重庆河段的冲淤和走沙规律

3.2.2.1 三峡水库蓄水运用前重庆河段冲淤特征

图3.2-2为三峡水库蓄水运用前重庆河段泥沙淤积比与汇流比的关系及嘉陵江汇流比的概率分布情况，由图可以看出三峡水库蓄水运用前重庆河段年内汛前、汛期和汛后不同时期的冲淤特点：

（1）重庆河段淤积比与来流量和汇流比关系密切，在汛前，汇流比小于0.25时，淤积比随着流量的增大而增大；当汇流比大于0.25时，河段淤积比随着流量的增大而减小。在汛期或汛后，河段淤积比与流量的关系基本一致，淤积比关系曲线随着流量的增大向上平移，说明河段淤积比随流量的增大而增大；而且汛期流量大于20000m3/s或汛后流量大于40000m3/s时，河段淤积比大于0，河道一直处于淤积状态。

（2）同流量下，河道淤积比随着汇流比的增大而减小，在较小汇流比时河道由淤积转为冲刷，汇流比增大到一定程度（如0.25左右），河段淤积比达到最小淤积比后，淤积比随汇流比的增加而逐渐增大，河道由冲刷逐渐转为淤积。也就是说，同流量下嘉陵江汇流比很小（如小于0.1）或者很大（如大于0.4），河道基本上是淤积；当汇流比适中（如在0.1～0.4之间）时，河道基本上是冲刷。

（3）在经常发生的流量和汇流比范围之内，汛前河道有冲有淤，以冲刷为主；汛期河道有冲有淤，以淤积为主，当流量大于20000m3/s时，河道恒为淤积；汛后河道有冲有淤，以冲刷为主，即河道处于冲刷走沙状态。

图3.2-2　三峡水库蓄水运用前重庆河段淤积比与汇流比关系和汇流比概率分布

天然情况下，重庆主城区河段年内演变规律一般表现为“洪淤枯冲”，具体可概括为三个阶段：年初至汛初的冲刷阶段、汛期的淤积阶段、汛末及汛后的冲刷阶段，具有明显的周期性。天然情况下，重庆主城区河段处于长期冲淤平衡状态。重庆主城区河段冲淤特点与上述重庆河段是一致的。但是，由于近期长江上游来沙量大幅度减少，以及重庆主城区河道采砂活动日益频繁，对河道冲淤带来明显的影响，使得1980年以来河道处于冲刷下切的状态（表3.2-1）。由表可见，1980年2月—2003年5月重庆主城区河段冲刷量为1247.2万m3，其中1980年2月—1996年12月间河段冲刷量为312.1万m3，1996年12月—2002年12月河段冲刷量为416.2万m3，2002年12月—2003年5月冲刷量为518.9万m3。

表3.2-1　天然情况下重庆主城区河段冲淤量　单位：万m3

3.2.2.2 三峡水库蓄水初期重庆河段冲淤变化

这里蓄水初期指三峡水库围堰发电期和初期运行期，在此期间重庆主城区河段尚未受三峡水库壅水影响，属自然条件下的冲淤演变。表3.2-2为三峡水库蓄水初期重庆主城区河段泥沙冲淤量统计表，三峡水库蓄水初期阶段重庆主城区河段泥沙冲刷量为80.7万m3，其中三峡水库围堰蓄水期（2003年5月—2006年9月）泥沙冲刷量为447.5万m3，三峡水库初期蓄水期（2006年9月—2008年9月）泥沙淤积量为366.8万m3。

表3.2-2　三峡水库蓄水初期重庆主城区河段冲淤量　单位：万m3

三峡水库蓄水初期阶段，重庆主城区河段汛前（12月至次年5月）有冲有淤，以冲刷为主，年平均冲刷量为103万m3；汛期（5—9月）有冲有淤，以淤积为主，年平均淤积量为322万m3；汛后（9—12月）同样有冲有淤，以冲刷为主，年平均冲刷量为300万m3。具有汛期河道淤积、非汛期河道冲刷的特点，与自然情况的河道冲淤一致，而且也与上述重庆河段的冲淤分析成果相同。进一步表明三峡水库初期蓄水对重庆主城区河段冲淤特点没有明显的影响。

3.2.2.3 三峡水库试验性蓄水期河段冲淤变化

三峡水库试验性蓄水后，重庆主城区河段的冲淤变化不仅受长江干流和嘉陵江的来水来沙及其组合的影响，还与三峡水库的运行水位密切相关。为了反映水库水位变化对河道冲淤的影响，根据试验性蓄水后重庆主城区河段地形测量资料和水库运行特点，把每个水文年分为汛期、蓄水期、消落期三个时期，分别给出各时期的冲淤量，见表3.2-3。

试验性蓄水以来（2008年10月—2013年12月），重庆主城区河段实测累积冲刷量为874.7万m3，其中滩、槽泥沙冲刷量分别为181.5万m3和693.2万m3；长江干流朝天门以上河段、以下河段以及嘉陵江河段全部表现为冲刷，泥沙冲刷量分别为660.5万m3、99.0万m3和115.2万m3。由于受到上游来沙量减少、河道采砂严重及水库蓄水运用的综合影响，河道除2009年淤积外，其他年份河段处于冲刷状态。

需要特别指出的是，近年来重庆主城区河道采砂活动频繁，统计的冲刷量中包括了河道采砂影响。据调查，2008—2013年重庆主城区河段年采砂量在200万～400万t，与2008年9月试验性蓄水以来至2013年的年平均实测冲刷量接近。

表3.2-3　三峡水库试验性蓄水期重庆主城区河段冲淤量统计表　单位：万m3

河道上修建水库后，推移质因其颗粒较粗，容易在库尾沉积，发生“翘尾巴”现象。重庆主城区河段位于变动回水区范围内的上段，推移质淤积状况，特别是是否存在累积性淤积对三峡水库是否发生“翘尾巴”淤积十分重要。库尾淤积不仅与水流条件有关，而且与来水来沙条件有关。勘测设计单位根据对川江大量卵石推移质的测验、调查、试验和研究成果，表明川江砾卵石推移质的数量并不大。论证阶段朱沱和寸滩站实测年平均砾卵石推移质输沙量分别为32.8万t和27.7万t，自20世纪90年代以来，进入三峡水库的沙质推移质和砾卵石推移质泥沙数量总体都呈下降趋势。如寸滩站1991—2002年沙质推移质和卵石推移质的年平均输沙量分别为25.83万t和15.4万t，三峡水库蓄水运用后的2003—2013年年平均沙质推移质和砾卵石推移质输沙量仅分别为1.47万t和4.36万t，比1991—2002年减少了94%和72%。三峡入库推移质输沙量大幅减小，主要与上游水库拦沙、水土保持及河道采砂增多等因素有关。重庆主城区推移质输沙量的大幅度减少（而且在今后相当长的时间内维持较低的水平），再加上河道采砂的影响，致使重庆主城区河段的推移质淤积较少，甚至呈现河段冲刷的现象。

3.2.2.4 重庆主城区河段走沙变化

长江上游一般坡陡流急，河床主要由卵石或卵石挟沙构成。朱沱站仅搜集到天然状况下的卵石资料，寸滩床沙资料较多，北碚站没有搜集到床沙资料，可采用寸滩站资料。据有关实测资料可以看出，朱沱站和寸滩站推移质泥沙粒径范围大约在4.0～200mm之间，床沙主要集中在15～150mm和20～100mm之间，对应的中值粒径分别为35mm和55mm；蓄水初期和试验性蓄水期寸滩站河床泥沙粒径均集中在10～100mm之间，中值粒径约为35mm。

采用床沙级配划分床沙质和冲泻质的方法，寸滩水文站5%床沙的细颗粒泥沙粒径为14mm，也就是说粒径小于14mm的悬移质泥沙为冲泻质，不参与河床造床，粒径大于14mm的悬移质泥沙参与造床。从实测来沙的悬移质泥沙级配可知，在悬移质泥沙中没有粒径大于14mm的泥沙，表明悬移质泥沙不参与寸滩水文站河段的造床。在现有的床沙资料条件下，朱沱站和北碚站不同时期的起动流量变化范围虽然有所变化，但变化不大，也就是说朱沱站和北碚站泥沙起动流量没有受到水库蓄水的影响；蓄水初期各站起动流量与天然情况床沙起动流量相差不大，试验性蓄水期寸滩站床沙粒径小于100mm的泥沙较蓄水运用前更加难以起动，粒径小于50～90mm的泥沙较蓄水初期难以起动。

关于三峡水库蓄水运用前重庆主城区河段走沙规律，有关部门开展了大量的水文观测，特别是对九龙坡、猪儿碛、金沙碛和寸滩等重点河段的冲淤进行了较为详细的测量，蓄水运用前走沙具有如下特点：

（1）2001—2003年实测资料表明，九龙坡、猪儿碛、金沙碛和寸滩四个河段总体情况为：9月中旬至9月30日的平均冲刷量约占9月中旬至12月中旬平均冲刷量的32.9%；9月中旬至10月15日的平均冲刷量约占9月中旬至12月中旬平均冲刷量的70.1%。(www.xing528.com)

（2）1961年实测成果表明，猪儿碛河段9月12日—9月30日的冲刷量占汛后总冲刷量的73%，9月12日—10月15日的冲刷量占汛后总冲刷量93%；金沙碛河段9月13日—9月30日的冲刷量占汛后总冲刷量的58%，9月13日—10月15日的冲刷量占汛后总冲刷量的82%。

（3）由1992年及1994年至2002年10月中旬以后重点河段冲淤成果，得到10年汛后平均走沙量九龙坡为16.5万m3，猪儿碛为2.7万m3，金沙碛为2.8万m3，寸滩河段为9.8万m3，表明四个重点河段10月中旬以后平均走沙量不大。

（4）四个河段走沙量较大的部位主要分布于浅滩和边滩滩唇部位，深槽部位走沙量很少，与山区性河道冲淤规律基本一致。

综上所述，三峡水库蓄水运用前重庆主城区河段汛后9月中旬至10月中旬是主要走沙期，汛期淤积泥沙大部分被冲走，冲刷量一般可达50万～190万m3左右，占汛末及汛后冲刷总量的76%～91%，其中9月中旬至9月底的走沙量约占当年汛后走沙量的50%；10月中旬至12月下旬为次要走沙期，冲刷量不大。河段走沙量较大的部位主要分布于浅滩和边滩滩唇部位，深槽部位走沙量很少。

重庆主城区河段冲刷走沙主要是由汛后退水期水流归槽和输沙不饱和引起的，走沙期主要集中在每年9月中旬至10月中旬。三峡水库蓄水运用前，通过资料分析可初步求得重庆主城区河段的走沙条件：当寸滩站流量为25000～12000m3/s时，重庆主城区河段发生明显冲刷走沙；当寸滩站流量退至12000～5000m3/s时，河床有冲有淤，总趋势为冲刷，但走沙量相对不大；当寸滩站流量小于4000m3/s时，走沙过程基本结束。这一走沙条件与寸滩站断面不同河槽特征流量是一致的，也都在寸滩站断面床沙起动流量范围之内。

三峡水库蓄水初期，重庆主城区河段各年汛后走沙总量见表3.2-4。

表3.2-4　长江重庆主城区河段三峡水库蓄水初期各年汛后走沙总量　单位：万m3

由表3.2-4可见：

（1）三峡水库围堰蓄水期重庆河段走沙过程与天然情况基本一致，汛期淤积量越大，走沙量也越大。重庆河段2003年、2004年和2005年汛末流量回落前的淤积量分别为390.6万m3、481.7万m3和979.7万m3，走沙量分别达到260.7万m3、397.4万m3和580.8万m3。

（2）在三峡水库初期蓄水期，重庆河段2006年和2007年寸滩站汛期流量较小，淤积量较小，走沙过程不明显，甚至该河段在走沙期发生淤积。

三峡水库蓄水初期河道冲淤特点、走沙过程与天然情况基本一致，其走沙条件与天然情况也是相当的。当寸滩站汛末流量退至25000～15000m3/s时，河段走沙明显，为主要走沙期；寸滩站流量退至15000～7000m3/s时，走沙过程不明显，为次要走沙期；当寸滩站流量退至7000～5000m3/s时，重庆河段走沙过程结束，河段还可能发生淤积。

表3.2-5和表3.2-6分别为试验性蓄水期重庆主城区河段蓄水期和消落期走沙统计，试验性蓄水期走沙具有如下特点：

（1）三峡水库试验性蓄水期，年内洪水期（6—9月）水库基本处于畅泄状态，与天然状态冲淤特性一致，重庆主城区河段有冲有淤，总体仍处于淤积状态，多年平均淤积量为30.5万m3，是主城区河段河床淤积期。

（2）重庆主城区河段在汛后蓄水期（9—12月）的初期为冲刷走沙状态，中后期为淤积状态，总体处于淤积状态，多年平均淤积量约为17.0万m3；汛末（9月中旬至10月中旬）水库虽然处于蓄水状态，但蓄水对重庆主城区河段的影响较小，河段仍处于走沙状态，随着蓄水位的抬高，蓄水对主城区河段的影响逐渐显现，河段由水库蓄水运用前和蓄水初期的走沙状态转化为淤积状态，使得9—12月的蓄水期总体处于淤积状态，走沙期较蓄水运用前和蓄水初期明显缩短。2008年和2009年主要走沙期集中在9月中旬至10月中旬，分别为30天和27天，而2010年和2011年主要走沙期则集中在9月下旬的13天内；2008—2011年蓄水期间重庆主城区河段冲淤量分别为冲刷128.8万m3、冲刷77.7万m3、淤积45.7万m3和淤积26.6万m3。

（3）重庆主城区河段在消落期（12月至次年6月）的初期和中期一般处于淤积状态，后期河段处于冲刷走沙状态，总体处于冲刷走沙状态，多年平均冲刷量约为168.1万m3。三峡水库蓄水至175m高程后，初期和中期水位消落速度较慢，水库蓄水对重庆主城区具有壅水作用，河段处于淤积状态；在消落期末，水位消落速率加大，水面比降和水流流速增加，河段处于冲刷走沙状态；整个消落期河段总体上处于冲刷状态。除2010年汛前因前期淤积较少、汛前冲刷不明显外，2009年、2011—2013年汛前泥沙冲刷量分别为125.4万m3、264.3万m3、302.1万m3和329.6万m3，见表3.2-6。

表3.2-5　长江重庆主城区河段三峡水库试验性蓄水期各年汛后走沙量　单位：万m3

表3.2-6　长江重庆主城区河段三峡水库试验性蓄水期各年消落期走沙量　单位：万m3

（4）试验性蓄水期，重庆主城区河段汛期处于淤积状态，汛后蓄水期初期仍然为走沙阶段，蓄水期的中后期为淤积阶段，汛前消落期初期和中期河段处于淤积状态，末期处于冲刷走沙阶段。与蓄水运用前和蓄水初期相比，重庆主城区河段走沙期明显缩短，走沙规律发生变化，走沙期为汛末和汛初时段。但是，由于来沙量大幅度减少和河段采砂的影响，实测走沙量明显增加，全年重庆主城区河段冲刷下切。

三峡水库试验性蓄水期，重庆主城区河段走沙过程受蓄水回水的影响，较天然情况和蓄水初期发生很大的变化，各年走沙情况和条件分析如下：

（1）试验性蓄水开始年为2008年，汛末为主要走沙期（9月中旬至10月中旬），三峡水库试验性蓄水对重庆河段的影响尚未显现，与天然情况基本一致，当寸滩流量减小至25000～15000m3/s时，河道走沙量及走沙强度较大，河道内汛期的淤积物被冲刷；其后的次要走沙期（10月中旬以后），受三峡水库试验性蓄水回水的影响，河段发生淤积。

（2）2009年，重庆主城区河段汛期淤积较少，汛后寸滩流量降至25000m3/s以下后，主要走沙期和次要走沙期均有一定走沙能力，汛期淤积得到全面冲刷。

（3）2010年和2011年，重庆主城区河段汛后走沙时间进一步缩短，主要发生在9月下旬，寸滩流量减小至25000～15000m3/s时，冲刷量分别为153万m3和43.7万m3，其后受水库蓄水的影响，走沙明显减弱，甚至发生淤积。

（4）2012年和2013年，从全年的冲淤综合情况来看，汛末或汛后寸滩站流量下降至25000 m3/s时，河段发生冲刷；从其后的蓄水期及下一年汛前消落期综合情况来看，河段总体发生冲刷。