三 峡 工 程 泥 沙 科 研 信 文本框:

2003年第二期

 

 

 

三峡工程泥沙专家组工作组编                                           2003.6

 

     

 

1.国务院三峡建设委员会办公室水库管理司:关于进一步加强工蓄水期生态与环境监测和报告制度的函

2.“宜昌—城陵矶河段河势及险工查勘”与座谈情况汇报

3.荣天富同志的书面意见

4.三峡水库坝下宜昌—沙市河段现场查勘及“十五”期间研究工作进展协商座谈会会议纪要

5.三峡水库下游宜昌至沙市河段现场查勘资料

6.荆江河段、三峡坝区原型观测资料分析研究座谈会会议纪要

7.张光斗院士的两封来信

8.《重庆主城区泥沙模型试验研讨会》纪要

 

 

国务院三峡工程建设委员会办公室水库管理司

关于进一步加强三峡工程蓄水期生态

与环境监测和报告制度的函

2003年5月15日)

 

按照工程建设进度,三峡工程将于今年6月1日开始下闸蓄水,6月15日蓄水至135米高程,三峡水库将初步形成;并于今年相继实现初期蓄水、永久船闸通航和首批机组发电的三大目标。为了使监测系统更好地为三峡工程的建设服务,经研究,我司对三峡工程蓄水期间的监测工作提出如下要求:

一、三峡工程生态与环境监测系统各重点(实验)站及基层站要结合本站特点和情况,认真研究有关蓄水期间的监测工作,进一步加强和做好蓄水期间的监测和服务工作;研究蓄水期监测报告制度,并及时报告监测结果和有关情况。

二、建立突发性事件的报告制度。如遇有突发性事件,应立即组织调查,并及时将有关情况报告我司。应注意研究并制定突发性事件的紧急处理措施和应急预案。

三、三峡工程蓄水后,库区水文水质等生态环境要素要发生一定变化,下游河道可能会出现进一步的冲刷现象等等,三峡工程对生态环境的影响将逐步显现,因此,请你们认真研究蓄水后的监测工作。同时,突发性事件的报告制度蓄水后继续执行。

 

“宜昌~城陵矶河段河势及险工查勘”与座谈会

情 况 汇 报

 

33日至12日,专家组、工作组张仁、戴定忠、韩其为、谭颖、邓景龙、王桂仙等六人(荣天富同志因事,留下书面意见附后),参加了由长江航道局组织的“宜昌~沙市航道及浅滩查勘”与“三峡水库下游河道演变及对策研究工作”座谈会和由长江委水文局组织的 “三峡坝区及下游原型观测资料分析” 座谈会与“沙市~城陵矶河段河势及险工查勘”。交通部三峡办陈雄同志参加了宜昌至沙市河段查勘与讨论。现将主要情况综合汇报如下:

一、35日至6日,针对宜昌水位具有较好控制作用的重点河段,进行了现场查勘。这些河段有胭脂坝、虎牙滩、红花套、云池、宜都、龙窝、关洲、陈二口、姚港等可控河段。同时查勘了主要浅险水道:宜都水道、芦家河水道、枝江水道、江口水道、太平口水道等。这些河段河道一般较宽阔,有的较弯曲,有的为江心滩,汛期来沙较多时,具有涨淤落冲的特性,汛后若不能及时冲开航槽,则会出现碍航的情况,有时出现水浅、坡陡流急的现象。此外还查勘了三八滩及荆州大桥通航孔变化的情况。

37日上午就已开展的枝城至大布街河段航道综合整治方案的设想、实体模型试验和数学模型计算以及局部护底和河床演变分析等研究工作进行了交流,并就枝城至大布街河段航道综合整治方案进行了讨论。通过讨论大家对芦家河河段整治的思路是一致的。希望设计部门提出一个可供实施的设计方案,供试验作为依据。各单位还可根据实际情况提出改进意见。

三、讨论一致希望加强原型资料的观测和分析,特别是今年三峡水库蓄水到135米后,清水下泄所引起的河床冲刷,对航道港口及洲滩的影响,要有应变对策措施,请有关部门高度重视。

四、38日,长江委水文局组织了荆江河段和三峡坝区原型资料分析研究座谈会,长江委水文局和三峡局分别提出了《荆江河床演变与河势变化分析研究》和《三峡坝区河段冲淤及河势变化的观测分析》的开题报告。会议就上述报告的研究目的、内容和技术路线进行了讨论。认为开题报告目的较明确,研究内容较全面,已有相当的基础。希望注意来水来沙与河床的相互关系,如水沙条件变化对河床演变有什么影响,抓紧修改补充,尽快提出研究大纲来,以便启动。

五、39~11日乘车查勘了沙市河段的金城洲、观音寺闸,公安河段的文村夹崩岸区、突起洲,石首河段的石首河弯、向家洲崩岸、北碾子弯崩岸段、寡妇夹崩岸段、调关矶头及七里山、城陵矶水文站等。沿江查看了河势、洲滩的变化、崩岸以及险工治理的情况。

六、通过宜昌~城陵矶河段的现场查勘和座谈讨论,认为无论是河势和险工,还是航道和浅滩,近两年的变化相当大,原因也很复杂。三峡水库蓄水后清水下泄引起的河床冲刷定会产生许多新情况和新问题。要抓紧原型资料的收集和分析,找出其中规律性的认识,对重点河段的治理方案的研究要提出切实可行的办法来,以备必要时能够满足整治和施工的需要。

    七、几点建议:

1)据悉三峡工程今年6月份就要蓄水,保证下泄流量为3400秒立米,对下游洲滩河段通航的影响要给予重视。由于沙市以上河床近年一直处于冲刷状况,枯水水位明显偏低。2003210日沙市站出现了历史低水位30.02米(吴凇冻结基面),相应流量为3200秒立米。如果持续时间长,将对通航水深带来不利影响。提前蓄水时,应充分考虑下游河道通航的要求。

2)近年宜昌城陵矶河段,洲滩变化较大,崩岸也十分突出。今年三峡工程在汛期蓄水位至135米,相应库容124亿立米,入库泥沙将有绝大部分拦在库内,特别是近底粗沙和推移质均会沉积在库内,下泄的水比较清,将对下游河道产生强烈冲刷。除了加强观测外,还要预防河势变化,出现新的险工、崩岸,威胁大堤的安全。要及早向堤防主管部门打招呼,加强预防。

3)葛洲坝三江下游今年29日宜昌出现最低水位37.71米,相应3200秒立米流量的水位为37.91米,已不满足135米运用阶段通航水位38.0米的要求。三江下游航道的疏浚,尚未进行,要具体落实。近坝段枯水季节通航问题,不容忽视。

4)荆江大桥横跨沙市三八滩。原设计的左、右两大通航桥孔(左孔跨度500米,右孔跨度300米),由于三八滩及该河段河势变化,均不能通航。主流改至89两孔流过,造成非通航桥孔通航的被动局面。尽管经过模型试验,主管部门批准兴建,但未能估计到设计通航桥孔不能通航的局面。事态发展如此之快,值得认真总结。这是一个非常有价值的典型事例,如何吸取经验教训,应引起重视,也是一个好教材。

5)长江委负责的三峡工程第八个专题应尽快提出成果,以便科研、观测工作的配合,适应分期蓄水的要求。

 

荣天富同志书面意见

2003年3月4日)

 

三峡工程施工进展顺利,蓄水在即,大家关心水库充蓄至135米以后葛洲坝下游的河道变化和通航影响以及解决方案,组织本次踏勘,足见泥沙组和有关部门的重视。我因3月5日至10日要到坝区参加枢纽工程验收组航建专家对三峡工程船闸下游破堰进水前验收中遗留问题处理情况和系统有水调试情况的调研、检查活动,不能与大家同行,殊觉歉然。

有以下一些情况和意见,想提出来供大家研究时参考。

一、        据初步掌握的资料,川江和上荆江今年2月份均属水位特枯。

该月6日至15日宜昌流量连续10天小于等于3200秒立米,6日至16日连续11天水位低于38.00米,其中8、9两日流量为2910秒立米,水位为37.76-37.77米,三江水深据说只能勉强维持2.9米,情况不能令人乐观。

三峡水库蓄水后,宜昌水位不可能再抬升。今年宜昌流量为3200秒立米时,宜昌水位只有37.92米。往后几年还会降到多少,既要观测,也不宜静等。当前最迫切最现实的,我认为就是先把三江桥下游的浅点全部挖至33.5米(至少也是34.0米)再说,其余措施可待“3子题”成果出来后连并研究。总之要有行动。

二、同志们可能都已经了解到,今年元、二月份枝江水道上、下两个浅区都很紧张,除了人为因素(主要是挖沙)外,可能主要是河床变化,水位特低造成。据宜昌航道局的同志告诉,今年水道也有一些新的冲刷变化,他们初步考虑可能与明渠截流后泥沙输移条件发生变化有关。果如此,则三峡蓄水后对宜昌至江口之间冲刷影响可能会更大。一旦胭脂坝、虎牙滩、宜都等对宜昌水位有一定控制作用的局部河段都冲深了,而芦家河、枝江等浅区又不可能不挖,水位一降再降,如何保证葛洲坝下游顺利通航,的确值得让人担心。

我认为“3”子题的研究进度必须加快,它与1、2子题要有机联系,找出一个能够上下兼顾,最省最优最妥当的技术方案。鉴于今年汛期还有可能因葛洲坝库区泥沙有相当一部分下泄也许不致造成胭脂坝、虎牙滩一带大冲,乃至可能有回淤,能否就在下个枯水期实施胭脂坝、虎牙滩以至宜都等处的部分护底加糙工程值得考虑。如果老是裹足不前,我真担心三峡工程多装机、多发电庆胜利之时,出现这里船减装,那里船阻航的被动局面。

三、以下两个实际情况是否值得泥沙专家组组织一两次现场调研。一个是今年6月上半月三峡水库充蓄时,宜昌以下流量大幅减少,长江中游特别是荆江河段浅滩航道会有什么变化,会出现什么困难。另一个是目前正在(或即将)实施的镇江和扬州左汊浅锁坝工程的施工情况及施工中的河床、水流变化。前者与今后研究优化调度有关,后者与坝下游航道泥沙治理有关。把科研工作与现场实践结合起来,我想可能是会有益的,请斟酌。

 

 

三峡水库坝下宜昌~沙市河段现场踏勘暨“十五”期间

研究工作进展协商座谈

     

2003.3.7)

 

按照泥沙专家组工作组的要求,02、03子题组长单位长江航道局于2003年3月5日至7日组织了宜昌~沙市河段的现场踏勘暨“十五”期间研究工作进展协商座谈会。三峡工程泥沙专家组、工作组、交通部三峡办参加了踏勘与座谈会,了解“十五”期02、03子题研究进展情况。参加踏勘暨座谈会的还有武汉大学、南京水利科学研究院、长江科学院、长江委设计院、长江委荆江水文水资源勘测局、长江航道局及长江航道规划设计研究院、长江武汉航道局、长江宜昌航道局等单位的专家、代表共29人。专家和代表们察看了沿程河势、洲滩、航道、水流等,重点对近坝河段、宜都河段、芦家河河段、沙市河段等碍航滩险进行了查勘,听取了航道维护管理部门对近期航道演变及维护情况的介绍,交流了02、03子题(“江口镇上下浅滩演变与整治研究”、“宜昌至杨家脑河段综合治理措施研究”)的阶段成果和原型观测分析成果。专家和代表们还就宜昌水位下降、护底控制断面的选择与三江下引航道、沙市河段的治理问题进行了讨论与研究。现将主要内容纪要如下:

1.专家组、工作组对02、03子题组近期开展的工作以及所取得阶段成果进行了检查,认为课题组在以往研究成果的基础上,进行了深入的研究,工作取得了较大进展,为今后的研究工作奠定了良好基础。

2.各研究单位对芦家河河段碍航特性的认识及综合治理思路基本一致。同时,专家们认为针对芦家河在不同蓄水期的碍航情况,进行分期治理是合适的,有利于缓解三峡蓄水初期芦家河的碍航问题。长江委设计院要在前期研究的基础上,尽快提出具体的可供操作的试验方案,各研究单位应综合各方面的研究成果作进一步的研究分析,按合同要求提交研究成果。

3.宜昌~陈二口河段限制宜昌水位下降的控制部位的选择是恰当的,但采取的工程控制措施应结合芦家河水道的治理进行综合考虑。

4.1998年2月14日宜昌最小流量2860m3/s,相应水位38.1m(吴资),而今年宜昌最小流量2910m3/s,相应水位只有37.7m(吴资),表明宜昌水位下降仍在继续。三峡水库135m蓄水后,宜昌水位将会进一步降低。因此,实施葛洲坝三江下引航道三江桥以下的浅点全部开挖至34.0m(吴资)的工程,是迫切而现实的。

5.目前宜昌以下含沙量已经减少,沿程冲刷已经开始,三峡蓄水后坝下冲刷将会更加明显,其对沙市河段的影响是值得重视的,建议进一步专题研究。

6. 03子题阶段研究成果认为对宜都河段控制部位的作用应进一步深入研究。鉴于宜都水道近年来发生的重大变化,建议对宜都水道目前的变化及三峡蓄水后可能产生的碍航问题应加强观测和分析研究。

7.加强坝下河段的观测,对抓住最佳时机实施治理措施是十分必要的。要加紧进行跟踪分析,以探索坝下游河段的河型、河势、河性的变化趋势。建议在三峡大坝6月份蓄水后,汛后组织一次调研。

专家和代表们认为,通过这次踏勘和研讨,既增加了感性认识、交流了阶段成果,又对所揭示的问题增强了紧迫性和现实性认识;希望各子题承担单位根据这次成果交流的相关内容,进一步充实各自的试验研究内容,加强相互间的沟通,以便全面完成合同任务。

 

 

三峡水库下游宜昌至沙市河段现场查勘资料

宜昌至沙市河段基本情况

(长江航道局2003.3)

 

 

1.河段概况

宜昌至沙市河段为长江出三峡后经宜昌丘陵过渡到平原的河段。区间有较大的支流清江在宜都入汇长江,松滋口处有松滋河分流入洞庭湖。宜昌至松滋口段是长江出峡后由中低山区骤变为丘陵区的河段。由于岩性差异,形成河谷宽窄相间:宽段为宜昌、红花套、宜都、枝城等,窄段为虎牙滩、云池、白洋、松滋口上首。由于两岸阶地发育,埋藏有大量卵石,通过支溪流或坡积输入长江,形成溪口扇(锥),成为长江沙卵石补给源之一。松滋口以下则进入江汉平原,河段内有边滩、江心洲、潜洲、深槽、浅滩等多种地貌形态。全河段由于受底部基岩所控,上游基岩一般埋藏较浅,如宜昌至宜都段卵石层通常为20~40m;下游基岩埋藏较深,卵石层厚度最大达到100m以上。卵石顶板线约呈1/5000坡降向下游倾斜。按地质结构可分为两段:宜昌至枝城段、枝城至沙市段。

宜昌至枝城段为顺直微弯河型,流经低山丘陵地带,是长江由山区性河流向冲积平原河流过渡的地带。该河段在地质构造上为宜枝掀斜区,呈向东南掀斜的构造形态。长江在这个基础上发育为顺向河,河谷走向与构造倾斜方向一致。从岩性分布看,宜枝段岩层主要为砂岩,还有砾岩和粉砂岩,沿程分布有一定的差异。上段(南津关至临江溪)河谷由五龙组砂岩组成,下蚀过程中有多次拓宽,河道曾有较大摆动,有多级阶地,并有江心洲和古汊道。中段(临江溪至古老背)由罗镜滩组厚层块状砾岩组成,岩性最坚硬,河谷收缩,谷坡陡峭,阶地和洲滩均不发育,第四纪以来,河谷的平面位置基本不变。下段(古老背以下)以粉砂岩为主,抗侵蚀的性能较差,因此河谷又放宽,河道有一定的摆动,有阶地和边滩发育。

宜枝河段的中段,长江切山岭而出,形成一段长约4km的峡谷,虎牙、荆门二山隔江对峙,成为控制宜枝河段发育的卡口。受其钳制,上游自南津关到临江溪之间长约20km的放宽段,不可能再有很大的摆幅,河谷平面形态具纺锤形,发育五级阶地及江心洲,河道基本稳定。峡口主流居中稍偏左,出流顺直,其下游古老背红花套河段河床均基本顺直且稳定。

枝城至沙市段处于上荆江的上段,为弯曲分汊河型。上荆江河段的地质构造单元为新构造期内转变为向东掀斜的荆北断凹。区内白垩纪至老第三纪形成的琴键型梯状条块构造格局十分明显,北东向排列的断裂,将北西向的构造带(背、向斜)解体分割,成为长约10km、宽不足lkm的背、向斜个体。上荆江河道的平面位置和走向,与这种琴键型的条块格局有类似和相应之处。可能是由于各条块之间在新构造期有幅度不大掀升或拗降,早期的荆江就沿着这些条块间的软弱带或拗折带流动,并在构造线交汇处改变流向,在演变中最后定格下来。如荆江在洋溪处作90°拐弯后,自洋溪朝东北,经松滋口直下董市、枝江(马家店)。这一段河床走向与位置,与枝江断裂及其延长线吻合,显然是受枝江断裂控制。从江口拐弯至涴市,从沙市拐弯至盐卡,从突起洲拐弯至公安,这3段均分别与附近的背斜或向斜方向一致。

不同流量下实测的宜昌~沙市河段瞬时水面线,按其分布特点可分为三段:上段宜昌~陈二口和下段江口~沙市的水面线较平缓,下段比降较上段稍大,中段芦家河河段(陈二口~江口)比降随流量减小而增大,是枯水陡比降较为集中的河段,即三段比降的分布差值,随着水位降低而拉大,至枯水位时拉至最大。此外,由于宜都弯道的阻水作用,凡流量越过5000m3/s时,便会出现束流壅水产生的陡比降现象,而低水位时相应过流断面面积较大而未形成束流壅水现象。

2.重点控制河段介绍

根据以往研究成果和已有测图分析,初步确定下列河段对于宜昌水位具有较好的控制作用,且在河床平面形态上河宽较窄,纵剖面上床面较为高凸,断面面积较小,河床组成较为坚实、河道横竖向变动较小。若在这些河段采取适当的防护措施,将有利于遏制宜昌河段枯水位下降,并促使枯水位适当抬高。

虎牙滩狭谷(航道里程610~612km)

此狭谷的显著特点是两岸皆为陡峭的砂砾岩控制,具备天然良好的束流壅水条件。只是河床底部为卵砾石堆积层,在不同水流条件下有较小的冲淤变化。以长江固断宜枝51为例,多年平均河底高程变化幅度仅为1.9m,最深点变幅也只有2.3m,故河床非常稳定。由于此处是狭谷,当水位不断增高时,过水面积却不是呈正比增大,其面积增长率很小。从而形成了狭谷河段高水期束流壅水作用大,低水壅水作用甚微的特性。另一方面,虎牙滩狭谷的高水束流作用,是导致上游胭脂坝宽浅河段每年汛期产生较大淤积的重要条件,又往往使狭谷区及其邻近局部河段的流速增大,导致发生冲刷,或者减少淤积。如98大洪水中虎牙滩河段的淤积远远小于上游河段,临近虎牙滩的磨盘溪水尺仅回升了0.08m,而处在磨盘溪上首与胭脂坝尾端下首的艾家镇水尺上升了0.41m,特别是胭脂坝区及其上游的水尺则上升了0.53m以上,使宜昌河段回升的枯水面线在虎牙滩上首出现了明显而急剧的跌落转折。因此,这是重点的防护河段之一,若采取工程措施制造狭谷枯水期的壅水功能,同时还可适当提高狭谷对中水位的阻水束流作用,以减少上游胭脂坝区主泓河床在汛后退水期的冲刷。

②猇亭~红花套窄段航道里程604~606km)

从河道左岸的猇亭(古老背)至右岸的红花套,为一较短的狭窄河段,长度仅为1.5km。河床两岸为砂砾质硬土层,而且两岸及河床中部均有不连续的胶结卵石岩分布,但河床内主要河床组成仍然是卵砾石。总体上河道常年稳定,河床冲淤变化较小,多年枯水河床平均河底高程变幅在1.4~2.8m之间,河床最深点高程变幅也只在2.4~4.0m之间 。这种较小的冲淤变化,除了水流作用外,还受到长时期常年挖砂的影响。因此处系一较短狭窄河段,有一定束流作用,从而促使每年上游来沙(主要是卵砾石推移质)在虎牙滩——红花套之间的较宽段大量落淤堆积,成为挖沙者长期终年集中采掘的区域。但尽管长期以来大量挖沙不止,又有坝下游河床冲刷的影响,猇亭——红花套狭窄段河床累积冲刷下切的深度却很小,仅为0.6m。说明此狭窄段具有较好的抗冲能力,并且枯水期断面单宽流量分布较为均匀。如若在较窄部位采取工程措施,并严格禁止挖沙,任其淤积,以抬高河床等,将会产生显著的束流壅水作用。由于此处上距虎牙滩狭谷较近,其枯水位的保持与提高,将有力地弥补虎牙滩狭谷枯低水位束流壅水作用较弱的缺陷。从而使胭脂坝、虎牙滩与猇亭~红花套等三个控制点遏制枯水位下降,并适当壅高枯水位的作用更加显著。

③云池上首段航道里程600~602km)

云池上首长江固断宜枝57~58之间为川鄂天然气管道过江处,该过江工程可行性研究论证中作了河床稳定的论述。经本次分析查证,该河段狭窄而稳定的部位在宜枝58断面线至上游500m之间。该处枯水河床左侧有一个坚实的水下平台,突出于上下游水下岸坡约150m,上下长度500m,高程为黄海基面33.3~35.4m,有着显著的挑流作用;平台对岸(右岸)为一突岸,突岸下首为右边滩上洲头,从而形成了左右两岸相对突出的较好束流壅水条件。该河段自葛洲坝枢纽蓄水运行以来,河床冲淤变化较小,枯水河床平均河底高程的冲淤变幅仅为1.4m,且整个河床较为平坦,故总体控制条件较好。可在左岸平台、河床深泓与右岸边滩头部采取控制措施,如宜枝58断面以上1km、91#航标灯下1km的过渡段处。

④宜都弯道段航道里程590~595km)

弯道左侧为一较长而稳定的边滩,上起长江固断宜枝62,延及宜枝63、64、65等四个固定断面范围区。该边滩的特点是枯水位线以下有较宽的潜滩,潜滩外沿为一道潜坎,坎高5m,即黄海高程33~38m,滩顶高程37~39m。该边滩河床组成为大片顶面不平的胶结卵石岩,岩面低洼处堆积着卵砾石,多年来任其各级水流强烈冲刷,均常年稳定,如自1981年葛洲坝工程蓄水至今,累积平均冲深仅为0.05m。原因是年内各级水位水流较为分散,深泓不明显,水流冲刷作用较弱,加上床沙颗粒较粗,抗冲能力强,故河床稳定。河床的中右侧为南洋碛江心洲,顶面长约3000m,在宜枝63断面上500m至宜枝65断面之间,宽约400m,均为粗颗卵砾石组成。由于近年不断地采集卵砾建筑骨料,滩面床沙有所粗化,并且造成滩面坑坑洼洼,滩顶略有降低,至2002年7月洲顶最高点仅为33.0m。

从葛洲坝枢纽运行以来的河道冲淤演变来看,在长江固断宜枝62、63、64、65等四个固断的枯水平均河底高程变化幅度中,除宜枝62断面达到4.6m以外,其他均保持在1.3~2.1m之间;最深点高程除宜枝63断面变幅高达8.0m外,其余都在1.1~2.1m范围内。说明总体上冲淤演变不大,但少数年份的枯水主泓在上段(宜枝62~63间)产生了较大冲刷。现场查勘时观察到,宜都弯道的枯水主流完全处在左岸边滩与南阳碛江心洲的约制夹束下,形成了很好的枯水束流壅水形势,并隐约呈现出水面线微微转折的状态。

总的来看,宜都控制点不仅具有较好的遏制枯水位下降并适当壅高枯水位的良好工程条件,而且在河势上占有较大优势。首先宜都河段是弯道,弯道有较强的阻流壅水作用;其次,枯水期又有江心洲和边滩的束流壅水功能;此外河床内有多处裸露的、淹埋在卵砾石层下的和潜隐在枯水面以下的胶结卵砾岩;卵砾洲滩颗粒较粗等等。总之既有束流条件,又有稳定条件,应作为遏制工程的重点河段,可在左边滩上端、左汊(枯水主泓)底部、南阳碛洲头和右汊等部位作适量工程。

⑤龙窝~李家溪区航道里程575~577km)

此控制点正处在白洋弯道与枝城弯道过渡段的鞍凹区。从2002年7月测图看出,整个河床较宽浅,没有明显河槽,高程均在30m以上,鞍凹处浅段长约1km,分布在长江固断枝2断面上下各约500m。河床左岸为沙集坪边滩,长约2500m,宽为600m左右,滩面较平缓,滩顶不高,最高点为37.4m,洲滩河床组成为卵砾夹沙。

此处自葛洲坝枢纽运行以来,冲淤变化很小:多年枯水平均河底高程的变化幅度仅有0.7m,即最低32.0m,最高32.7m;最深点高程变幅也只有1.8m,即最低28.0m,最高29.8m,是葛洲坝下游冲淤变化最小、河床最稳定的部位。分析认为:主要是汛期水流分散,不仅没有冲刷,还有少许淤积;枯水时主流范围也较宽,冲刷较弱;而且断面表层床沙组成中卵砾成分较大,即使是枯水水流归槽的流速也难以冲动;加上上下游河势长期稳定,在河段上下游5km范围内,左右两岸均为坚实的土砾质、硬土质组成等,长时期以来,没有出现河道的横向变动。由于枯水时断面平坦,水深较小,流速沿断面分布较均匀,具备兴建遏制工程的优越条件。可在枝2断面上游左侧边滩进行加高扩宽阻水挑流,同时在右岸做丁坝挑流等。

关洲头上首(航道里程565.1~564.6km)

该控制点正处于河道开始展宽处,其平滩水位河宽为1700m,以下为宽大高突的江心洲——关洲,年内各级水位均有较大阻流作用。枯水期关洲左汊断流,右汊为主泓,在此处有一基岩浅埂,浅埂最深点高程约为26m,比其上的枝城冲刷坑和其下的洋溪冲刷坑分别高出7.5m和7.3m。若在此浅埂区以大径块石加糙垫高,即可抬高枯水位。关洲主要由粗大的卵砾石与胶结岩卵石组成,其中胶结岩卵石横江分布在洲头顶端,正处在高水期穿越洲中的主泓线上,有效地控制了高水越滩水流对洲顶的冲刷,故洲头顶部常年稳定。右汊河床左侧为粗大卵石、右侧和右岸岸坡为基岩。因此,尽管中、枯水期水流集中、流速较大,河床却处于长期稳定的状态,多年平均高程的最大变幅不到1m,只在31.1m~31.9m之间,最深点的最大变幅可达2.5m,但一般变幅也在1m以内。

陈二口(航道里程553~554km)

此控制点处在关洲与芦家河两个展宽段之间的束狭段,有很强的束流壅水作用。从宜昌至此处,枯水水面线平缓,比降较小,以下陈二口~枝江的水面线骤然变陡,比降很大。此处河床左侧为卵砾石,且粒径较粗,右侧及右岸岸坡为基岩,较为稳定,上世纪80年代至90年代初期有所冲刷,平均河底高程冲深了2.1m,最深点冲深了3.7m,到80年代中后期就基本稳定了。因此处为芦家河浅滩的进口,可结合芦家河浅滩整治进行控制,如在董3断面河床左侧半江内作枯水潜坝,逼枯水主流右移,使部分枯水水流进入芦家河石泓;再在芦家河沙泓上首左岸作多个丁坝,阻水挑流,一是可产生一定的壅水作用,以抬高沙泓进口以上河段的枯水水位,二是挑流后可减少进入沙泓的枯水流量,增大石泓流量,促使枯水主泓由沙泓改走石泓并稳定在石泓。还可在董3断面上下的深槽内抛填大块石护底,以确保进一步稳定和抬高上游枯水位。如此,即可稳定和抬高上游枯水水位,又可对下游芦家河浅滩进行有效整治,希望能够改善芦家河水道长期存在的中低水倒槽困难和沙泓枯水陡比降的碍航局面。

姚港(航道里程547.8km)

此控制点位于芦家河浅滩展宽河段下端的收缩区。上首芦家河浅滩区最宽处达2200m,往下逐渐缩窄,到此处为1850m,再往下至姚港镇尾(荆12-1)处缩减至1400m,再下至荆13处时,河宽缩至最小,只有1080m。同时控制点还处在芦家河沙泓枯水陡比降分布区,落差很大。此处左岸岸坡、河床左侧为黄红色粘土夹卵石,地质界称为Q3,十分坚硬,抗冲能力强,深泓及河床右侧为卵砾石夹沙,有较小冲淤变化,多年成果显示,平均河底高程最大冲淤幅度仅为1.1m,最深点为2.1m,故河床长年处于稳定状态。由于正处于芦家河沙泓出口区,可结合芦家河浅滩整治工程,在此采取控制措施。

3 主要浅险水道

①宜都水道(航道里程588.0~596.0km)

宜都水道的沙泓槽口属长江中游重点浅水道之一,出浅时间一般在头年12月份至次年2月份。宜都浅滩位于宜都弯道的放宽段。此段特点是弯曲、水浅、狭窄,有上、下两个浅区,分布在水流进出左泓(沙泓)的上下过渡段上。上、下浅区分别由中沙咀边滩、沙坝湾边滩与南阳碛洲头、洲尾沙埂形成,浅滩高程一般为32.0~33.0m(黄海),遵循年内“涨淤落冲”的演变规律。上浅区冲淤变幅为1~3m,下浅区冲淤变幅为2~5m。涨水期,主流取直,而南阳碛潜洲的阻水作用加之清江出流的顶托,使放宽段水流流速减小,水流挟沙能力降低,泥沙易于落淤。随着水位退落,水流有归槽的趋势,由于石泓及南阳碛床面较高难以冲刷,水流向沙泓集中,增大了沙泓的水流挟沙力,使泥沙逐渐冲刷下移。以往石泓在中水时就可通航,近年来由于采挖沙石船舶在此滥采乱挖,造成多处石包,致使中洪水期也不能通航,现长年只有沙泓通航。

②芦家河水道

芦家河水道属微弯放宽型水道,是长江中游重点维护的沙卵石浅滩河段之一,一般汛后10~11月出浅。水道进口右侧有松滋河分流,在水道放宽处河心有砾卵石碛坝,中洪水淹没,枯水出露。芦家河碛坝左右侧分别有沙泓、石泓两条航道,受关洲分流及松滋口分流影响,年内主流洪枯流向不同,航道由沙、石两泓交替使用。洪水期,主流从河心石泓取直而下,左侧沙泓为回流、缓流区,泥沙容易大量落淤,汛后退水期,主流坐弯向沙泓偏转,沙泓淤沙多为细沙,易于被水流冲刷带走。当汛后水位逐渐退落,石泓由于底高床硬冲刷受限,水位下降到一定程度后不能满足航行水深要求,需由沙泓接替,而此时沙泓如尚未冲开,则航道出现“青黄不接”的碍航局面。演变规律表现为年内“涨淤落冲”的周期性变化。沙泓年内冲淤幅度一般达10m以上,石泓冲淤幅度一般为1~3m。

③枝江水道

枝江水道是长江中游重点维护的沙卵石浅滩河段之一。水道中部有一江心洲(称水陆洲或董市洲)将水道分为左右两汊,左汊为支汊,称为董市夹,右汊为沿岸主航道。枝江水道有上、下两处浅区,上浅区位于陈家渡至肖家堤拐一带,下浅区位于枝江汊道尾部主流从肖家堤拐到枝江县城的跨河过渡段。上浅区河床高程较高且难以冲刷,组成为砾卵石夹硬质粘土,高程一般为28.0~28.9m。下浅区河床组成为中细砂,由联结水陆洲尾与张家桃园边滩的沙埂形成,浅滩高程一般为28~30m。演变规律表现为年内“涨冲落淤”的周期性变化,上浅区河床较稳定,冲淤变化不大,下浅区冲淤变化幅度一般为2~4m。枝江上浅区一般在水位退落到当地航基面下0.4m时开始出浅,下浅区一般在12~2月出浅。

    ④江口水道

江口水道中部有一江心洲(称柳条洲或江口洲)将水道分为左右两汊,左汊为支汊,习称江口夹,江口夹有两个出口,上出口为中夹口,下出口为下夹口;右汊为主汊。以前一直属优良水道,九十年代以后随着江口中夹的不断冲刷,在江口汊道右汊主流由吴家渡向七星台的跨河航槽上形成了碍航沙埂,导致江口水道的航道条件恶化而成为长江中游的又一碍航浅滩河段。江口浅滩位于江口汊道尾部主流从吴家渡到七星台的跨河过渡段,浅滩高程一般为28.5~30.0m,为枯水浅滩,出浅时间一般在12~2月。演变规律表现为年内“涨冲落淤”的周期性变化,冲淤变化幅度一般为2~4m,最大可达6m。江口浅滩的形成与支汊的发展变化密切相关,由于江口汊道的支汊江口中夹出流与主流夹角较大,当中夹冲刷发展时,其出流对过渡段主流顶托作用增强,降低了主流的挟沙能力,泥沙易落淤而形成碍航沙埂。

通过模型试验研究,芦家河河段(包括芦家河、枝江、江口三个水道)在135m运用的2005年,出现3086~3900m3/s的小流量时, 40#礁上下的局部比降达到9/10000,水面流速达3m/s,坡陡流急的问题显得十分突出。枝江浅区的卵石层面难以被水流冲动,水浅与坡陡流急同时出现。江口浅滩在3500m3/s以下也出现水深不足的问题,而这一流量段在2005年中长达三个月。随着区间泥沙补充的减少及下游水位的降低,沙卵石浅滩的水浅、坡陡、流急现象越来越严重,不采取整治措施必将产生严重碍航局面。

⑤太平口水道

太平口水道上段陈家湾至筲箕子为顺直放宽段,在八十年代后期以前为单一河槽,八十年代末开始,太平口心滩形成并分航道为南北两槽,心滩枯水出露,中洪水淹没。水道下段筲箕子至柳林洲为微弯分汊段,江中原有三八滩将水道分为南北两汊,一般年份主流走北汊,主航道也走北汊,仅少数年份主流和主航道走南汊。九十年代以来,北汊河床有所淤浅,南汊有所发展,出现两汊并存、相互争流的局面。1998年特大洪水后,三八滩冲失,杨林矶心滩淤长,南汊发展,北汊衰退,形成新的两汊格局。多年来,主流线摆幅相对较小外,一般在河道放宽段主流摆幅较大,如上段摆幅约500~900m;下段杨林矶一带摆幅为600~1000m。

太平口水道下段,受98年特大洪水影响,腊林洲边滩滩尾大幅度下延,三八滩滩头持续冲退,南北两汊进口淤积严重,使98~99年枯水航道维护十分困难。枯水初期在北汊进口采取挖泥维护仍难以达到通航水深的要求,之后南汊冲开,航道才改走南汊,但荆州大桥在南汊的主通航孔已被淤堵,而满足通航水深要求的设计非通航桥孔宽度仅150m,且航槽的走向与大桥桥轴线法线的夹角偏大,对船舶安全航行十分不利。1999~2000年枯水,由于98年洪水后形成的筲箕子边滩淤长下移,筲箕子边滩滩尾与三八滩滩头之间形成浅埂,使北汊进口成为交错浅滩,北汊航道条件进一步恶化。而南汊航槽继续北移,原设在三八滩上的非通航桥孔冲刷成槽,但不能满足通航要求。因此,南槽实际上不能通航,航道只能走北汊,航道维护形势严峻。由于99年枯季水位较往年偏高,北汊进口浅区才得以缓慢冲开。2000年汛后,筲箕子边滩淤长下移至杨林矶~观音矶一带形成较大心滩,三八滩基本冲失。由于主流位于心滩右侧,三八滩南汊迅速冲刷发展,北汊淤积萎缩,2000~2001年枯水后,航道只能走南汊设计非通航桥孔,当航道走非设计通航孔时,不但增加航道维护难度,而且不利于船舶与桥梁的安全。

 

 

荆江河段、三峡坝区原型观测资料分析

研究座谈会会议纪要

200338

 

200338日,三峡工程泥沙专家组在荆州市主持召开了荆江河段、三峡坝区原型观测资料分析研究座谈会。出席会议的有水利部水文局、国际泥沙研究培训中心、中国水利水电科学研究院、清华大学、长江航道局及长江水利委员会长江科学院和水文局等单位的领导、专家和代表共28人。会议听取了长江水利委员会水文局关于《荆江河床演变与河势变化分析》和《三峡坝区河段冲淤及河势变化的观测分析》开题报告,以及近期荆江河段河道演变情况的汇报。与会专家就分析项目的研究内容、目标和进度安排等方面提出了针对性要求,并进行了认真的讨论。现将会议纪要如下:

一、与会专家一致认为长江水利委员会水文局编制的《荆江河床演变与河势变化分析研究》和《三峡坝区河段冲淤及河势变化的观测分析》开题报告中提出的目的比较明确,研究内容较全面,采用的技术路线可行。

二、在荆江河段水沙原型观测资料方面,应注重分析研究水沙条件与河道演变之间的相互作用和影响,同时加强河道演变基本规律的总结。

三、三峡蓄水运用后,清水下泄将引起下游河床冲刷、水位下降,荆江河段浅滩和河床泥沙组成将会出现一定变化。因此在研究内容中应增加荆江河段浅滩演变和床沙组成变化分析方面的内容。

四、三峡坝区河段泥沙冲淤变化分析应注重引航道口门区和增加连接段的泥沙冲淤分析,以及三峡蓄水前下引航道冲淤观测资料的分析。

五、专题研究内容应更紧密联系社会关注问题,如三峡蓄水后水沙条件的影响、对洞庭湖水沙条件变化对荆江河道泄洪能力的影响、枯水位下降对航道的影响等,开展分析研究。

六、请长江委水文局根据专家们的意见,对《荆江河床演变与河势变化分析研究》专题编制研究大纲上报,尽快落实启动该专题的研究;对《三峡坝区河段冲淤及河势变化的观测分析》子题进行修改、补充完善后,按照合同编制的要求尽快签定研究合同。

 

 

 

张光斗院士的两封来信

(一)

水利水电系泥沙研究所:

您好!读《三峡工程泥沙科研信息》2002年第2期,主要讲工作过程和今后工作的建议,具体的调查和研究成果很少,可能与保密有关,但我学习到较少。

《荆江河段观测及治理对策研讨会》简报,主要讲了航道整治,荆江市河道管理局提出了加固护岸。我担心的是堤防安全,如堤防溃决,洪水灾害不可设想,当然航运也是重要的,但主要还是防洪。看到美国密西西比河的堤防和滩地保护,就想到三峡水库泄清水时的下游河道堤防及滩地保护,事关防洪安全,分析观测成果再定如何保护,可能来不及了。我又杞人忧天,供泥沙专家们参考。(200281日)

 

(二)

三峡工程泥沙专家组:

“宜昌—城陵矶河段河势及险工查勘”与座谈会情况汇报等文件,都已收到。谢谢!

三峡水库蓄水下泄,冲刷下游河道,河势将有较大变化。重视航道是必要的。但更要重视堤防安全,如冲刷堤脚,危及大堤,影响防洪安全。是否有些地方要提前保护。

葛洲坝枢纽下游河道冲刷,降低河水位,有碍河闸通航,对河床需要保护,现尚在研究中,似宜抓紧实施。以上认识,供参考。(200341日)

 

 

《重庆主城区泥沙模型试验研讨会》纪要

2003416日于重庆

 

为了进一步综合四个重庆主城区泥沙模型试验的结果,更好地总结三峡水库运用后,重庆主城区河道泥沙冲淤的规律及对港口航道的影响,于200341516日,在重庆举行了《重庆主城区泥沙模型试验研讨会》。参加会议的除四个承担重庆主城区泥沙模型试验的单位外,还有交通部三峡办、重庆市交委、长江航道局、长江委设计院、长江委上游局、水利部科技推广中心及泥沙专家组共34人。会上各单位进一步交流了试验成果并对试验中揭示的现象进行了分析。会议对交流的成果进行了热烈的讨论。重庆市交委副主任张世玖同志介绍了重庆市的水运规划。现将讨论的主要意见纪要如下:

一、四个重庆主城区泥沙模型,在试验河段泥沙冲淤基本规律,对主要港区及航道通航条件影响方面,取得了比较一致的结果:

1)四个模型无论是156米还是175米运用阶段,重庆主城区泥沙淤积的基本规律是一致的。在156米运用时,仍表现为天然河道的冲淤特性,即汛期淤积汛后冲刷。175米运用时,汛期水位有一定的抬高,淤积较天然情况有所增加,汛后水位升高更多,走沙减少,使年末淤积量较大;

2)泥沙淤积的部位,主要集中在边滩、河道放宽段、沱区及河流汇合口以下的沱内等,并具有淤滩留槽的基本特性;

3)九龙坡、朝天门、寸滩等主要港区和河段的冲淤过程,边滩的淤积范围等现象及重点河段的淤积量都很接近;

4)试验河道主要河段的航道及码头前沿的水流的流态、流速,航道的航深、航宽等通航条件及存在问题也基本一样。

二、虽然四个模型验证时和156米水位运用时全河段的淤积总量基本一致,但175米运用到30年时的淤积总量有较大的差别,其主要原因可能是因模拟泥沙粒径的范围不同,使总加沙量有多有少;冲刷走沙量不同而使总淤积量有多有少;以及其它因素。

三、模型中有些成果及现象的规律性不十分合理,如年中的淤积量较年末的淤积量还少,滩地淤积物中细粒的含量较来沙中细粒的含量还大。此外,模型加沙量过大是否会引起水流性质的改变等。希望各模型能做合理性分析,以便能更完整准确地认识受三峡水库运用影响,重庆主城区河道泥沙冲淤的规律及其对港区及航道通航水流条件的影响。

四、会议就下一阶段的试验任务进行了讨论,认为可以按原合同要求继续执行,希望长江委设计院能尽快提出重庆主城区岸线及港口整治规划,以便模型能及时进行试验。整治方案要听取各方面的意见,特别是重庆市对于港口规划建设的要求。

五、会议希望在四个模型总结的基础上,由专家组韩其为、荣天富、王桂仙、窦希萍负责组织,写出综合报告来,提交拟在今年7月份举行的泥沙专家组年中工作会议上讨论。