新水沙条件下长江中游芦家河水道“坡陡流急”段演变机理分析

李 明，胡春宏，周成成，彭松柏

（1.长江航道规划设计研究院，湖北 武汉 430040；2.中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038）

1 研究背景

长江中游芦家河水道位于三峡大坝下砂卵石河段，距离宜昌72 km，如图1所示，该水道内江心碛坝枯水出露，分河道为左、右两槽，分别习称沙泓、石泓。该水道年内主流摆动明显，汛期主流走石泓，枯水期主流走沙泓。2003年三峡水库蓄水运用以前，汛期芦家河水道沙泓存在大范围缓流区，泥沙大量淤积，主航道走石泓；汛后水位退落，石泓水深不足时，若受当年来沙量大、退水速度快等因素影响，沙泓冲刷不及难以顺利转换为主航道，则形成严重碍航局面，被形象地称之为“青黄不接”碍航问题[1]。

图1 芦家河水道河势图

三峡水库蓄水运用以来，进入坝下游河道的泥沙大幅减少，“青黄不接”现象不复出现，目前芦家河水道碍航特性主要表现为沙泓中段“坡陡流急”。该问题由来已久，自上个世纪中叶以来，受荆江中段枯水同流量下水位持续下降并溯源传递的影响，沙泓中段因河床高凸难冲，枯水比降逐渐局部集中，从而形成“坡陡流急”[2-3]。“坡陡流急”现象主要与流量、河床边界、出口水位等因素有关，一般认为，芦家河水道沙泓中段河床高凸处可能为胶结卵石，抗冲层将保持稳定[4]；对于“坡陡流急”发展趋势问题，早期的研究就存在一定的分歧[5]，三峡水库蓄水运用初期仍未统一认识，有研究指出随着坝下游水位下降持续溯源传递，“坡陡流急”将愈演愈烈[2-3]，也有研究认为“坡陡流急”变化不明显[6-7]。

对此，本文基于实测资料，系统分析了芦家河水道沙泓近年来的水流条件变化及局部冲淤变化，提出了对沙泓中段河床组成情况的基本判断，形成了对坡陡流急段演变机理的认识，并对演变趋势进行了预判，试图为坝下游砂卵石河段的航道治理与维护提供科技支撑。

2 芦家河水道水沙条件及冲淤变化

2.1 水沙边界条件变化芦家河水道沙泓中段在中洪水期为缓流区，枯水期为急流滩险，与水道内悬沙输移特征关系不大，因此，三峡水库清水下泄难以对沙泓中段造成直接影响。但因整个坝下游河道剧烈冲刷[8]，引起沿程枯水位不均匀下降，却是影响芦家河水道沙泓中段演变的最主要因素。

据实测资料统计，截至2018年，从宜昌自上而下分段来看，宜昌至枝城、枝城至杨家脑（枝江河段）、杨家脑至藕池口（上荆江沙质河段部分）、藕池口至城陵矶（下荆江）、城陵矶至汉口、汉口至湖口6个河段枯水河槽的累积冲刷强度分别为约为253万、357万、379万、225万、175万和204万m3/km，如图2所示，相应的累积冲刷总量分别为1.54亿、2.06亿、4.32亿、3.86亿、4.39亿和6.03亿m3。

图2 三峡水库蓄水运行以来坝下游各河段枯水河槽累计冲淤强度变化过程（“+”表示淤积，“-”表示冲刷）

图3 三峡水库运行以来宜昌至沙市河段枯水水面线变化（Q=6000m3/s）

与此同时，坝下沿程各水文站枯水水位均不同程度下降。在河段水位的形成机制中，主要影响因素包括：冲淤总量及其分布、河床组成、出口水位等，沙市站所在上荆江河段（枝城至藕池口）冲刷最为剧烈，叠加下游水位下降影响，坝下游各站中，沙市站枯水水位降幅最大。根据长江航道局每年岁末年初的水尺数据，三峡水库蓄水运行以来，沙市水位降幅自下而上溯源传递过程中，沿程逐渐衰减，如图3所示。陈二口至大埠街沿程水面线（对应沙市站枯水流量6000 m3/s）有较为明显的变陡，是消纳沙市水位降幅的主要区段，而陈二口以上受沙市水位下降的影响不大。与2003年相比，2019年初沙市站枯水流量6000 m3/s对应水位下降约2.3 m，受此以及芦家河水道以下砂卵石河段冲刷的影响，芦家河水道出口昌门溪（距宜昌75 km）2019年初枯水同流量下水位较2003年下降约0.91 m，但芦家河水道进口陈二口（距宜昌64 km）同期同流量下仅下降约0.34 m。

表1给出了砂卵石河段沿程比降变化情况，陈二口至大埠街区段内，陈二口至昌门溪、昌门溪至枝江、枝江至大埠街3个子段的比降均有明显的增加，这在一定程度上说明，三峡水库蓄水运行以来，砂卵石河段对枯水位的控制作用主要由陈二口至大埠街区段提供。芦家河水道的“坡陡流急”现象虽然最为突出，但比降增幅相对较小，2003年以来进出口水位落差增加了0.57 m，整体比降增加约0.5‱。

表1 三峡水库运行以来宜昌至沙市河段沿程比降变化（Q=6000m3/s）

2.2 总体冲淤特征三峡水库蓄水运行以前，芦家河水道的演变主要表现为沙泓年内汛淤枯冲，且年内冲淤基本平衡，多年资料统计表明，沙泓最深点高程年内变幅为10～12 m[1]。三峡水库蓄水运行以来，沙泓年内往复性冲淤幅度明显减小，主要表现为年际间的持续冲刷。如图4所示，水道进口深槽大幅向松滋口口门处延伸；沙、石泓深槽相对较为稳定，局部有冲刷，碛坝滩面萎缩，0 m滩体明显趋于散乱；水道下段冲刷较为明显，碛坝尾部暗滩大幅萎缩。另外，整个碛坝，以及石泓内存在大量乱石堆。

图4 芦家河水道河势变化

结合芦家河水道进出口整体比降加大的情况来看，伴随着河道冲刷过程，河床综合糙率是有所加大的。这与如下原因有关：（1）河床粗化。河床粗化必然会在一定程度上增加河床糙率，有研究指出近坝段河床粗化是减小宜昌水位降幅的重要因素[9-10]。2003年芦家河水道进口、中部、出口三个部位断面的汛后中值粒径分别为0.219、0.159、0.156 mm，到2019年，各断面均呈现为宽级配卵石夹沙河床，断面上各取样点极不连续，难以计算平均中值粒径，进口、中部、出口三个部位断面各取样点的汛后中值粒径大致粗化为20～50、40～80、30～50 mm，河床整体粗化较为明显。（2）河道形态。虽然河道总体冲刷，但石泓仍无顺畅的枯水过流通道，沙泓也仍然弯窄；同时碛坝以及石泓因采砂活动形成的大量乱石堆，均有助于维持甚至增加综合糙率。

坡陡流急所在的沙泓中段，其演变与整个水道的总体特征有本质不同。该区域中洪水期是缓流甚至回流区，对应淤积时段；而在枯水期则出现强水流条件，对应冲刷时段。因此，来沙减少会减小悬沙汛期淤积幅度，但沙泓中段的河床形态乃至河床组成主要取决于枯水水流条件，是枯水过程造床的结果。即使是汛后中值粒径粗化的现象，在很大程度上也只能反映其与年内汛期淤积大幅减弱而导致床面卵石部分在汛末即已出露有关。

3 沙泓中段“坡陡流急”现象演变分析

沙泓中段“坡陡流急”现象在三峡水库蓄水以前就已显现，但实测资料较少，已难以掌握其具体形成过程。长程比降分析表明[2]，1960年代在天然情况的5300 m3/s流量级下，枝城-沙市河段沿程比降相对均匀，随后芦家河水道所在的枝城-马家店（枝江）段比降持续增大，1980年代开始，就已成为比降最大的区段。从宏观的角度来看，是河床组成的差异性造成了上下游冲刷厚度、水位降幅的区别，这在山区河流至平原河流之间的过渡性河段具有一定的普遍性。从微观层面来看[11]，芦家河水道较高的深泓高程、宽窄相间的平面形态所具备的卡口效应是导致比降集中，进而形成坡陡流急的主要原因。

三峡水库蓄水以后，随着芦家河水道进出口水位落差加大，水道内水流条件必然出现新的变化。根据三峡水库蓄水以来沙泓中段枯水期临时比降的监测资料，本文统计分析了沙泓中段整体比降（毛家厂至姚港航道站4 km范围比降）和最陡局部比降（本文中特指宁化1#码头上游附近比降最陡区域，200 m范围）两个比降指标的变化情况。

3.1 整体比降变化图5（a）实测数据点分布表明，芦家河水道沙泓中段毛家厂至姚港航道站4 km范围比降的变化有较强的趋势性。在7000～8000 m3/s流量范围内，比降实测资料连续性较好，显示4 km范围整体比降是明显增加的。虽因数据点较为有限，难以拟合出较为精确的定量关系，但可大致估计7000 m3/s左右流量的沙泓中段整体比降增加了约0.7～0.8‱，显著高于芦家河水道进出口比降增幅。

图5 三峡水库蓄水运用以来芦家河水道沙泓中段比降变化

另外，从变化过程来看，2006—2010年沙泓中段整体比降变化不大，2010年以后比降增速明显加快，这与图3中昌门溪以下水位下降过程大体一致，说明4 km范围比降的变化与下游枯水位下降并溯源传递密切相关。

3.2 最陡局部比降变化及分析图5（b）显示，芦家河水道沙泓中段最陡局部比降随时间、流量的分布离散度较大，各流量级的最陡局部比降随时间没有明显的规律性变化，且即使是同一时间段，流量基本相当，最陡局部比降也会有较大的差异。图5（b）中有两点信息相对较为确定，一是最陡局部比降在8‱～9‱左右，各流量级均有测得；二是近期最陡局部比降的小值增加，整个数据点分布的重心上提。

文献[2]中通过数学模型的数值计算分析曾指出，随着出口水位的下降，芦家河水道沙泓中段的最陡局部比降增幅趋于缩窄，主要表现为陡比降范围的扩展。这一认识有助于理解比降的实际变化特点，即最陡局部比降变化幅度要明显小于较长范围的比降变化。实际上，短距离的比降变化对水位变化的响应可以通过差分一维恒定流运动方程（式（1））并简化后进行识别。

式中：Q为流量；A为过水断面面积；z为水位；n为糙率；R为水力半径；J为离散断面之间比降；j为离散断面标号；Δx为断面间距；φ为权重因子。

令式（2）中右侧第一项为Jv，为速度水头比降；第2、3项合计为Jf，为能量损失比降。根据长江中下游河道特性，短距离范围内流量一致，过水断面面积变化不大，Jf可适当简化：

以200 m范围内最陡局部比降作为分析对象，目前实测最大比降约8‱～9‱，按9‱计，则落差约为18 cm。为便于分析最陡局部比降区域末端水位下降对J的影响，需根据沙泓中段的实际情况进行一系列合理概化：分析范围概化为矩形河槽，河宽统一按500 m计，平均水深按3 m计；流量按大江流量6000 m3/s时，沙泓分流比约50%，取为3000 m3/s；参考下文中的图6，流速沿程增加梯度取为每百米增加0.1 m/s。基于上述概化，9‱的水面比降中，速度水头比降、能量损失比降分别约为2‱和7‱。

假设下游水位下降引起最陡局部比降末端水位下降10 cm，忽略式（3）左侧糙率与河宽变化，则Jf增大约0.8‱，在此基础上，引入一维连续性方程（式（4）），可试算进口水位，得J增大约1.1‱，落差仅增加约2.2 cm。

上述数值计算分析表明，当水位变幅与平均水深不在一个数量级时，即使是坡陡流急区，因流速水头以及局部能量损失的变化幅度有限，距离较短，消纳下游水位降幅的能力也较为有限。具体到芦家河水道沙泓中段而言，虽然近年来一直将200 m范围内的最陡局部比降作为衡量坡陡流急的重要指标，但实际上并不能完全反映下游水位下降对坡陡流急现象的影响，其变化方向确实与整体比降变化一致，可是幅度必然较弱。即最陡局部比降自三峡水库蓄水运用以来总体应是略有增加的，但增幅有限，这与图5中近年来实测最陡局部比降最大值基本稳定于8‱～9‱左右较为吻合。至于图5中最陡局部比降的反复变化可能并非实际情况，而是与局部水尺的设置无法准确捕捉最陡区段，以及江心定位、浪涌等因素造成的干扰有关，导致实测数据未能如实反映真实最陡比降。

3.3 流速变化三峡水库蓄水运用以来，对坡陡流急段表面流速间或有测量。表面流速所反映的流速沿程变化特点较为一致，结合图1与图6来看，流速在沙泓进口段逐渐增大，但在毛家厂开始的放宽段又逐渐减小，进入毛家花屋窄段后，存在一个明显的表流加速段，流速再度迅速增加，在三宁1号码头稍上游处达到最大峰值。

图6 芦家河水道沙泓2018年主流区表面流速及床面高程

实测最大流速如图7所示，三峡水库蓄水运用初期，5000 m3/s以下流量监测到超过3 m/s的最大表面流速，但随着流量的增加，最大表面流速迅速减小，6500 m3/s左右最大为2.65 m/s。近几年来表面流速增加明显，2017、2018年7000～8000 m3/s时，实测最大表面流速均超过3.2 m/s，较蓄水初期该流量区间的流速增加了约1 m/s。

图7 三峡水库蓄水运用以来芦家河水道沙泓实测最大表面流速

4 沙泓中段冲淤分析

4.1 冲淤变化沙泓中段就浅滩形态来看，如图8所示，以毛家花屋和三宁化工码头交接处为界，分为上下两段，毛家花屋前沿为顺直窄槽，而三宁化工码头前沿为逐渐放宽型浅槽。从三峡水库蓄水运用以来的情况来看，毛家花屋窄槽并不稳定，2004年，窄槽航基面下4 m等深线接近贯通；到2017年，窄槽航基面下5 m等深线贯通，窄槽末端出现深度大于6 m的水深点。与此同时，2017年三宁化工码头前沿形成航基面下深度约为3 m的小型堆积体。

图8 芦家河水道沙泓中段地形变化

顺毛家花屋中部而下取一纵剖面，位置如图8所示，作三峡水库蓄水运行以来历年纵剖面变化过程，如图9所示。由图可见，毛家花屋窄槽段一直处于逐渐冲刷下切的状态。相比较而言，毛家花屋窄槽进口区域相对稳定，下切幅度有限；越往下游，下切幅度越大。冲深幅度最大的区域位于宁化1号码头上游约100 m处，三峡水库蓄水运用以来，河床最大冲深超过3 m。结合图6来看，毛家花屋窄槽自上而下的冲刷下切强度与水动力特征较为吻合，即冲刷强度最大的部位，对应了流速最大的区域。

图9 芦家河水道沙泓中段纵剖面变化

伴随着毛家花屋窄槽的冲刷，宁化码头放宽段较三峡水库蓄水初期的地形有所淤高，如图8中所示的小型堆积体。因该堆积体的存在，航道需绕行堆积体右侧航槽上行，但此航法与毛家花屋窄槽下泄的急流流向存在一定的夹角，船舶上行姿态难以控制，航行安全隐患突出，近期航道部门对该堆积体进行持续性的疏浚，确保航路与急流流向基本一致，这也是图9中2018年初堆积体所在位置的纵剖面有明显下切的原因。

4.2 淤积物分析

（1）淤积物组成。2017年汛后在芦家河水道三宁化工码头前沿堆积体区域进行疏浚过程中，对疏浚弃土随机选取7个样品进行分析。7个样品均为卵石混砂，杂色，以卵石为主。样品分析表明，各样品级配组成极不均匀，平均情况来看，粒径大于20 mm 的卵石含量超过70%，粒径大于60 mm 的鹅卵石含量超过20%，粒径小于5 mm的泥沙含量不足10%。

表2 芦家河水道疏浚弃土样品级配

（2）淤积物来源分析。结合图6、9来看，宁化1号码头下游1 km范围内为卵石主要落淤区域，但淤积区流速略高于沙泓中上段较大流速区，只比毛家花屋上游紧邻的毛家花屋窄槽段，即冲刷区域要小；同时，沙泓中上段与毛家花屋之间还存在500 m左右长的流速减缓段。在此水流特性下，卵石不可能在流速较缓的区域运动输移，反而进入急流段后发生落淤。另外，图9的纵剖面变化反映出落淤区的淤高与冲刷区的下切有较为密切的关联性。因此，可以判断大部分落淤的卵石，尤其是粒径较粗的卵石，只可能来自于紧邻的上游急流段冲刷区，是一种卵石短程搬运现象。

4.3 冲刷区河床组成分析毛家花屋窄槽段一直被认为是坝下游最为重要的水位控制节点，其河床组成是多年关注重点，也是浅滩冲淤机理的关键环节。但是，因毛家花屋窄槽段是枯水航道的唯一通道，且航道窄、水流急，难以实施钻探，直接掌握其河床组成难度较大。本文通过间接分析的方式对其河床组成进行判断：

（1）从窄槽段的冲刷过程来看，冲刷下切是随着比降、流速的增加持续进行的，并非在保持一段时期稳定不动后出现大幅冲刷下切。这说明该区域可能并不存在由胶结卵石构成的强抗冲致密表层，其河床组成沿深度是相对均质的。

（2）上述分析表明，下游落淤物主要来自于窄槽段的冲刷区。在沙泓“坡陡流急”段短程搬运过程中，考虑到胶结卵石完全解体的可能性不大，而对疏浚弃土的现场考察以及疏浚弃土取样分析表明，如图10所示，落淤物均为松散卵石，夹带少量泥沙，未见块状胶结卵石。因此，至少可以判断胶结卵石层在毛家花屋窄槽段并非主要组成成分。

（3）对碛坝邻近毛家花屋窄槽区域进行地勘表明（勘探点见图1），钻孔最大揭露厚度大于10 m（低于窄槽床底高程），河床地层多为砂卵石，砾石、卵石含量约60%～80%，粒径20～100 mm，如图11所示。3个钻孔构成的纵向地质剖面与窄槽深泓的横向平均距离仅300 m 左右，距离窄槽边缘不到200 m，但钻孔取样同样并未揭示有胶结卵石层的存在。

综合上述分析，基本可以确定毛家花屋窄槽段的河床组成应主要为宽级配卵石，胶结卵石层存在的可能性较低。

图10 疏浚弃土

图11 钻孔样品

5 “坡陡流急”段演变机理及趋势分析

以上分析已指出，水面比降由速度水头比降与能量损失比降两部分组成，短距离内缓流条件下（坡陡流急段弗雷德数目前远小于1），一定幅度的水位下降引起的流速水头以及局部能量损失的变化幅度是有限的。因此，虽然三峡水库蓄水以来芦家河水道出口的水位仍在继续下降，但在短距离最陡局部比降区域，比降进一步集中加大的趋势并不明显。

坡陡流急段的流速变化并不完全取决于最陡局部比降的大小，在某一区段内，只要水面比降大于能量损失比降，则水流流速沿程增加。图6中反映的表流加速段长度约1.7 km，对该区段历年来比降进行统计分析表明（见图12），该区段的比降接近沙泓中段整体比降的两倍，其变化与沙泓中段整体比降的变化规律较为一致，三峡水库蓄水运用以来8000 m3/s 以下流量级的比降值增加较为明显，其中7000 m3/s 左右流量的比降增加了约1.5‱以上，落差增加值达到了沙泓中段4 km 增加值的约80%。这一方面说明毛家花屋前沿的表流加速段是芦家河沙泓中段最核心的水位控制段；另一方面，表明该段比降的加大，必然增加势能向动能的转化，流速随之逐渐增加。

图12 三峡水库蓄水运用以来芦家河水道沙泓中段流速加速区比降

按照3.2节中的概化数值分析认识，在地形边界固定、糙率稳定的假定条件下，水流只能通过加大流速，增加能量损失比降以逐级消减水位降幅向上游的溯源传递。在流量不变的前提下，流速加大必然引起水位下降，因此，长达1.7 km的核心水位控制段亦无法完全消纳下游水位降幅，即使控制段进一步延长，也只是会加大水位降幅的削减幅度，而无法维持进口水位的完全稳定。需要特别指出的是，只有当控制段水流条件因下游水位大幅下降进入急缓流临界状态后，则下游水位的继续下降将不再对上游水位产生影响。

较假定情形，实际河道中因下游水位下降引起的坡陡流急段的变化要更为复杂。（1）上述分析已经指出坡陡流急段有冲刷下切的情形发生，这显然会加大过流面积，影响流速增幅，进而减小能量损失比降；（2）若河床冲刷过程中，床面随之粗化，则又会产生增加能量损失比降的效果；（3）芦家河水道是枯水分汊型河道，若沙泓在冲刷过程中综合糙率发生调整，其分流比会发生反向调整，沙泓内的能量损失比降则将与分流比同向调整。

因沙泓枯水期河床组成资料的缺失，以及碛坝、石泓卵石堆林立，分流比精准测量难度极大等实际困难，上述三方面调整机制之间难以定量区分，但可以通过对坡陡流急水流条件与冲淤之间的关系，从定性层面探讨其中的主次。三峡水库蓄水以来，坡陡流急中下段平均冲深1～2 m，同流量下水位降幅在1 m以内，但水流流速反而有所增加，这说明沙泓分流比是有所增加的，且其加大流速的效应要大于过流断面增加所产生的减速效应。比较难于确定的问题在于，河床冲刷过程中河床组成发生了何种调整。

宽级配卵石的冲刷机制十分复杂，主要取决于流速、级配和水深3个指标。从近年来对卵石落淤区的疏浚维护情况来看，卵石落淤主要发生在枯水中前期，且根据近期疏浚量推算，每年枯水期落淤的总量在2万m3左右，可见毛家花屋窄槽段每年的冲刷下切幅度以及总的冲刷量均较为有限。这存在两种可能，其一是冲刷主要发生在流急特别严重的部分小流量级，因而冲刷历时较为有限；其二是每年枯水期床面能够达到当年的基本稳定状态。目前的实测资料难以明确排除其中任意一种可能性，但这两种可能性存在一定的共通之处，前一种可能性下，枯水期一般状态下可以视为基本稳定状态；而对于后一种可能性，枯水期中后期可以视为基本稳定状态。因此，每年枯水期中后期的水深与流速组合能够在一定程度上反映坡陡流急段的抗冲能力，而抗冲能力与级配特征密切相关。

基于坡陡流急段的冲刷特征，参考沙莫夫公式（式（5）），构建通过基本稳定状态下水深流速关系反映抗冲能力的式（6），床面级配的变化会使得这种相关关系发生移动。

式中：Uc为起动流速；Uh为基本稳定状态下水深h区域的垂线平均流速；C、k0、k1为系数；γs为卵石比重；γ为水比重；D为卵石粒径；h为水深。需要特别说明的是，根据实测资料与水槽试验成果，m一般取1/6，但式（6）与式（5）在物理含义上有一定区别，k1应大于m。

图13 近期坡陡流急区水深、流速的对数值相关关系

根据2017年5月、2018年3月实测地形以及当年枯水期实测表面流速，提取毛家花屋窄槽中下段河心主要冲刷区地形以及表面流速Us，将表面流速按式（7）处理为垂线平均流速，可得到图13，由图可见，水深与流速的相关性良好。按此相关性，三峡水库145 m运行期芦家河水道沙泓中段地形条件下，枯水期急流区水深在5 m左右，计算Uh仅1.79 m/s，对应Us仅2.04 m/s。但是，三峡水库145 m运行期急流区有3 m/s以上流速出现。即，三峡水库蓄水运用以来坡陡流急区的水深、流速的对数值相关关系已发生显著移动，抗冲能力有所削弱，可见冲刷过程中未见河床明显粗化，甚至在一定程度上说明，毛家花屋窄槽段在蓄水初期可能存在较粗的表层，且已受到破坏。

综合上述分析可知，三峡工程蓄水以来，芦家河水道坡陡流急段演变的内在机理是十分复杂的，随着下游水位持续下降，沙泓中段流速加速区比降加大，流速持续增加，中下段大流速区河床逐步冲刷下切，且在此过程中粗化不明显，沙泓中段综合糙率（或称水位控制作用）实际有所下降，引起分流比增加，以致出现冲刷幅度大于水位下降幅度，且冲刷区流速持续增加的现象。沙泓中段水位控制作用削弱、沙泓分流比增加等调整的影响，在芦家河水道沙泓进口亦有所显现，图3显示，芦家河水道沙泓进口段3.6 km范围内，枯水比降已由蓄水之初的0.5‱左右增至当前的1.5‱左右。

基于上述机理分析，若下游沙质河段枯水位的进一步下降并溯源传递影响至昌门溪，毛家花屋沙泓中段局部大比降继续增加的幅度将较为有限，但沙泓中段冲刷、分流比加大、流速增加、较长程的比降增加均有可能进一步发展。这一系列变化实际对应了沙泓综合糙率的减小，整个芦家河水道的水位控制作用也是相应削弱的，昌门溪水位降幅向上传递的比例将加大。

6 主要认识

本文基于实测资料分析，系统研究了芦家河水道沙泓“坡陡流急”段演变规律、内在机理及趋势，得到了如下主要认识，可为芦家河水道乃至整个砂卵石河段的航道维护与治理提供技术支撑。

（1）芦家河水道对于枯水水面线具有强控制作用，三峡水库蓄水运用以来，受芦家河水道下游枯水位持续下降的影响，芦家河水道进出口落差加大，枯水比降在沙泓中段进一步集中。研究认为，沙泓中段毛家花屋前沿长达1.7 km左右的表流加速段是水位控制核心区段，比降增加最为明显，并导致急流段流速持续增加，估计三峡水库蓄水运用以来7000～8000 m3/s流量区间的最大表面流速增加了约1 m/s。最陡局部比降段因长度仅200 m，对下游水位下降的消纳能力有限，近年来比降变化不明显，最陡局部比降这一指标难以较好反映下游水位下降对坡陡流急的影响。

（2）芦家河水道沙泓中段毛家花屋窄槽的强抗冲性是维持沙泓中段坡陡流急现象的前提条件，但急流区河床组成难以直接探明，通过分析研究沙泓中段冲淤特点、淤积物组成、以及临近地勘资料，指出急流区河床组成以宽级配卵石为主，并揭示了近年来急流区河床在持续冲刷下切过程中，存在卵石短程输移搬运的现象。

（3）三峡水库蓄水以来，芦家河水道坡陡流急段演变的内在机理是十分复杂的，随着下游水位持续下降，沙泓中段流速加速区比降加大，流速持续增加，中下段大流速区河床逐步冲刷下切，且在此过程中粗化不明显，沙泓中段综合糙率实际有所下降，引起分流比增加，以致出现冲刷幅度大于水位下降幅度，且冲刷区流速持续增加的现象。若下游沙质河段枯水位的进一步下降并溯源传递影响至昌门溪，毛家花屋沙泓中段局部大比降继续增加的幅度将较为有限，但沙泓中段冲刷、分流比加大、流速增加、较长程的比降增加均有可能进一步发展，且将影响芦家河水道对上游水位的控制能力。