三峡水库蓄水前后重庆涪陵河段河床演变分析

2018-05-17

水资源开发与管理 2018年4期

(长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局，重庆 400020)

重庆市涪陵区位于长江和乌江两江交汇处，距三峡坝址的航道里程为483km。涪陵河段河道岸线参差不齐，加之河床起伏不平，急流险滩与缓流深沱交替存在，在两江汇流相互顶托的作用下，该河段水流结构较为复杂[1-3]。

本文采用重庆涪陵河段在三峡水库运行前的1980、1996、2002年和三峡水库运行后的2006、2008、2017年河道地形和固定断面观测资料，分析了岸线、洲滩、深槽、冲淤量等变化，以便为三峡优化水库调度，以及研究重点港口、航道泥沙治理等提供科学依据。

1 河道基本情况

1.1 河段概况

重庆涪陵河段位于长江、乌江两江交汇处附近。由于河道岸线参差不齐，常有石盘和岩石突咀伸入江中，加之该河段河床底部起伏不平，急流险滩与缓流深沱交替存在，以及两江汇流相互顶托作用，使该河段水流结构十分复杂。河段在长江中水期的河宽500～900m，弯道最小曲率半径约2000m，凹岸位于右岸一侧。以乌江入汇处分为上下两段，上段河道岸线参差不齐，河中靠左岸一侧有锯子梁、洗手梁，右岸则有著名历史文物白鹤梁纵卧于江中。乌江出口段河道微弯，河宽350m左右，在乌江出口及以下的长江河段，有锦绣洲及大灶、小灶等石梁群横卧于江中，往下又有川江著名的和尚滩(洪水急流滩)存在。著名的龙王沱在中水时水深达50m以上，该处在通常情况下会形成大面积的回流区域，回流流速达2m/s 左右，并伴随有泡漩水流，影响船舶航行，从长江上游下泄的污物也汇集于此地，给涪陵港区的水环境带来危害。

本次分析河段范围为长江干流上起瓦窑沱、下迄郭家咀全长约12.8km河段，支流乌江出口以上长约1.5km河段。

1.2 现有水利工程及其他设施

长江右岸主要有涪陵主城区护岸滨江路工程和龙王沱客运港区；长江左岸主要有黄旗滚装船码头。乌江左岸有涪陵主城区护岸滨江路工程和大东门客运港区。涪陵长江、乌江汇合口东岸防洪护岸综合整治工程上游起于乌江右岸磨盘沟，下游止于长江右岸污水处理厂，防洪标准为50年一遇。

三峡工程于2003年6月进入围堰蓄水期，坝前水位汛期按135m、枯季按139m运行；2006年汛后初期蓄水后，坝前水位汛期按144m、枯季按156m运行；自2008年以来三峡水库于汛末进行175m试验性蓄水，工程进入175m试验性蓄水期。

2 来水、来沙特性

重庆市涪陵区位于长江、乌江汇合处，长江干流在汇口上游约117km有寸滩水文站，乌江汇合口上游约60km处有武隆水文站，涪陵下游约10km有清溪场水文站。寸滩站集水面积866559km2,占清溪场站集水面积的89.7%；武隆站集水面积83035km2，占清溪场站集水面积的8.6%。受三峡蓄水影响，采用长江干流寸滩站和乌江武隆站水沙资料作为该河段的水沙条件分析。

2003年以后，寸滩、武隆站泥沙大幅度减小。经统计(见表1)，寸滩站和武隆站2003—2016年平均径流量为3547亿m3，为1956—1990年径流量的92.2%；2003—2016年平均输沙量为16833万t，仅为1956—1990年系列的34.4%。

表1 寸滩站和武隆站水沙量阶段对比

3 河道演变分析

3.1 三峡工程蓄水前河床情况

三峡工程蓄水前，河演分析共收集了22年间3次观测的河道地形，时间分别为1980年10月、1996年11月和2002年11月。

a.滩槽及深泓线变化。分析河段洲滩140m、130m等高线变化可以看出，年际间洲滩140m、130m的等高线有些略向河心发展，有些略向岸坡发展，摆幅一般在30m以内，无单一性发展的趋势；分析深槽120m、110m和100m等高线变化看，年际间无明显变化，分析说明河段洲滩和深槽近期变化是相对稳定的。从深泓线平面变化可以看出，本河段各年深泓线走向基本一致，左右摆动一般小于20m。

b.河床冲淤及横断面变化。为进一步了解分析河段近期变化情况，分析结果表明在该河段选取了5个横断面进行比较分析，各断面较为吻合，不仅表现为断面形态一致，且各处高程亦无明显变化，各年间河道断面变化甚小，几乎重合。

采用断面法计算该河段1980—2002年间冲淤量，成果见表2。1980—2002年间，长12.8km的分析河段累积冲刷了404.1万m3，平均每km冲刷了31.6万m3，河床平均冲刷厚度约0.32m，说明期间河段总体呈冲刷态势。

表2 分析河段三峡工程蓄水前冲淤量统计

以上分析表明，三峡水库蓄水前涪陵河段的河床断面、深泓线平面位置均变化较小，多年来冲淤变化不大，河床处于稳定状态，符合川江河道演变规律和基本特征。

3.2 三峡工程运用后河道变化

三峡水库运用以来河演分析共收集了两次观测的河道地形和三次观测的固定断面数据，地形施测时间分别为2008年和2017年，固定断面实测时间分别为2003年3月、2006年10月、2008年12月和2017年10月。

a.滩槽及深泓线变化。三峡水库运用后，涪陵河段的各深槽120m、110m和100m等高线走势基本吻合，这说明涪陵河段深槽无明显变化；从130m和140m历年等高线来看，也没有明显的变化。说明三峡水库运用以来，涪陵河段滩槽总体变化较小。分析河段深泓线也无明显摆动，基本稳定。

b.河床冲淤及横断面变化。采用断面法计算该河段蓄水后2003—2017年间冲淤量(见表3)。2003—2006年间，分析河段冲刷了169.3万m3，平均每公里冲刷了13.2万m3。2006—2017年间基本为淤积态势，分析河段累积淤积了355万m3，平均每公里淤积了27.8万m3。

2003—2017年间，分析河段累积淤积了184.4万m3，平均每公里淤积了14.4万m3，河床平均淤积厚度约为0.14m，说明三峡水库运用后分析河段总体呈淤积态势，但淤积强度较小。

表3 分析河段三峡工程蓄水后冲淤量统计

分析河段5个断面变化比较可见，除涪陵主城区护岸滨江路工程造成右岸向江心略有移动外，各年间断面其余部分较为吻合。

3.3 河道演变趋势预测

三峡水库正常蓄水位175m方案运用后，分析河段处于水库常年回水区，汛期壅水3～10.5m，枯水期壅高39m左右。

在三峡水库正常蓄水位175m方案运用初期，悬移质泥沙发生淤积，随着泥沙淤积和水库运用年限的增加，主要淤积区淤高淤厚，泥沙淤积速率缓慢减小，该河段的水位继续缓慢抬高，河段内泥沙仍累积性淤积，虽然主要淤积区继续淤高淤厚，但淤积速率比以前减小。当水库运行至第50年时，河道淤积形态与30年末相似。总的趋势是库区河道向单一、归顺和微弯方向发展。

近年来又一批大型水库如溪洛渡、向家坝、乌东德、白鹤滩、亭子口等相继开工建设和投入运行，拦沙作用会越来越大。因此，今后相当长一段时期内三峡入库沙量会越来越小，该河段的泥沙淤积速率会比原来预计的要小，但该河段总体泥沙冲淤规律不变。