摘 要：自2008年起，三峽工程由初期蓄水位156.0m運行轉(zhuǎn)入正常蓄水位175m試驗性運行。本文分析歸納了三峽工程175米試驗性蓄水運行期的泥沙觀測資料，從長江上游水文情勢變化、水庫實測泥沙淤積資料分析、壩區(qū)實測泥沙資料分析、大壩下游河道沖淤資料分析四個方面進行歸納，得出了相關(guān)結(jié)論。

　　關(guān)鍵詞：水庫;泥沙觀測;三峽工程

　　《水利科技》(季刊)創(chuàng)刊于1978年，由福建省水利廳;福建省水利學會主辦。主要宣傳貫徹黨和國家關(guān)于水利水電建設(shè)的方針政策，刊登具有較高學術(shù)水平和社會經(jīng)濟效益的創(chuàng)造性和綜合性的水利、水電、水運方面的學術(shù)論文、專題、綜述、工程技術(shù)總結(jié)、科技動態(tài)、研究成果和新技術(shù)應(yīng)用與推廣工作經(jīng)驗等文章。

　　三峽工程壩址位于湖北省宜昌市三斗坪，控制流域面積100萬km2。三峽工程為超大型工程，采用“一級開發(fā)，一次建成，分期蓄水，連續(xù)移民”的建設(shè)方案。初步設(shè)計分期蓄水分為：圍堰擋水發(fā)電期、初期運行期和正常運行期。2003年水庫蓄水至135.0m水位，進入圍堰擋水發(fā)電期;2007年蓄水至156.0m水位，進入初期運行期;2009年樞紐工程完建，具備蓄水至正常蓄水位175.0m的條件;2010年水庫蓄水至正常蓄水位175.0m。

　　三峽工程于1993年施工準備，1994年12月開工，1997年11月6日大江截流，導(dǎo)流明渠泄流;1998年開始施工河床左側(cè)大壩和電站廠房，2002年11月6日導(dǎo)流明渠截流，河床右側(cè)上游碾壓混凝土圍堰與河床左側(cè)已修建的大壩共同擋水，江水從已建大壩泄流孔下泄;2003年6月，蓄水至135.0m水位，7月左岸電站首批機組發(fā)電，雙線五級連續(xù)船閘通航，進入圍堰擋水發(fā)電期。

　　2004年河床右側(cè)大壩及電站廠房開始施工，2005年左岸電站14臺機組全部投產(chǎn);2006年6月，河床右側(cè)大壩混凝土施工至壩頂高程185.0m，上游碾壓混凝土圍堰爆破拆除，大壩全線擋水，10月蓄水至156.0m水位，提前一年進入初期運行期。2007年右岸電站7臺機組投產(chǎn)，2008年8月，大壩及電站廠房(右岸電站12臺機組全部投產(chǎn))和雙線五級連續(xù)船閘全部完建，具備蓄水至正常蓄水位175.0m的條件;移民工程縣城和集鎮(zhèn)遷建完成，移民安置、庫區(qū)清理、地質(zhì)災(zāi)害防治、水污染防治、生態(tài)環(huán)境保護、文物保護等專項，經(jīng)主管部門組織驗收，可滿足水庫蓄水至175.0m的要求。國務(wù)院三峽工程建設(shè)委員會(以下簡稱“三峽建委”)于9月26日批準三峽工程實施175.0m水位試驗性蓄水，標志著三峽工程由初期蓄水位156.0m運行轉(zhuǎn)入正常蓄水位175.0m試驗性運行。

　　三峽建委確定試驗性蓄水遵循“安全、科學、穩(wěn)妥、漸進”的原則。2008年9月28日開始試驗性蓄水，11月5日最高蓄水位達172.80m。2009年9月15日開始當年試驗性蓄水，因長江中下游地區(qū)發(fā)生旱災(zāi)，為支援抗旱，11月24日庫水位蓄至171.43m停止蓄水。2010年至2018年汛末試驗性蓄水，連續(xù)9年蓄水至175m水位運行。三峽工程175m水位運行前，在試驗性蓄水運用期間，根椐主管部門審批的《長江三峽工程175m水位試驗性蓄水監(jiān)測及試驗要求》，對樞紐各建筑物及金屬結(jié)構(gòu)加強監(jiān)測，水輪發(fā)電機組等機電設(shè)備進行各種運行工況試驗;對庫區(qū)移民工程設(shè)施、地質(zhì)災(zāi)害防治、生態(tài)環(huán)境保護、水庫泥沙淤積及壩下游河道沖淤變化等專項進行跟蹤監(jiān)測及分析，為工程轉(zhuǎn)入正常運行期提供技術(shù)支撐。

　　1 長江上游水文情勢變化

　　20世紀90年代以來，長江上游徑流量減小較少;受降水條件變化、干支流修建水庫、實施水土保持、封山育林及防治石漠化措施，以及河道采砂等綜合影響，上游來沙明顯減少。三峽工程初步設(shè)計水文資料采用壩址下游30km的宜昌站實測資料，多年(1878—1990年)平均年徑流量為4 510億m3，平均年輸沙量為5.21億t。入庫水沙資料采用寸灘站(距壩址605.7km，見圖1)與烏江出口武隆站(距烏江出口71km，見圖1)1990年以前實測資料疊加，平均年徑流量4 015億m3，平均年輸沙量為4.914億t。三峽水庫蓄水運行以來，2003—2017年實測入庫水文站(寸灘站和武隆站之和，下同)年平均徑流量和懸移質(zhì)輸沙量分別為3 701億m3和1.48億t，較初步設(shè)計釆用值分別減小8%和70%;2008年汛末實施175m試驗性蓄水運行，至2017年入庫年平均徑流量和懸移質(zhì)輸沙量分別為3 721億m3和1.21億t，較初步設(shè)計釆用值分別減小7%和75%(見表1)。2003—2017年出庫宜昌站年平均徑流量4049億m3，較初步設(shè)計釆用值減少10.2%;2008年汛末試驗性蓄水運行至2017年，宜昌站年平均徑流量4 105億m3，較初步設(shè)計釆用值減少9.0%。三峽水庫入庫泥沙減少，有利于實施優(yōu)化運行、科學調(diào)度，全面發(fā)揮工程的綜合效益。

　　圖1 三峽水庫入庫水文站及主要縣城位置圖

　　在三峽工程論證和初步設(shè)計階段，寸灘站實測年平均礫卵石推移質(zhì)輸沙量為27.7萬t(沙質(zhì)推移質(zhì)無實測資料)。自20世紀90年代以來，進入三峽水庫的礫卵石推移質(zhì)和沙質(zhì)推移質(zhì)泥沙數(shù)量總體呈減少趨勢，寸灘站1991—2002年實測卵石推移質(zhì)和沙質(zhì)推移質(zhì)的年平均輸沙量分別為15.4萬t和25.83萬t，推移質(zhì)總量約為同期懸移質(zhì)輸沙量的0.13%;水庫蓄水運用后，推移質(zhì)輸沙量大幅減少，2003—2017年寸灘站實測年平均礫卵石推移質(zhì)和沙質(zhì)推移質(zhì)輸沙量分別為3.67萬t和1.14萬t，推移質(zhì)總量較2002年前平均值減少88%，約為同期懸移質(zhì)輸沙量的0.034%。水庫上游來沙量(懸移質(zhì)和推移質(zhì)總和)大幅減少，進入重慶河段的礫卵石推移質(zhì)數(shù)量極少，尚未出現(xiàn)一些專家擔憂的三峽庫尾推移質(zhì)嚴重淤積的局面。隨著上游干支流水電站的建設(shè)與運用，預(yù)期三峽入庫沙量將進一步減少，并在相當長時期內(nèi)維持較低水平。

　　2 水庫實測泥沙淤積資料分析

　　三峽水庫2003年蓄水運用至2017年底，庫區(qū)干流共淤積泥沙16.69億t，多年平均淤積量為1.15億t，約為論證階段預(yù)測值的35%;按體積法計算，175m高程以下干支流庫區(qū)總淤積泥沙約16.71億m3，占總庫容的4.3%，水庫泥沙淤積主要發(fā)生在奉節(jié)至大壩的寬河段和深槽中;淤積在145m高程以下的泥沙為15.46億m3，占總淤積量的92.5%，占145m高程以下水庫庫容的9.0%;145m高程以上水庫防洪庫容內(nèi)淤積的泥沙為1.25億m3，占水庫防洪庫容的0.56%。但是，試驗性蓄水以來，由于汛期水位抬高，提高了水庫淤積的比例，水庫排沙比降低，2008—2017年實測水庫平均排沙比為16.5%，2003年6月—2017年12月平均為23.9%，低于論證及初步設(shè)計預(yù)測值(表2)，致使水庫有效庫容淤積占同期淤積量的比例有所增加。

　　2008年汛末175m水位試驗性蓄水運行以來，重慶主城區(qū)河段的沖淤規(guī)律發(fā)生了變化，天然情況下是汛后10月開始走沙，試驗性蓄水后主要以庫水位消落期走沙為主。由于入庫懸移質(zhì)和推移質(zhì)泥沙大幅減少及河道大量采砂等因素的影響，重慶主城區(qū)河段總體表現(xiàn)為沖刷，自2008年10月—2017年12月重慶主城區(qū)河段累積沖刷量為1 789萬m3(含河道采砂量)，未出現(xiàn)論證階段部分專家擔憂的重慶主城區(qū)河段泥沙嚴重淤積的局面，也未出現(xiàn)礫卵石的累積性淤積。寸灘站實測資料表明，三峽水庫蓄水運用后汛期水位流量關(guān)系沒有出現(xiàn)明顯變化，說明水庫泥沙淤積尚未對重慶洪水位和航運產(chǎn)生影響。

　　3 壩區(qū)實測泥沙資料分析

　　三峽水庫蓄水運行以來，2003年—2017年10月壩前段累積淤積泥沙1.594億m3，深泓平均淤積厚度為33.5m，局部最大淤積厚度達63.7m;主要淤積在主槽內(nèi)，電廠前淤積面高程較低，但地下電站前泥沙淤積發(fā)展較快，取水口前淤積面高程已達104.60m，高于地下電站排沙洞進口底板高程約2.10m。船閘與升船機共享上游引航道及下游引航道右側(cè)各設(shè)一座防淤隔流堤，對保障通航水流條件是有效的。上游引航道泥沙淤積較少，目前對航運尚未造成影響;下游引航道存在一定的泥沙淤積，經(jīng)疏浚保持了航道暢通。泄洪壩下近壩段河床發(fā)生的局部沖刷，未危及樞紐建筑物安全。

　　三峽工程船閘運用15年來，壩區(qū)泥沙淤積、河勢情況和引航道的水流條件與論證階段和初步設(shè)計預(yù)測結(jié)果基本一致，壩前泥沙淤積尚未影響樞紐建筑物正常運用。

　　4 大壩下游河道沖淤資料分析

　　(1)三峽工程投運以來長江中下游河道沖刷分析

　　三峽工程投運后，改變了長江中下游的水沙條件，水庫下泄水流挾沙能力處于不飽和狀態(tài)，致使大壩下游河道(圖2)產(chǎn)生長時間、長距離的沖淤變化。2003年6月三峽水庫投運以來，至2017年11月，宜昌至枝城河段沖刷1.67億m3，枝城至城陵磯(荊江河段)沖刷10.51億m3，城陵磯至漢口河段沖刷3.92億m3，漢口至湖口河段沖刷5.15億m3。2008年9月175m水位試驗性蓄水運行至2017年11月，宜昌至枝城河段沖刷0.63億m3，枝城至城陵磯河段沖刷6.87億m3，城陵磯至漢口河段沖刷3.34億m3，漢口至湖口河段沖刷4.14億m3(表3)。宜昌至城陵磯河段河床各年均為沖刷，城陵磯至武漢河段和武漢至湖口河段各年沖淤交替，但總體為沖刷。漢口至湖口河段2002—2017年單位長度的沖刷量為城陵磯至漢口河段同期值的1.4倍，2008—2017年單位長度的沖刷量為城陵磯至漢口河段同期值的1.05倍，兩河段河床組成差別不大，是否與實施河道整治工程及砂石開采等因素有關(guān)，尚需進一步分析。壩下游河道沖刷沿時程變化表現(xiàn)為水庫蓄水運行后的前3年(2003—2005年)最為劇烈，以后有所減弱。宜昌至城陵磯河段前3年平灘河槽沖刷量占該河段10年沖刷總量的50%，其中宜昌至枝城河段為59.1%，枝城至藕池口河段為37.3%，藕池口至城陵礬河段為27%。宜昌至枝城河段深泓線與根據(jù)地質(zhì)鉆探資料繪制的基巖高程線比較，說明紅花套以上河段沖刷已達基巖頂面，繼續(xù)沖深的余地不大。上荊江(枝城至藕池口)河段河床由中細沙組成，卵石層頂板較高，河床沖深，床沙粗化。荊江河段目前的基本河勢穩(wěn)定，河道演變規(guī)律不會出現(xiàn)大的變化，局部河段將發(fā)生河勢調(diào)整，護岸工程的基礎(chǔ)可能受到淘刷，對其穩(wěn)定有一定影響。下荊江(藕池口至城陵磯)河床由中細沙組成，卵石層深埋床面以下，河床沖深，泄流能力增大，對防洪有利;但可能將引起尚未做控導(dǎo)工程的河段河勢變化，加劇演變強度，凹岸崩坍、撇彎切灘亦將比較劇烈，局部河段堤防及護岸工程因河床沖深、基礎(chǔ)淘刷，將出現(xiàn)新的險工險段，需進行加固處理，以確保堤防安全。

　　(2)三峽工程投運以來對洞庭湖水文情勢影響分析

　　三峽工程投運后，荊江三口(松滋口、太平口、藕池口)向洞庭湖分流(圖3)、分沙量減少，洞庭湖區(qū)洪水位將降低，泥沙淤積量減少，湖區(qū)泄流排沙能力增加，湖容縮小速度減緩，有利于改善江湖關(guān)系。實測資料表明，受流域來水偏枯、三峽水庫蓄水運用等綜合影響，長江荊南三口分流入洞庭湖的多年平均年水量由蓄水前1991—2002年的622億m3減少為蓄水后2003—2017年的480億m3;三口分流比從14%減至12%，但在枝城同流量條件下的三口分流比變化不大。三口入洞庭湖的多年平均年輸沙量由蓄水前1991—2002年的6 627萬t，減少為蓄水后2003—2017年的867萬t;2003—2017年三口分沙比為20%，略大于蓄水前1981—2002年的18.7%。三峽水庫蓄水運用后荊江與三口河道都發(fā)生了沖刷，三口分流量減少，枯水期斷流天數(shù)增加。

　　由于荊江河段三口和四水(湘江、資江、沅江、澧水)進入洞庭湖的水沙量減少，城陵磯出洞庭湖的水沙量也減少，2003—2017年三口和四水進入洞庭湖的水沙量年均分別為2 110億m3和0.173億t，比1991—2002年分別減少約15%和80%。2003—2017年城陵磯出洞庭湖的年平均水沙量分別為2427億m3和0.194億t，比1991—2002年分別減少約15%和20%。三口河道和洞庭湖區(qū)年平均淤積量由蓄水前1991—2002年的6276萬t減少為蓄水后2003—2017年的210萬t。三峽水庫蓄水運用后，城陵磯同流量的枯水位有所下降，螺山站枯水流量l0000m3/s水位下降了1.48m。