葛洲坝水库回水区浅滩演变历程

（一）变动回水区浅滩的概况

葛洲坝水库正常蓄水后，位于巫山以下的枯水滩均被水库回水淹没，巫山至黛溪因受回水顶托的影响较小，枯水时滩险依然存在（图3-41）。该段著名的枯水滩有扇子碛、下马滩、油榨碛和回水末端的铁滩，中水滩有宝子滩和交滩。水库进口段还有著名枯水滩——臭盐碛。这些浅滩按成因分为两大类：峡口溪口滩和溪口滩。

图3-41　变动回水区巫山至黛溪段滩险的分布

为研究各枯水浅滩的演变及其对航道的影响，从1985年起，葛洲坝水利枢纽水文实验站每年都对变动回水区的枯水浅滩进行监测。各滩的基本情况见表3-32、表3-33、表3-34。

表3-32　葛洲坝水库变动回水区浅滩的基本情况

表3-33　葛洲坝水库变动回水区主要浅滩的床沙中值粒径　单位：mm

表3-34　葛洲坝水库变动回水区主要枯水滩枯水河床的淤积情况　单位：万m3

注　下马滩、油榨碛、铁滩河床淤积从1981年10月起算。

（二）扇子碛的演变分析

扇子碛下距巫峡上口约1km，左岸有大宁河入汇。边滩高程65～68m（黄海基面，下同），洪水期滩面淹没，河宽约700～800m，主槽紧靠右岸，槽宽190～250m，槽底高程53～64m之间变化，其水道地形见图3-42。

图3-42　扇子碛水道的地形图

1.扇子碛水流条件的变化

葛洲坝枢纽竣工运行后，当入库流量小于2万m3/s时，扇子碛就明显受到回水影响。以入库流量5000m3/s为例，巫山水位比蓄水前抬高3m，碛面最大流速由蓄水前的4.50m/s减小到2.65m/s。实测资料表明（见表3-32），扇子碛受回水影响后，当流量小于12400m3/s时，最大流速随流量减小而减小，比降亦随之减小，与蓄水前变化趋势相反。碛面最大流速在2.65～3.96m/s之间变化，最大比降在2.21‱～4.23‱变化。最大流速与比降都小于蓄水前，说明扇子碛水流条件有较大改善。

图3-43　G94号断面的冲淤变化

2.枯水河床的冲淤情况

水库运行以来，扇子碛河段枯水河床有冲有淤。G93—G95号断面间（高程68m以下）各时期冲淤情况如下：1979年12月～1985年12月淤积41.0万m3；1985年12月～1993年12月冲刷100.4万m3；1993年12月～1998年12月冲刷55.0万m3；1979年12月～1998年12月累计冲刷114.4万m3。

据此可以说明扇子碛枯水河床未发生累积性淤积。

从表3-33可以看出，蓄水后G94号断面床沙中值粒径由蓄水初期的44～58mm减小到20mm左右，河床组成明显细化，但仍为卵石河床。

3.蓄水前主槽的年内变化

蓄水前扇子碛主槽年内变化的基本特点是汛淤枯冲。其主槽深泓最小水深一般出现在G94号断面或上游附近。该处是航道枯水航行最关键的部位。现以G94号断面为基础（见图3-43），分析主槽的年内变化。

图3-44　汛后G94断面槽底高程与断面水位的相关图

G94主槽冲开过程与汛后G94断面水位有密切关系（见图3-44）。汛后随着水位的逐步下降，首先冲刷滩面。当水位（黄海基面，下同）降到78m左右时，由于边滩的阻流作用，主流开始坐弯右移而趋向主槽。另一方面峡口的阻流作用也在逐步减小。主槽内水流的挟沙能力随着流速增大而迅速增大，主槽开始冲刷。当断面水位降到71m以下时，左岸边滩的阻流作用加强，水流更加集中于主槽，槽内冲刷加剧。当水位降到68～69m时主槽即可基本冲刷成形（见图3-44）。水位继续下降时，槽底的抗冲强度迅速增强，冲刷速度迅速减弱。与汛后相反，第二年汛初水位升高至78m以上时，峡口的壅水作用加强，主流趋中走滩面，两岸形成回流或缓流，主槽开始淤积。随着水位继续上升，主槽回流区扩大，淤积加强，至汛末主槽基本淤满。

4.蓄水后主槽的年内变化

在一期工程运行期（1986年前），由于坝前水位抬高不大，回水对扇子碛的影响甚微，扇子碛基本处于天然状态，在此期间主槽的年内变化相应的水流条件与天然时期基本相同（见图3-44）。

枢纽竣工运行后，由于扇子碛已受回水较大影响，主槽的年内变化虽与蓄水前相似，槽底高程与断面水位仍有密切关系，但水流条件已发生了一定变化。具体表现如下3方面。

（1）冲槽流量与主槽冲开时的流量较蓄水前减小。蓄水前流量在1.5万m3/s左右开始冲槽，当流量降到7000m3/s时主槽即可冲开，流量变幅为8000m3/s。枢纽运行后一般流量降到13500m3/s时开始冲槽，流量降到5000m3/s左右时主槽才初步冲开，流量变幅为8500m3/s。

（2）主槽冲开的时间延迟。由于水位抬高的影响，在汛后流量过程基本相同的情况下，其水位下降的过程相对减缓，从而冲槽时间与主槽冲开的时间延迟。枢纽竣工运行前，主槽一般在11月中下旬到12月初即可冲开。枢纽竣工运行后，主槽冲开的时间推迟到12月的中下旬或次年元月，一般都能在年内冲开。

（3）主槽初步冲开时的水位有所抬高。由于水位下降过程减缓，使下降单位水位的冲刷量增大，从而使主槽初步冲开时的水位较蓄水前有所抬高。断面水位降到70m时，主槽即能冲开，主槽初步冲开时的水位较蓄水前和一期工程运行期提高1～2m。

尽管扇子碛主槽有汛淤枯冲的特性，水库运行以来，其最大水深仍能保持10m以上。当流量为3000m3/s时，大于5m水深的河宽能保持在150m以上。

根据资料统计，扇子碛历年最小流量都小于5000m3/s，即水位在枯季都可以降到70m以下。因此，水库蓄水后扇子碛主槽在枯季仍能冲开，仅冲开的时间较蓄水前有所延迟。

从G94号断面图的变化可以看出（图3-43），虽然汛后主槽能冲开，但边滩有淤高，滩舌明显有向主槽推进的趋势。

（三）臭盐碛的演变分析

臭盐碛位于瞿塘峡上口，也属峡口溪口滩。其左岸有梅溪河入汇，枯水期河宽200～300m，滩面最宽处约1200m，滩长约2000m，滩面高程79～82m，主槽位于右岸，其水道地形见图3-45。

图3-45　臭盐碛河段水道的地形

二期工程运行后，实测资料表明（见表3-32），当流量在4650～12600m3/s之间时，主槽最大流速随流量减小而增大，比降亦随之增大，其变化规律与天然时期基本一致。碛面最大流速在3.48～4.52m/s之间变化，最大比降在4.01‱～4.77‱之间变化。流速和比降较扇子碛大。蓄水前后流速与比降无明显变化。

1.臭盐碛航行的基本条件

臭盐碛河段是川江航行最困难的河段之一，对航行影响很大。据统计，近几十年来，该处多次发生断航及海损事故，发生断航原因与汛后航槽交替条件有关。

臭盐碛滩面最高高程达82m，滩面最高脊背与左岸之间有一条宽约200m、高程约80m的碛槽，汛期船只航行一般走碛槽。当碛槽水深小于3m时不能航行，航行必须由碛槽转入主槽。当水位下降过快，滩面航深不够，此时主槽又未冲开时，就出现碍航。

2.臭盐碛冲开的基本条件

臭盐碛主槽年内变化与扇子碛相似，每年都要经历汛淤枯冲的过程。汛期主流趋中走滩面，主槽大量淤积，枯水时主流归槽冲刷主槽。主槽淤积厚度可达25m。而该段并非每年都发生碍航，显然与汛后臭盐碛冲刷过程有关。

图3-46　G113断面槽底高程与水位的关系

臭盐碛主槽冲刷与断面水位有一定关系，但不似扇子碛那么密切（见图3-46）。主槽冲刷不仅与水位有关，而且需要一定的冲槽时间，与扇子碛有一定的差异。从表3-32可以看出，臭盐碛与扇子碛同为卵石河床，但臭盐碛的卵石颗粒明显粗于扇子碛，床沙的起动流速大于扇子碛。另一方面汛后在汛期峡口壅水末端（梅溪河出口上游约4km的十里铺）落淤的卵石开始恢复运动对主槽不断补充，从而加大了主槽冲刷的难度。这是两滩碛产生差异的主要原因。(www.xing528.com)

图3-47　奉节至白帝城水面比降与流量的关系

汛末流量减小到1.4万m3/s时，滩面比降明显增大（见图3-47），可以认定主槽开始大量冲刷，这时滩面上船只尚能通过。当流量减小到1.1万m3/s，碛槽水深约有2.4m，较大的船只难从碛槽通过，需走主槽。如果主槽冲刷达不到有效航深，就会出现碍航。从主槽开始冲刷到主槽冲刷到有效航深，流量变化仅3000m3/s，能否达到有效航深显然取决于冲槽时间。1986年8月11日8时奉节水位为88m（流量1.4万m3/s），8月14日8时水位下降到85m（流量1.1万m3/s），只经历3d时间，冲槽时间过短，14日上午因有效航深不够而断航，4h后主槽冲开。可见只要流量从1.4万m3/s降到1.1万m3/s的时间不少于4d，主槽即能冲开。

3.枯水航道的冲淤状况

蓄水后臭盐碛河段枯水河床（G112—G113+2号断面之间，高程90m以下）各时期冲淤基本情况如下：1979年12月～1985年11月淤积135.0万m3；1985年11月～1993年12月冲刷45.3万m3；1993年12月～1998年12月淤积14.5万m3。1979年12月～1998年12月累积淤积104.2万m3。年际之间冲淤互见，反映了天然河道的基本特性。从累积结果看淤略大于冲，反映了臭盐碛的演变基本趋势。

图3-48　G113断面的冲淤变化

从滩脊的G113号断面冲淤图可以看出（图3-48），虽然滩面无明显冲淤变化，但滩舌明显向主槽推移。

臭盐碛位于水库变动回水区的上游，河床冲淤应与天然状态相同。但从图3-48看，枢纽建成运用后，槽底高程都在一期工程运行期的上方，冲开后的槽底高程较枢纽建成运行前高1.5～2m。说明该河段淤积略大于冲刷，对航道不利。

（四）溪口滩的演变分析

库区两岸有众多的溪沟。暴雨后大量的卵石、泥沙冲出沟口，往往在江边形成冲积扇。当扇形冲积体增大时，使江水束窄，流速增大，流向改变，形成溪口滩而碍航。下马滩、油榨碛和铁滩分别由赤溪、错开峡和火炮溪冲积而成。各滩段水道地形见图3-49。

图3-49　主要溪口滩水道的地形图

由于回水长度与入库流量有关，故各滩受回水影响程度不同。1986年二期工程运用后，流量小于2万m3/s时下马滩受回水影响明显；油榨碛和铁滩分别在流量小于1万m3/s和5000m3/s时受回水影响明显。

1.水库蓄水后溪口滩水流条件的变化

水库蓄水前，溪口滩流急水乱，滩下常伴有强烈的泡漩，水越枯、滩越险。为了帮助船只上滩，各滩均设有绞滩站。

枢纽建成运用后，各滩的水流条件均发生了不同程度的变化。由于受回水影响不同，水流条件变化程度也不同。变化较大的是下马滩，变化最小的是回水末段的铁滩。入库流量为5000m3/s时，下马滩水位较蓄水前抬高了2.3m，滩面最大流速由6.53m/s，减小到3.54m/s；油榨碛水位抬高0.9m，最大流速由5.07m/s减小到4.65m/s；而铁滩的水位仅抬高0.40m，滩面最大流速由4.84m/s减小到4.63m/s。各滩实测滩面最大流速、滩面最大比降及其随流量的变化情况如下。

（1）下马滩。流量为5550～13000m3/s时，滩面最大流速为3.21～3.90m/s，最大比降4.33‱～13.8‱，最大流速随流量的变化趋势是流量减小、流速减小，最大比降亦随之减小。这种趋势与天然时期相反，原因主要是回水的影响。

（2）油榨碛。流量为5150～16000m3/s时，滩面最大流速为3.95～4.81m/s，最大比降5.56‱～14.8‱，最大流速随流量的变化趋势是流量减小、流速增大，最大比降亦随之增大。

（3）铁滩。流量为4850～16800m3/s时，滩面最大流速为3.14～4.82m/s，最大比降2.49‱～15.0‱，最大流速随流量的变化趋势是流量减小、流速增大，最大比降亦随之增大。

蓄水后各滩的泡漩水也有不同程度削弱，船只上滩行驶较蓄水前容易。库区除油榨碛和铁滩外，其他枯水滩原设的绞滩站均被取消。油榨碛与铁滩也只绞重载船。可见蓄水后溪口滩航道的水流条件变得更有利于船只航行。

2.蓄水后溪口滩枯水河床的演变

蓄水后溪口滩在年际间有冲有淤，冲淤基本保持平衡，由于各滩所处的位置不同，枯水河床演变有一定的差异，见表3-35。

表3-35　蓄水后主要溪口滩的断面要素

注　面积、河宽均系入库流量5000m3/s时之值，下马滩水位68m（以黄海基面计，下同），油榨碛、铁滩72m计算。

（1）下马滩。在XMT1—XMT3号断面之间，1981年10月～1985年11月淤积9.37万m3；1985年11月～1993年12月冲刷3.84万m3；1993年12月～1998年12月淤积3.39万m3。1981年10月～1998年12月累计淤积8.92万m3。淤得最多的是水深和面积最大的XMT1号断面，1981年10月～1998年12月共淤了243m2，断面平均淤高2.3m。水深最小的XMT2号断面1981年10月～1985年11月平均淤高了0.6m，1985年以后断面变化甚微（见图3-50）。

下马滩冲淤变化较大的部位是XMT1号与XMT3号断面附近的槽底，但深泓高程的变幅在1.5m以下，主槽的边坡比较稳定。

（2）油榨碛。油榨碛枯水河床较下马滩更加稳定。YZQ1—YZQ3号断面间，从1981年10月～1985年11月淤积3.07万m3，1985年11月～1993年12月冲刷3.08万m3，1993年12月～1998年12月淤积4.10万m3。1981年10月～1998年12月淤积4.09万m3。边坡较稳定，主槽冲淤变化不大。冲淤总体上基本平衡。水库运行至1998年，淤得最多的是YZQ1号断面，平均淤高0.7m。在水深较小的YZQ2号断面以下有不同程度的冲刷。油榨碛冲淤变化较大的部位是槽底，见图3-51。

图3-50　XMT2号断面的冲淤图

图3-51　YZQ2断面的冲淤图

（3）铁滩。铁滩位于变动回水区末端，受回水变动影响最小，其河床的冲淤已接近天然状态。TT1—TT3号断面之间，1981年10月～1985年11月淤积0.36万m3，1985年11月～1993年12月冲刷10.9万m3，1993年12月～1996年12月淤积0.11万m3，1996年12月～1998年12月冲刷0.52万m3。1981年10月～1998年12月累计冲刷10.95万m3。枢纽建成运行后，主槽的各断面普遍冲深。至1998年12月，冲得最多的是水深与面积较小的TT2和TT3号断面。其深泓水深分别增加5.5m和3.6m。冲得较少的是水深和面积都较大的TT1号断面。其深泓水深也增加1.7m。铁滩主槽的边坡也较稳定，冲刷的主要部位在深槽。虽然铁滩的各断面普遍冲刷，但TT1至TT3号断面之间右岸的边滩高程大于71m的部分明显淤高（见图3-52）。

图3-52　TT2号断面的冲淤变化图

水库运行以来，虽然下马滩总的说来是淤，但主要集中在1985年以前，其后冲淤变化较小；油榨碛枯水河床较下马滩稳定，总体是冲淤平衡，冲稍大于淤；而铁滩则普遍冲刷。可见各溪口滩的枯水河床均未产生累积性淤积，但有些滩的边滩明显淤高。

3.溪口滩特枯水时的航道状况

长江黛溪至巫山段历年最枯流量约为3000m3/s。枢纽建成运行后，如果再出现该流量时，则下马滩大于5m的水深的宽度大于140m，油榨碛和铁滩分别大于124m和79m（见表3-36）。都维持在蓄水初期的水平。由此可见，在现有的情况下，各溪口滩特枯水时航道无变坏的趋势。

表3-36　特枯水时溪口滩大于5m水深的河宽　单位：m

注　相应流量为3000m3/s，下马滩水位为67m，油榨碛水位为70m，铁滩水位为71m。

（五）葛洲坝水库变动回水区冲淤及航道变化的综合分析

（1）水库蓄水后至1998年，变动回水区累计冲刷408.2万m3。其中秭归至官渡口段累计淤积167.8万m3，官渡口至巫山段累计冲刷541.6万m3，巫山至黛溪段累计冲刷34.4万m3。

（2）葛洲坝水库总体淤积平衡后的1988年至三峡工程动工前的1993年，变动回水区的冲淤特性与常年回水区是相反的，即常年回水区冲时变动回水区淤，反之亦然，其基本特点是大水年淤，小水年冲，年际间冲淤相间。三峡工程动工后，变动回水区与常年回水区的冲淤趋向统一，即常年回水区冲时变动回水区亦冲，常年回水区淤时变动回水区亦淤。进库段的冲淤与变动回水区基本一致。

（3）水库淤积平衡后，累积性淤积的终止点为巫峡出口的官渡口（G70），该处为变动回水区开阔段与峡谷段的交界点，距坝约116km，累积性淤积无向上延伸的趋势。淤积河段中常年回水区长约76km，变动回水区长约40km。

（4）蓄水后变动回水区各枯水滩通航的水流条件有明显改善。

（5）扇子碛和臭盐碛两个峡口滩年内变化与蓄水前基本相似。扇子碛主槽在汛后水位降至69m时仍能冲开，仅冲开时间有所推迟，枯水河床无累积性淤积。臭盐碛的冲淤仍处于天然状态，主槽冲开不仅与水位有关，而且需要一定的冲槽时间。

（6）下马滩、油榨碛和铁滩等溪口滩枯水河床稳定，淤积量小且均位于深水部位，在水深较小的滩脊，或保持稳定或有所冲刷。枯水河床均未产生累积性淤积。

综上所述，对于变动回水区内河势保持不变的枯水浅滩，即使受回水的影响，但经过一定时间的调整以后，仍然可保持与天然相仿的冲淤状态，枯水河床不会产生累积性淤积。