第３０卷第２期 １９９７年４月 武汉水利电力大学学报 Ｊ．Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｈｙｄｒ＆Ｅｌｅｃ．Ｅｎｇ ｖ０ｌ ３０ ＮＯ ２ Ａｐｔ １９９７ 芦家河浅滩组成与三峡工程对其航道的影响 堡垦主—＿自 （水利学院） （理学院） ＴＶ／ 易 摘要 首先简述了长江芦家河浅滩段的演变特征和对航运的影响．继而根据河床质取样资料和河床组成勘探 资料，参考有关的研究成果，分折了河床组成及其有关影响因紊；在此基础上．初步分析了三峡工程对该浅滩段 航道的影响．并为研究本河段航道整治实体模型试验和数学模拟计算提供必要的边界条件 关键词竖；堕；啦；三 蛹麟告， ． 中国法分类号Ｔｖ １４７．５ １河段概况及航道演变特征… 石泓则淤积甚少．在每年的５、６月份，随着水位的 上涨和沙泓的淤积，航道由沙泓迁至石泓．当年汛 芦家河水道位于葛洲坝水利枢纽下游约 后退水期，河床发生冲刷，石泓因卵石层顶盖高程 ８０ ｋｍ，该段正处于长江由低山丘陵区向平原区的 较高，冲刷受阻，沙泓则随着水位的下降和主流的 过渡带的末端．上起陈二口．下至昌门溪，全长 左移逐渐冲深，至１０月～１１月之间，沙泓冲刷至 １１ ｋｍ，陈二口以下约１．５ ｋｍ，有松滋河分流八洞 通航设标水深时，航道又迁至沙泓．在一般水文年 庭湖，河段顺直微弯．其进出口稍窄．中部较宽，平 内，两泓汛期淤积韵泥沙，汛后至枯水季节基本冲 面形态呈藕节状．松滋口以下至姚港之间，枯水季 光，河道处于冲淤平衡状态．浅滩的消长呈现复归 节，河心分布的近代堆积型碛坝卵石心滩，将河槽 性变化规律．但若汛期来沙量较大，汛后水位降落 分为左右两泓，左泓习称沙泓，为枯水期航道；右泓 较快，当石泓水深降至不能满足通航要求，而沙泓 称为石泓，为中、洪水期航道．石泓又分为旧石泓和 又尚未冲刷至通航设标水深时，便会产生碍航． 新石泓．旧石泓穿越碛坝中部．在左岸毛家花屋附 近与沙泓汇合；新石泓是７０年代末因下荆江裁弯 ２床面形态与组成特征 引起松滋口以下靠右岸一侧有所冲刷而逐步发展 ２．１岸坡地质构造 起来的中、洪水期航道． 本河段河岸较为稳定．右岸橙滋口以上和左岸 芦家河浅滩段的演变．主要是受上游来水来沙 毛家花屋以下．分布有临河丘陵山体；百里洲为二 条件和下游水位变化的影响；同时，关洲汊遭洪、枯 元结构．上层为河漫滩相糟质壤土，下层为卵石夹 水主支汉易位和松滋口的分流造成洪、枯水主流流 沙层，马义渡以下有块石护坡；左岸熊家棚子一带 路不一致，从而导致洪水期泥沙淤积，浅滩演变具 为软土质岸坡，但因地处弯道凸岸，岸坡较稳定． 有明显的“涨淤落冲”的规律．每年洪水期，主流趋 ２．２卵石层形态与组成特征 直。经石泓下泄．左边沙泓熊家棚子至幸福闸一带， 图１为沙泓、石泓和碛坝滩脊卵石层顶盖纵剖 形成大范围的回流和缓流区（１９９３—０８—１８．实测 面．碛坝上深槽陈二口处（芦０１）．卵石层最低点高 流量为４０ ０００ ｍ３／ｓ．靠幸福闸下游约６００ ｍ的 程为１８．６ １Ｔｔ，其下大约以６‰的坡度逐渐隆起．至 ４ 断面的左侧死水区域宽１２３ ｍ，死水面积 松滋口（芦０２）上升至高程３２．０～３３．０ １Ｔｔ．形成碛 １ ０９６ ｍ２），造成沙泓汛期航道淤塞，淤积厚度可 坝卵石滩头．碛坝滩面较平坦，在３０ ｍ等高线内， 达１０ ｍ以上，高程３６．０ ｍ左右；而靠近主流区的 碛坝长约５ ０ ｋｍ，宽约１．０ ｋｍ；滩顶最高处在毛 收稿日期：１９９６—０２—０４ 崔承章．男．副教授，研究方向为水力学河流动力学 ＊“八五 国家科技攻关项目研究内容之一（编号：８５—１６一Ｏ２—０３—０２） 第２期 崔承章等：芦家河浅滩组成与三峡工程对其航道的影响 家场（芦０４）至毛家花屋（芦０６）一带，高程为３４．０ ３２．４ ｍ．接近其上游虎牙滩和胭脂坝卵石层断面 ３５ ０ ｍ．高出左右两侧的沙泓和石泓卵石层面３ 平均高程．因此．芦家河碛坝对其上游的河床变形 ９ ｍ、在毛家花屋附近．断面卵石层平均高程约 和水位的控制作甩不可低估、 Ｅ 嘟 慢 断面 圈１碛坝及沙泓、石泓卵石层纵剖面 沙泓卵石层面高程一般低于石泓．其最低点高 明组成碛坝的卵石的磨圆度较高，形状更接近椭球 程为２４．３ ｍ，在毛家场附近；最高点为２９．０ ｍ．在 体． 毛家花屋附近．新石泓卵石层面纵剖面形态与沙泓 碛坝表层卵石堆积特征虽不象明显的鱼鳞状 相似．且有与沙泓卵石层面沿程同步起伏的特征、 那样排列有序，但大小颗粒彼此交错并挤；绝大多 在新石泓进１２１（芦０２ 断面附近），其卵石层面高出 数的卵石的长轴垂直于水流方向，尤其是粒径较大 沙泓４～７ ｍ．成为控制新石泓汛后落水期冲刷发 的卵石表现的更为明显．在卵石的周边粘附有绿色 展的基面．在芦ｏ４断面 下．两泓卵石层面高程已 的苔藓，较难松动．这表明碛坝表层卵石已有初步 比较接近． ． ． 粗化的特征；在一般洪水年份，很少与上游来的卵 据碛坝中部左侧钻孔资料（孔号：荆７７９）Ｌ２ Ｊ， 石推移质交换． 本河段卵石层组成沿深度变化特征，在孔深２．５ ｍ ２．３沙质覆盖层分布与组成特征 之内为回淤的中细沙，其ｄ５０为０．２５ ｒｇＬｒｎ．最大粒 本河段沙质覆盖层的分布和厚度随水位的涨 径１．４３ ｍｍ；孔深２ ５～５．６ ｍ为卵石，中值粒径 落而变化．一般枯水季节，姚港以上床面大部分区 为５４ ｎｌｒｆｔ（不考虑粒径小于１０ ｒｇＬｒｎ的沙砾）．最 域和其下左侧主槽内已冲刷至卵石层面；姚港以下 大粒径１０２ ｍｍ；孔深５．６０～９．５４ ｍ，为含少量细 紧接碛坝尾部沉积的中细沙与碛坝连为一体，高程 砾的中粗沙，其下为壤土．这种由下至上．颗粒由细 可达３４．０～３５．０ ｍ，厚度６～１０ ｍ，构成芦家河水 变粗的沉积反回旋现象，表明碛坝属性为堆积型的 遭心滩群．心滩右深槽内漩秒厚２～４ ｍ． 砾质心滩．通过岩性分析，证明碛坝卵石主要来自 沙质覆盖层颗粒组成沿深度一般变化不大．且 宜昌以上的长江上游． 与卵石层有着明显的分界面．从所有钻探颗分资料 床面表层卵石的粒度特征．可由长江航道规划 可以看出，沙粒粒径至卵石层面时才发生突变．在 设计研究所钻孔资料得出．由于钻孔取样空间的随 沙质覆盖层与卵石层之间缺乏沙、卵石过渡层．说 机性。单个钻孔资料反映卵石组成的准确性较差， 明本河段汛期以沙质推移质运动为主．卵石推移质 此处根据全河段ｌ２个钻探断面１００余点取样颗分 数量甚微． 资料和两处坑测资料，结合实地查勘和参考有关研 河床表层淤沙粒径随着水位的涨落而呈现出 究成果，初步确定出卵石层的中值粒径ｄ５０为 细化和粗化的特征．以４ 断面和４ 断面为倒，点 ３８ ｒｍ，最大粒径２００ ｒｇＬｒｎ，粒径小于１０ ｎｌｒｆｔ的沙 绘１９８８年～１９９３年实测的河床质中值粒径和水 粒仅占２２％，大于８０ ｎｌｒｆｔ者约占１２％． 位的关系，如图２所示，尽管点群稍分散．但有明显 经对碛埂表层随机抽样的２００多颗卵石的测 的趋势河床质中值粒径与水位的涨落呈直线变化 量．有８５％以上的卵石扁度 ｎ６／ｃ（４、ｂ、ｃ分别 关系，高水位时粒径变细，低水位时粒径变粗．这种 为卵石的长、中、短轴尺度）为１．２～３．０；１０％的卵 现象与浅滩“涨淤落冲”的演变规律是一致的．用回 石的扁度为３．０－－４．０；扁度大于４．０者很少．这表 归分析法拟合二者的关系为 武汉水利电力大学学报 １９９７ 憾 。 ｄｓｏ＝０．７２３—０．０１２ ３５Ｚ 泄量会有所减少．但由于葛洲坝水利枢纽的调蓄作 用，目前出峡卵石量已愈来愈少．１９９４年宜昌水文 式中￣＇ｄｓｏ为断面沙质河床质中值粒径，ｍｍ；ｚ为水 位．ｍ． 站在坝上１７ 断面已测不到卵石推穆质，而坝下宜 昌断面仅有０．００９万ｔ，说明坝下河床已冲刷粗化． 渐趋稳定宜昌～芦家河７Ｏ余ｋｍ的区间内，随水 流变化，河床组成发生交叉互补现象，全河段平均 Ｉ 一 ３５ ３７ ３９ ４１ ４３ ４５ 值没有趋势性变化【 ．说明河段内冲淤已基本平 衡．因此．在不发生特大洪水的情况下，区间推穆质 补给是不会增加的．三峡工程对芦家河浅滩现有演 变规律不会有明显的影响． 采也Ｚ／ｍｒ，， 图２ ４ 、４ 断面河床质ｄ５０与水位ｚ的关系 在三峡工程第三施工期（２００４～２００９年），坝 前水位逐步抬高运用，水库下泄的是含有冲泻质的 浑水．这是来水来沙条件变化的时期，也是浅滩变 化最活跃的时期．由于水库不拦截粒径为０．１ ｍｍ 以下的泥沙，所以，芦家河沙泓进口熊家栅子至幸 文献［３】曾统计过从陈二口至江口河段河床质 沿时空变化特征．从１９８１～１９８５年，历年５月份河 床质ｄ，ｏ从０．１９６ ｍｍ逐年变粗至１９８５年为０．２５ ｒａｍ；历年１０月份河床质粗化的特征也非常明显． 这一规律反映了下荆江裁弯和葛洲坝水利枢纽蓄 水运用的影响．１９８５年以后，河床质粒径变化不 大．至１９８８年３月，ｄ５０仍为０．２５ ｍｍ；目前１０月 份芦家河４ 断面淤抄中值粒径约为０．２５ ｎⅡｎ左 福闸一带，汛期仍会产生泥抄淤积，但淤积量会大 大减少．这对维持沙泓航行条件来说较为有利，甚 至抄泓可以成为终年航槽．必须指出，１Ｏ月中旬因 水库蓄水，使下泄流量突然减少２／３．对沙泓的冲 刷是不利的．另外，汛期靠近新石泓周围的沙质覆 盖层因得不到补充而首先冲失，沙卵石层也可能产 生冲刷．但很快形成的抗冲保护层，使冲刷停止．航 道内枯水季节，有可能使目前业已显得特别集中的 水面比降进一步加大．影响船舶的安全行驶． ２００９年三峡工程竣工后．库水位抬高至 １７５ ｍ运用．但在相当长一段时间内，水库的排沙 比仍不足３０％，尽管芦家河沙、卵石浅滩段冲刷一 粗化一稳定的过程会在不太长的时间内完成，但下 右，说明该河段冲刷已趋稳定． 枯水季节，芦家河河段沙质覆盖层，按其组成 粗细在平面上的分布．大致可划分为三个区域：最 细区，位于沙泓进口的熊家棚子～幸福闸一带， ｄ５０变化于０．０１４～０．０４７ ｍｍ，粒径小于０．１ ｒａｍ 者占９８％以上，这样细的淤泥质，显然是由缓流和 回流淤积形成的；最粗区，位于新石泓周围，该区汛 期靠近主流区，其ｄ５０为０．３１～０．５２ ｍｍ，粒径为 ０．２－－１．０ ｍｍ的含量较多．约占７０％；除此之外 的其它区域，沙质覆盖层粒径介于上述两个 游江口镇以下沙质河段在经历前期冲刷的基础上． 将进一步冲刷下切，使芦家河浅滩段枯水期比降更 大，水深减小，航行条件恶化，并影响上游河段通航 条件．当然．抗冲保护层形成之后，还可能遇特大洪 水或因下游水位跌落、比降陡增而遭到破坏这种 区域之间，ｄ５０约为０．１４－－０．２６ ｍｍ，粒径为０．１ ０．５ ｍｍ者约占９０％． ３三峡工程对芦家河航道影响的初 情况的出现，将造成河床进一步冲刷、调整．其对航 运的影响，建议在实体模型中加以研究，并寻求新 的对策． 步万忻 由于三峡工程从施工到以后的１７５ ｍ水位蓄 水运用过程中，各阶段来水来沙条件不同．浅滩的 变化及其给航运带来的问题也不可能相同． 按照三峡工程目前的施工计划，１９９７年Ｉ１月 大江截流．进入第二期施工．在此阶段内，汛期坝前 水位抬高３－－５ ｍ，下泄流量过程与自然状态相同， 参考文献 １熊治平 修建三峡工程对关洲、芦家河河段河床演变影 响的韧步分析．见：长江三峡工程泥沙研究文集．北京： 中国科学出版社．１９９ｏ．４ｌ７～４２２ ２周风琴．芦家河浅滩形成的机制与历史演变．见：长江 三峡工程泥沙研究文集，北京；中国科学出版社． 悬移质泥沙来量及组成变化不大．卵石推移质的下 第２期 崔承章等：芦家河浅滩组成与三块工程对其航道的影响 １９９０．４７９～４８１ 析见：长江三峡工程泥抄研究文集．北京：庐国科学出 版社．１９９０．５６１，１６７ ３孙昌万．葛洲坝水利枢纽下游宜昌至江口段河床组成分 Ｂｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ－Ｌｕｊｉａｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｓｔｒｅｔｃｈ ａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｕｉ Ｃｈｅｎｇｚｈａｎｇ Ｔａｉ Ｓｈｕｃａｉ （Ｃｏｌｌ￣ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ）（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔｈｉｓ Ｄａｐｅｘ ｆｉｒｓｔ ｗｅ ｒｅｌａｔｅ ｂｒｉｄｌｙ ｔｈｅ ｓｈｏａｌ－ｆｏｒｍｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｉｉａｎｇ· ｉａｈｅ ｆｅｖｅｒ ｓｔ似ｃｈ ａｎｄ ｉｔ ｅＨ ｃｔ。ｎ ｓｈｉｐｐｉｎｇ．Ｎｅｘｔ，ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ａｎａｌ￣ｏｎ ｂｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ， ａｃｃｏｒｄ ；ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ。ｆ ｅｘｐｌｏｒａｔｏｒｙ ｓａｍｐｌｉｎｇ．ａｎｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐａｐｅｒｓ．ｗｅ ｄｉｓｃｕｓｓ ｔｈｅ ｄｈｅｔ ｔｈｅ Ｔ＿ｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅ５ ｐ ｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｎｅｌ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｎｎｅ１ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗ０ｒｄ０ ｓｈｏａｌ；ｐｅｂｂｌｅ；ｃｈａｎｎｅｌ ｃｈａｎｇｅ；Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ ｐｒｏｉｅｃｔ
