600～1600m3/s［6］.三峡枢纽在调峰运行过程中4 h内流量变幅最大可达16000m3/s，而1 h内的流量变幅最大值可达6000m3/s，枢纽在24 h内不同时段下泄流量的变化随各时段电站输出电量的变化而变化［7－10］.

电站日调节时，坝下流量随之变化，其沿程变化的波型受电站泄流波型、河床坡度、形态、糙率及阻水建筑物、支流入汇及其汇入流量大小等影响:波峰流量Qmax沿程减小，波谷流量Qmin沿程增大(主要因河槽的调蓄作用).尖瘦的波峰沿程衰减快，肥胖峰型沿程衰减慢;峰流量大时传播快、波速大，峰流量小时传播慢、波速小;波峰比波谷传播时间短、速度快(表1)［4，9，11］.如水口水电站坝下嵩滩浦断面的波谷流量为308 m3/s，竹岐站增大为 503m3/s，侯官则增大到 543.8 m3/s［12］;大渡河的峰谷流量相差 4.4 倍［13］.

表1 白龙江碧口水电站坝下水力要素变化［4］Tab.1 Variation of hydraulic factors downstream of Bikou hydropower plant in Bailong River［4］

1.3 坝下游泥沙变化

水电站运行后，上游来沙被大量拦截在水库内，在库区冲淤平衡前，坝下基本属清水下泄，因而蓄水后坝下输沙总量减少，年内沙量分配趋于均匀.如丹江口水库滞洪期水库拦沙率约为20%，蓄水期达98%以上，年内最大与最小输沙量的月分配倍数由205.0～819.5降低为13.3～67.4，含沙量仅为建库前的1.1% ～24.5%［2］.三峡水库运行初期，2003—2006年长江中下游干流宜昌、汉口、大通水文站年均输沙量仅为0.702，1.34和1.63 亿t，分别较运行前多年均值偏小86%，67%和62%［8］，仅2003年6—12月份三峡水库淤积泥沙达 1.24 亿 t［10］.

坝下游床面泥沙在逐步下切与水流分选作用下，粒径逐年变粗，黄河天桥电站坝下6km处的义门水文站附近，电站运行4 a 后逐年的中值粒径分别为 0.195，0.228，0.442，0.607 和0.530mm，逐年粗化明显［14］.三峡水库2003年初期运行后，监利水文站的悬沙粒径由蓄水前的0.009 mm变粗为2006年的0.150mm［8］.

坝下河床泥沙的来源发生了变化，建库前河流泥沙主要来源于上游，蓄水后坝下游泥沙主要来自河床的冲刷、河岸的坍塌以及支流的补给.如丹江口水库建库前黄家港站年输沙量占皇庄站年输沙量的95.5%，建库后则占 4.12%［2］.

伴随坝下河床的冲刷，水流沿程分选，床面细颗粒泥沙被带走，从而使床面泥沙逐渐出现粗化，床沙级配比较均匀.随着冲刷的发展，坝下河段床沙也随之自上而下发生粗化.如丹江口坝下至太平店以上中细砂覆盖层已基本消失，粗砂与卵石层外露，襄阳站床沙质d50由0.132mm增至0.360mm(表2)［2］.

表2 丹江口水库建库前后的泥沙、含沙量和枯水流量变化Tab.2 Variation of sediment，sand content and flow in dry season before and after construction of Danjiangkou reservoir

1.4 坝下游水位变化

自然状态下枯水期日流量及水位均较为稳定，水位变幅很小，只有汛期山洪暴发才有较大的变幅.与建库前相比，因受电站日调节水流影响，坝下日水位变化频繁、变幅增大.如安康枢纽下游15km处的安康站，在枯季(12月至翌年3月)时最大日水位变幅均在2.0m以上［15］;江西万安电站运行4～6 a后，坝下1.74km处西门站的枯水期日水位变幅达2～3m(相应流量变化600～1600m3/s)［6］;四川龚咀电站下游福禄站电站建成前(1970－11—1971－04)日最大水位变幅为0.18 m，建成后(1986 －11—1987－04)增至1.53m［11］.融江麻石水电站下游29.6km 的鸭仔滩、52.5km的牛眠滩、134.4km 的板滩的滩上水位最大日变幅达0.80～0.85m［5］.乌江彭水电站坝下约77km处武隆水文站水位最大日变幅为2.48 m，水位小时变幅为 0.40m［16］.

坝下水位变化过程与电站下泄流量过程相对应，水位的波动频率、变幅、变率与电站泄流的组合及坝下距离密切相关:水位波动频率、变幅、变率沿程衰减，波峰沿程衰减(表1)［4，17］，波长逐渐延长.但低谷水位沿程变化跟电站下泄瞬时流量与设计流量的相对大小有关［18］:某些季调节、年调节或多年调节的大、中型枢纽下游，及以航运发电兼顾的反调节枢纽下游，往往最小下泄流量大于设计流量，坝下低谷水位较设计水位沿程抬升;某些小型径流式电站往往为了多发电，使得最小下泄流量小于设计流量，坝下低谷水位将小于沿程设计水位［4］.

1.5 影 响 距 离

电站泄流改变了下游河段的来水来沙过程，影响主要表现在水位下降与日水位变幅，影响的程度是沿程减弱的.水沙过程恢复到天然状况理论上在坝下无穷远处，一般日调节引起的水位变幅与水位下降在较小的范围内便认为基本没有影响，水位变幅限值具体数值目前没有定论，本文认为对航道的影响而言，水位变幅在0.05m以内为宜.

电站的影响距离主要与电站日调节的日均流量、日调节流量变幅有关，同时与河型、河床组成、断面形态等有关，影响距离一般为近百千米，有些大型电站甚至影响上千千米.如丹江口电站的冲刷范围至坝下240km的皇庄［2，19］;融江麻石水电站为径流式电站，有效库容仅0.625亿m3，但非恒定泄流的影响距离为330.7km［5］;乌江彭水电站坝下约 77km的武隆水文站水位最大日变幅 2.48 m，水位小时变幅为0.40m［16］;尼罗河的阿斯旺水库坝下 166km 处水位下降达 0.8 m［20］.

电站的影响距离还与下游河道的控制节点有关:如果河流实施了渠化，坝下水流将受下游梯级电站的回水顶托作用，上游电站将只影响到下游梯级电站的库区;如果坝下河道有基岩或者出现峡谷等难以冲刷的河段，电站的影响也难以发展到控制河段以下.如飞来峡枢纽下游10km处有近10km长的飞来峡，水流由宽约1km的河道流至200～300m宽的峡口，因飞来峡峡口的瓶颈作用，峡口以下河段已恢复到天然状态［21］.

2 电站运行对设计最低通航水位的影响

电站泄流对航道尺度的影响主要表现在航深的变化，一是随着电站的运行，坝下河床出现冲刷下切，水位逐年下降，直至达到新的水沙平衡;二是电站日调节运行时，坝下沿程水位波动频繁，谷底水位取决于电站瞬时下泄流量的大小，当瞬时下泄流量小于设计流量时，谷底水位将低于设计水位，造成浅滩段航深不足.因而电站下游航道整治首先需要考虑电站泄流对设计最低通航水位的影响，确定航道设计最低通航水位是航道工程规划、设计和施工的基础.

2.1 对设计最低通航水位的影响

电站对设计最低通航水位的影响程度与范围，文献［18］提出了以设计最小通航流量Q设、保证率P%(天然航道所需的枯水通航保证率)的日平均流量QP和日最小下泄流量QmP的相互关系作为评估枢纽日调节影响的指标.

(1)QP＞Q设坝下谷值流量沿程逐渐增大，峰值流量沿程逐渐减小，至一定距离(断面G)谷值流量达到Q设，继续增加至断面W处谷、峰值趋于一致(图1(a))，G断面以下河段实际最小流量大于设计最小通航流量Q设，沿程水位高于设计最低通航水位，将增加航深，提高通航保证率;但坝下至断面G河段的谷值流量小于设计最小通航流量，沿程水位低于设计最低通航水位，无法满足航深要求.当电站按《内河通航标准》要求QmP≥Q设进行泄流时，断面G位于坝址，坝下沿程水位将不低于对应位置的设计低水位.

(2)QP=Q设只有G断面出现(见图1(b))，坝下至断面G河段的沿程水位低于设计低水位，断面G以下河段恢复到天然河道情况.

(3)QP＜Q设坝下游整个河段的沿程水位低于设计低水位，对航运的影响最为严重.

图1 枢纽日调节的坝下游水面线Fig.1 Schematic diagram of dam's downstream water surface line

2.2 电站运行影响下设计最低通航水位的计算

受电站运行影响，坝下水位一方面受电站日调节影响日变幅较大，每日有峰、谷水位出现，同时因河床冲刷下切引起水位逐年下降，因而设计最低通航水位的计算既要考虑水位逐年下降的趋势，又要考虑每日的谷底水位.

设计最低通航水位的计算有2种方法:一是选定附近的水文站作为基本站，利用保证率频率法或综合历时曲线法计算出设计水位，再用适当的方法转换到各整治滩段，得出滩头或滩尾水尺的设计水位;二是直接采用一、二维水沙数学模型计算设计流量下沿程水位与日调节下泄过程的沿程低谷水位，设计最低通航水位取两者的下包络线.

如果采取第1种方法计算，选定的附近水文站资料应采用流量样本，否则水位资料不具备一致性，同时需要考虑电站日调节影响与水位逐年下降的趋势.文献［6］先计算万安电站下游吉安、峡江站等基本站的设计最低通航水位，再扣除非恒定流对水位的影响值(吉安、峡江站分别为0.105和0m)，其实基本站的水位逐年下降而不具备一致性;文献［22］实测南盘江天生桥电站下游坡脚至八渡的波谷时段水位，建立基本站与滩段水尺波谷水位间的相关关系，以推求设计最低通航水位;文献［5］也提出以日最低水位作为计算样本，这在河床稳定的山区河流是可行的;文献［23］实测梅江的莲辣滩电站及汀江的青溪电站一台机组发电达到稳定时的瞬时水面线，再降低0.40m后作为电站下游航道的设计最低通航水位，这可能实用，但概念不清;文献［17］对汀江青溪电站无基流下泄的下游河段溪口与三河坝(三)站实测资料进行流量保证率频率法、日最低水位累积频率法计算，提出日最低水位累积频率法推算基本站设计水位、采用实测沿程波谷水位的下包络线确定各滩段设计水位;文献［3］针对新建电站下游河段资料较少的情况，提出了建立电站稳定泄流期间水位站和滩段水位的相关曲线，或者电站泄流期间水位站和滩段的差时水位(考虑非恒定泄流的传播时间)建立水位相关曲线，求出滩险的设计最低通航水位;文献［24］以流量作为样本，用保证率频率法计算设计最小通航流量，再从近几年枯水期水位流量关系曲线上查得对应于该流量的水位作为设计最低通航水位，即将修订颁布的《港口与航道水文规范》推荐了这种方法.

第2种方法中有水流数模计算与水沙数模计算，冲积性河流进行长系列的水沙数模计算可以看出水位的逐年下降趋势与沿程的低谷水位，应该说是坝下河段设计最低通航水位最好的预测方法与确定手段，但河床组成一般沿程变化，且各层不同，很难模拟河床冲刷下切的过程，需要计算与分析相结合;对于河床较为稳定的山区河流进行水流数模计算，可以得到沿程低谷水位的下包络线作为设计最低通航水位.文献［25］利用一维水沙数模计算了三峡水库蓄水5 a(对应135m蓄水末期和156m蓄水初期)，7 a(对应156m蓄水末期和175m蓄水初期)、10 a，15 a和20 a(均为175m正常蓄水期)等各个时期的坝下河床冲淤变化，得到沿程各水文站的各时期水位流量关系曲线，由三峡水库调蓄、南水北调、引江济汉等工程影响下的长江中下游设计流量查得各站的设计水位，以此作为样本进行综合历时曲线法和保证率频率法计算，得到各站相应保证率的设计最低通航水位.文献［26］将坝下游河段的设计最低通航水位计算问题概括为一种非线性输入输出的泛函关系，建立推算枢纽下游河段设计最低通航水位的BP神经网络模型，对闽江水口电站坝下观音岐设计最低通航水位进行网络计算.现在有较多的工程采用了水沙数模计算的方式［27－28］，收到了很好的效果.

《内河通航标准》强制要求“枢纽瞬时下泄流量不应小于原天然河流设计最低通航水位时的流量”，但有些电站实际运行中往往无基流，如汀江青溪电站［17］，或者低谷流量小于设计流量，如大渡河沙湾至乐山段航道的低谷流量约为80m3/s，而天然设计流量为400m3/s［13］，这严重影响了坝下的航运，是违规行为，应加大航道执法，坚决制止.面对这种局面，有些学者被动地提出了船舶等水“追峰通航”［11，13，29］，这值得商榷.

3 电站运行对通航水流条件的影响

电站下泄的水流在时间上不恒定、空间上不均匀，引起坝下沿程流速、比降、流态的变化以及水位频繁波动.对船舶航行而言，流速、比降的变化反映了船舶航行的水流阻力和比降阻力的变化，是影响船舶正常航行的关键因素，流速、流向的多变，给航行线路和航标设置带来很多困难.因而，电站泄流对通航水流条件的影响主要体现在航道内沿程流速、流态与比降的变化.

各河流在航道规划或整治设计时，根据航道等级、标准船型都会提出相应的消滩水力指标，但对坝下非恒定流的水力要素允许限值研究很少，《内河通航标准》的要求是“枢纽进行电站日调节引起的枢纽上下游水位的变率，应满足船舶安全航行和作业要求”.三峡枢纽引航道的允许限值为波动高度小于0.5m，水面坡降小于0.4‰，纵向流速小于0.5～0.8 m/s，横向流速小于0.15m/s，纵向系缆力小于49 kN，横向系缆力小于 29 kN［30］.

3.1 坝下游沿程流速、流向变化

河道内水流流速、流向与河床形态、河道纵坡有关，也与电站日调节的流量过程有关:在河滩地段，当流量削减，则滩口变陡、流速增大、主流顶冲点上移、流线变得弯急、扫弯水强度增大，滩势迅速变坏;反之，流量回升、滩口比降减缓，主流顶冲点下移、扫弯水强度削弱、滩情好转［4，13］.但文献［11］提出涨水时同流量水面比降增大，流速也增大，因而船舶上滩阻力增大，使得原急流滩变得更急.

对船舶航行影响最大的水流条件是航道流速与水面比降同时达到最大，但三峡与葛洲坝联合调度的研究结果表明:两坝间最大流速与最大水面比降出现在不同的时间与地点，最大流速一般在第1个峰值流量过后约1 h发生在靠近三峡坝址的乐天溪，最大水面比降在第1个峰值流量过后约0.5 h发生在接近葛洲坝的偏脑至南津关河段［30］.

电站调峰对通航水流条件的影响往往大于日调节的影响.三峡电站汛期调峰具有流量大、流量变幅大的特点，在电站调峰过程中，两坝间河段非恒定流流速、比降均较枯水期调峰有显著增大，泡漩、回流亦更加明显，对航运的影响远大于枯水期调峰;日均下泄流量20000m3/s时，在调峰过程中两坝间河段的流速、比降显著增大，局部滩段的水流阻力己接近或超过2640 HP推轮的有效推力，万吨级船队上行十分困难［31］.

3.2 坝下游沿程比降变化

电站峰荷时水位上涨，基荷时水位下降，加之一些小型电站负荷曲线没有规律，使得坝下水位时涨时落，沿程比降变化非常复杂，一般涨水期间，峰前水面比降增大、退水期间峰后水面比降减小.各位学者从不同方面揭示了沿程比降的变化规律:河道纵向水面线呈波浪式曲线，波前水面比降大于波后水面比降［4］;当上游断面波峰到来时，随着流量上涨断面水位也上升，而下游断面水位、流量仍保持原状，故出现正向附加比降，使同流量水面比降增大;退水时上游先退，出现反向附加比降，使同流量水面比降减小，同流量涨水时水深小，落水时水深大［11］.数值计算三峡水库日调节波对下游河道水面比降的影响表明:在电站增负过程中，下游河道沿程水面比降较恒定流的要陡;在减负过程中，沿程水面比降较恒定流计算结果要缓［32］.

4 电站运行对坝下游河床演变的影响

电站运行改变了坝下游的来水来沙条件，河床原来的冲淤相对平衡被打破.因电站运行初期大坝拦截了上游大部分来沙，坝下游水流为非饱和挟沙，将沿程从床面补充，河床进入了以冲刷为主的重新调整阶段，随着坝下游冲刷的发展，将造成床面泥沙粗化，同时断面形态和纵比降相应调整.被冲刷的床面泥沙不断在下游堆积，堆积到一定程度将减缓上游比降，同时随着冲刷的发展，床面泥沙粗化引起阻力增大，反过来降低上游流速，结果使得堆积体上游冲刷减缓;与此同时，堆积体下游比降逐渐增大，堆积体受到溯源冲刷、逐步冲蚀下移，因此坝下游河床冲刷是逐步下移，且距坝越近冲刷越大、距坝越远冲刷越小，冲刷部位随时间逐渐下移，一般可长达数百千米甚至上千千米;下泄流量大，水流冲刷能力强，冲刷距离长，反之，冲刷距离短.河床演变的结果是力图恢复水流输沙平衡，河床变形总是朝着使变形终止的方向发展.因而，电站运行将引起滩槽与河床新的演变.

4.1 清水下泄引起坝下河床冲刷下切

坝下河床冲刷下切的程度及范围主要受电站水沙调度方式、坝下河床组成及下游冲刷基准点的限制，演变总的趋向是冲刷多于淤积.决定河流纵向冲淤变化的主要因素是床沙质来量和水流挟沙力之间的对比关系，当床沙质来量小于水流挟沙力时就会出现冲刷［27］.丹江口水库坝下襄樊至利河口深泓线平均下切0.4～1.3m，但沿程各段不一致，深槽段冲刷较多、深泓下切明显，但滩脊高程基本不变，部分浅滩还有所淤高［2］.三峡水库2003年试运行以来，宜昌站至大通站间长江河道2003年总冲刷量为0.798亿t［10］，2002年10月至2006年10月宜昌至湖口河段平滩河槽冲刷量为6.14亿m3，基本以河槽冲刷为主［8］.河道发生长距离冲刷后，主槽河床粗化、卵石露出，直至全年基本无悬移质或推移质补给，仅有少量卵砾石推移质运动［2］.

担负调峰任务的电站将加重下游河床的下切程度.如广西贺江白垢水电站与东江干流的枫树坝电站都是调峰电站，由于调峰使水流集中下泄，造床作用增大，从而加重了这两个电站的下游河床下切［35］.

不同的边界条件对坝下游河床演变具有明显影响.文献［36］分析了三峡坝下游河道的边界条件表明:基岩质或硬土石质河岸边界对河床剧烈演变起制约作用，砂－土二元边界的河岸抗冲性很差，对河床演变的约束力较弱，主要体现在下荆江;黏性土质河岸对弯道的发展起重要的抑制作用，护岸及河控工程很大程度上抑制了河床横向变形，但易造成河床纵向的剧烈变化.

4.2 岸滩坍塌造成河道放宽、中水河槽展宽

水位频繁的陡涨陡落，使得岸滩在渗透压力下结构遭受破坏，加剧了岸滩的坍塌，坍塌的泥沙在主槽和航道内发生淤积.如丹江口水库坝下崩岸长度占岸线总长的15%左右，襄樊至利河口段1968年、1978年和1984年的崩岸长度占岸线总长分别为33%，37%和42%［2］.

电站下游大、小水频繁交替出现，一般小水走弯大水取直、小水走槽大水漫滩，因而水流动力轴线多变，加剧了边滩的不稳定性，河床在冲刷下切的同时出现边滩侧蚀.涨水时上游滩头冲蚀，退水时下游滩根受到冲刷和溯源冲刷，因而频繁的涨、落水流作用下易于发生切滩，凸岸边滩因无沙源补给而无法淤涨成形，造成了坝下河床逐年展宽，同时因主流频繁摆动，过渡性浅滩淤积加剧，使航道难以稳定.如丹江口坝下襄樊至利河口河段20余年来河床平均展宽643m，较原河宽增加了80%，平均每年的展宽速度达27m左右［2］.

电站下游河道的展宽可能减小滩上水深，文献［33］分析1968—1984年丹江口水库下游的河床演变表明:水库蓄水运行后枯水流量增大约1.7倍，滩上水深相应加大，但河床因清水冲刷而水位下降，滩上水深平均增加仅0.5m左右，在展宽为主的河道滩上水深增加不明显，有的反而减小.

4.3 水沙过程变化造成河道趋直、支汊萎缩

调节水库调蓄后，一般枯水流量增加、中水持续时间延长，河道内一般枯水走弯洪水取直，造成中水边滩被逐步冲蚀或者出现切滩，河道逐渐趋直.水库调蓄以后因洪峰削减，在分汊河段造成支汊逐渐淤积萎缩，分流比发生明显变化，河道逐年向单一河道转化.如丹江口坝下襄樊至利河口段近年发生的大小撇弯切滩现象有13处，有巴家洲滩群的胡家套、白路岭滩群的易家瑙和流水沟等处;坝下襄樊叫驴滩是裁弯取直后形成新的分汊河道，主汊发育迅速、支汊萎缩［2］.

4.4 水沙运动频繁变化造成航槽不稳定

调节水库调蓄后，一般洪峰削平，缩短了落水历时，可往往因落水时不能将淤积在航道内的泥沙冲走而引发中水出浅碍航.如丹江口水库下游三滩在流量为2729 m3/s时滩上最小水深仅0.9 m［33］.

电站的日调节流量过程往往造成坝下河道每天水位变化频繁，特别是担负调峰任务的电站坝下水沙改变了原有的运动规律，出现涨水淤滩落水淤槽，造成航槽不稳.文献［11］认为，涨水时主槽水位高于滩地，产生斜向螺旋流、其底流由主槽斜流向滩地、将主槽泥沙带向滩地，发生刷槽淤滩;退水时滩地水位高于主槽，斜向环流的底流由滩地流向主槽、将滩地泥沙带到主槽、发生刷滩淤槽，但冲刷多在上段、淤积在下段，易导致航道出浅.

5 应对策略与措施

电站运行对坝下游航道有利有弊，要充分利用有利的因素，采取措施化解不利的影响，应对的策略主要有以下工程措施与非工程措施.

(1)稳定基流、限制最小泄流量 《内河通航标准》强制要求“枢纽瞬时下泄流量不应小于原天然河流设计最低通航水位时的流量”.因而，电站应稳定基流、限制最小泄流量;对于大型电站，在不减小电站负荷调峰变幅条件下，可适当扩大装机容量、增设备用机组、提高航运基荷.可设置满足航运设计流量要求的小型发电机组［11］，三峡电站的航运基荷由113 GW 提高为115 GW，相应通航水流条件的各项指标将有明显降低［7，9］.

(2)科学调度、减少航运损失 电站一般担负着调峰任务，调峰时往往影响着航运和其他方面的效益，采取科学调度的调峰方案，在增加电站出力的同时，寻求符合航运条件的调峰曲线是水资源综合利用的要求，经过研究是可以达到的.如文献［37］以符合航运条件为约束条件将三峡的调峰曲线进行优化处理，利用葛洲坝0.18亿m3库容对三峡调峰流量进行反调节，可以在一定程度上有效控制调峰流量的变化，通过削峰填谷的方式达到航运要求.文献［7］优化葛洲坝枢纽“反调节”的下泄流量过程，充分发挥其对调峰电站下泄流量过程的“削峰填谷”功能，三峡电站扩机增容至22.14 GW后，按原设计的11月份调峰方案的反调节泄流过程运行，两坝间水位最大日变幅可由4.0m/d降为3.70m/d，其他通航条件以及宜昌河段的相应通航条件都能满足航运要求.

(3)修建反调节枢纽 对担负调峰任务的大型枢纽而言，在其下游修建“反调节”枢纽是改善坝下河段水流条件最有效的手段.如葛洲坝枢纽反调节三峡枢纽后，两坝间及宜昌河段的通航水流条件控制在航运允许范围以内［9］.针对彭水电站发电与下游航运的矛盾，文献［16］提出两种方式:一是减少电站的工作容量，少承担电力系统的调峰任务，显然这将限制彭水电站的效益发挥;二是在彭水电站下游兴建反调节梯级，以减小非恒定流对航运的不利影响，这样既兼顾了航运，又能充分发挥彭水电站的发电效益，是解决彭水电站发电与航运矛盾的有效途径.文献［7］进一步提出，在不增大河道型水库坝前水位变幅的条件下，对两坝间河段沿程支流和岸边洼地、凹湾进行浚深和整治，可提高其调蓄能力.

(4)坝下沙源补充或者护底 坝下河道河床变形中的许多不利因素多由清水下泄冲刷而引起，国外不少枢纽将坝上泥沙转移到坝下河道，以减缓河道下切速度或坝下河床演变的进程.如莱茵河两岸因受人工控制，坝下河道的河床下切现象非常严重(除清水下泄外，还有河床下采矿原因)，为阻止河床下切和水位下降，联邦德国采取了依弗茨海姆坝下河道人工加放推移质，同时在深槽部位人工充填砂石、充填层上再用较大的块石护面，这样不但调整了横断面形态与局部河段的比降、抑制了水面下降，也改善了深槽段航窄水急的通航条件［2］.

6 有待进一步研究的问题

近年来，有些电站建设中陆续开展了电站对航运的影响研究，特别是三峡水利枢纽工程也进行了类似较为深入的研究，但仍有许多问题有待进一步探讨:

(1)全面系统地进行坝下水文地形观测 现在已建不少枢纽，研究电站泄流对航道的影响需要全面系统的资料，针对日调节运行，需要坝下沿程、连续、同步、逐时的水位观测资料，逐年的地形资料，以及沿程、逐年的床沙或悬沙级配资料等，这是深入研究的基础.

(2)电站日调节引起的水位小时变幅限值研究 不同的航道等级与标准船型可以适应小时水位变幅的不同限值，这是航运对电站调度运行提出的直接而基本的指标.

(3)坝下河床与航道演变规律研究 电站日调节与泄洪运行后，坝下的水沙过程发生了变化，坝下河床年内与年际间将发生相应调整，航道的滩槽变化将遵循新的演变规律，同时电站的调节能力也将影响坝下河床与航道的演变.

(4)电站日调节引起的船舶靠泊条件与系缆力的影响研究 电站日调节引起坝下水位变化频繁，将影响船舶的靠泊条件与码头的作业，并影响船舶的系缆力.目前系缆力影响已有初步研究［38］，但不同码头与船型可以适应的小时水位变幅的限值仍有待确定.

(5)反调节枢纽的实时调度方案研究 在担负调峰任务的大型枢纽下游修建“反调节”枢纽是改善坝下河段通航水流条件的最有效手段，但反调节枢纽的调度原则、反调节库容多少合适、反调节枢纽运行曲线与上游枢纽调峰曲线的相互关系等都有待进一步研究.

(6)坝下河床下切、床面粗化与水位下降等问题研究 坝下非饱和水流必将引起河床下切，在下切过程中将出现床面粗化［35］，河床下切的最终结果是坝下水位下降，河床下切与坝下水位下降有一定的关系，这些问题都有待进一步深入研究.

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