水库坝下游河道河床粗化特性分析

长江中游宜昌—枝城河段河床以卵石夹砂为主，而大埠街以下河段河床则以沙质为主。由于在三峡水库清水冲刷下卵石和沙质河床具有明显不同的抗冲性，因此，根据长江中游主要水文站点床沙级配变化来分析三峡水库蓄水运用以来河床粗化特性，如图3.6-1～图3.6-3所示。

图3.6-1　三峡水库蓄水运用前后宜昌站汛后床沙颗粒级配变化

1.宜昌站

由图3.6-1可见，三峡水库蓄水运用后，宜昌站床沙粗化明显，2002年12月床沙d 50为0.19mm，2006年12月d 50为0.40mm；2006年12月—2009年12月该站床沙进一步粗化，2009年12月d 50为12mm，预计随着三峡水流蓄水运用影响的继续，该站河床冲淤将基本达到平衡。

2.沙市站

图3.6-2为三峡水库蓄水运用前后沙市站汛后床沙颗粒级配变化，由图可见，2000年、2003年、2005年、2006年、2007年、2008年和2009年汛后，沙市站中值粒径d 50分别为0.212mm、0.215mm、0.212mm、0.239mm、0.245mm、0.446mm和0.246mm。除2008年汛后中值粒径明显增加外，其他年份数值变化并不明显。但从沙市站床沙粒径组变化分析，三峡水库蓄水运用前，沙市站90%以上的床沙粒径在0.062～0.50mm之间，各年变化不明显，最大粒径一般小于1mm。其中在2000年汛后，该站14.4%的床沙粒径在0.125mm以下，55.3%的床沙粒径在0.125～0.250mm之间，30.0%的床沙粒径在0.25～0.50mm之间，仅有很少的床沙粒径在0.50mm以上。三峡水库蓄水运用后的2003年汛后，沙市站7.0%的床沙粒径在0.125mm以下，56.8%的床沙粒径在0.125～0.250mm之间，34.4%的床沙粒径在0.25～0.50mm之间，仅有很少的床沙粒径在0.50mm以上。

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图3.6-2　三峡水库蓄水运用前后沙市站汛后床沙颗粒级配变化

对比分析可知，2000年10月—2003年10月，沙市站粒径小于0.125mm的床沙被大量冲刷；至2008年汛后，该站仅0.1%的床沙粒径在0.125mm以下，2.0%的床沙粒径在0.125～0.250mm之间，54.7%的床沙粒径在0.25～0.50mm之间，约43.2%的床沙粒径在0.50mm以上；这说明在该时段，沙市站粒径小于0.125mm的床沙绝大多数被冲刷，粒径为0.125～0.250mm的床沙也被大量冲刷。在2009年汛后，沙市站床沙粒径在0.125～0.250mm之间的沙量有较大程度恢复。

由上述分析可知，沙市站床沙组成随着河道冲淤变化呈粗化现象，其中粒径小于0.125mm的床沙绝大多数被冲刷，粒径在0.125～0.250mm之间的床沙被大量冲刷。

3.汉口站

图3.6-3为三峡水库蓄水运用前后汉口站汛后床沙颗粒级配变化，1998年、2001年、2003年、2004年、2005年、2006年和2007年的12月，汉口站床沙中值粒径d 50分别为0.16mm、0.17mm、0.19mm、0.19mm、0.19mm、0.21mm和0.19mm，与蓄水运用前相比有所粗化。从床沙不同粒径组变化来看，三峡水库蓄水运用前，在2002年汛后，汉口站19%的床沙粒径在0.125mm以下，68.5%的床沙粒径在0.125～0.250mm之间，9.5%的床沙粒径在0.25～0.50mm之间，仅有3.0%的床沙粒径在0.50mm以上。在2007年汛后，该站22.3%的床沙粒径在0.125mm以下，65.0%的床沙粒径在0.125～0.250mm之间，10.7%的床沙粒径在0.25～0.50mm之间，仅有2.0%的床沙粒径在0.50mm以上。由此可知，2003—2007年期间，汉口站粒径在0.125～0.250mm之间的床沙略有冲刷，导致粒径在0.25～0.50mm之间的床沙比例增加。

图3.6-3　三峡水库蓄水运用前后汉口站汛后床沙颗粒级配变化

综上所述，三峡水库蓄水运用以来，宜昌—枝城河段床沙粗化显著，河床基本以卵石为主，枝城—监利河段粒径小于0.125mm的床沙被大量冲刷，粒径在0.125～0.250mm之间的床沙也大量被清水冲刷，河床粗化较为明显。监利—螺山河段、螺山—汉口河段粒径在0.125～0.250mm之间的床沙有一定程度的冲刷，河床有一定程度的粗化。预计随着三峡水库蓄水影响的进一步发展，监利—螺山河段、螺山—汉口河段河床也将进一步发生粗化现象。