水沙遭遇变化对干支流交汇口附近冲淤的影响

摘 要：干支流的来水来沙受它们各自的流域特性，植被条件等因素的影响，干支流来流通常会发生不同的组合。干支流同时遭遇在水文学，涉及到防洪方面研究得要多一些，多是关注致灾性强的洪水遭遇特性如洪峰时间、洪峰量级等，而对于文章想要研究的水沙组合特性及对河床冲淤特性的影响涉及较少。文章通过长江与汉汇河段来探讨水沙遭遇变化对两江交汇口附近冲淤的影响。

关键词：水沙遭遇；干支流；交汇口；冲淤

引言

目前对汉江和长江交汇河口段研究不多，丘汉明从定性角度分析了河口洪水、水位、流速、地质条件、河口泄洪能力和演变情况等，并提出河口段周期性冲淤的现象，丘凤莲提出了长江对汉江河口的顶托和对河床演变冲淤的作用，在关于武汉河段的研究中，也较为清楚的给出了武汉河段的一些演变特性，指出长江上游来水来沙与干支流之间不同的水沙组合对本河段演变起着重要作用，长江干流若水峰在前、沙峰在后、且后续来水小，则大桥至阳逻发生普遍的淤积，若长江干流水、沙峰同时来到，则本河段下段冲淤变化不大；少数情况下长江干流沙峰在水峰之前出现，使得下段产生冲刷。汉江在丹江水利枢纽建成后，排沙时间总是在长江退水阶段，这对汉口边滩在1968年后出现累积性淤积起重要作用。上述的研究存在一定的局限性，其一是由于河床演变具有随时间变化性，上述研究年代较为久远，很多情况已经发生变化，近期的研究要么着眼某一短段，要么是针对某一工程的效应，亦未深度研究过干支流相互作用及汇流口河床演变机理的一系列问题。而这些正是文章要解决的问题。

1 三峡水库对两江交汇口附近水沙遭遇特征的影响

1.1 径流水位过程变化

三峡水库试验性蓄水调度方式下运行多年的汉口站水位流量过程，对比蓄水前后的汉口站年内月平均流量过程呈现出蓄水后相比于蓄水前最明显的流量过程变化特征表现在汛后流量的减少，其发生的时间始于9月中旬，终于11月上旬，以10月份最明显，该段时间内流量过程较蓄水前平均减少了5000m3/s以上。

以1990～2002年以及2003～2010年分别作为蓄水前后的代表流量系列，由图1水位比较图可以看出，蓄水后2003年到2008年仅仅在汛后的9月到10月水位有所降低，而2008年试验性蓄水之后的2011年在枯水的基础上受蓄水影响，导致汛后水位严重低于往常。

1.2 各流量级出现频率变化

作为年调节型水库，三峡水库不改变下泄径流总量，但会对径流年内分配产生明显调节。根据实测1952-2011年的日均流量统计情况来看，小于5000m3/s的流量大幅减少，而5000～15000m3/s流量显著增多，尤其以5000～10000m3/s流量的出现几率增加最多。

对汛后蓄水的9-10月份进行单独统计，发现枯水流量10000～15000m3/s与15000～20000m3/s的出现频率都显著增大，20000～30000m3/s的中等流量出现频率降低，30000m3/s以下流量总体增多。

由于不同流量级对河床具有不同的塑造作用，且汉口低流量级出现频率增加，使得长江低水位与汉江秋汛遭遇频率也大大增加，汉江入汇口处出现淤积的频率也必将有所增加。

2 水沙遭遇特征变化对河床演变的可能影响

从上述2011年秋汛状况即可看出，水沙遭遇特征的变化必然在河床冲淤变形方面有所响应。2011年汉口边滩不仅淤积速度惊人、面积超乎寻常――在汇流口下游一段占据大半个河面，而且平面形态比较特殊，头部宽，尾部窄，充分显示出回流区落淤动力和泥沙堆积动力的共同作用。而当支流携带而来的大量泥沙在回流区及自身堆积动力的作用下，在汉口段左侧落淤，滩槽的重新分配也进一步加剧主流位置的调整，此时汉口的20000m3/s左右的流量挤压到河段右侧很窄的河槽内。

而且据2011年秋汛相关数据表明：汉江近河口河段河床冲刷严重，甚至该段两岸岸坡和岸脚也受到淘刷。

干支流交汇口的水位对支流而言相当于侵蚀基准面。而蓄清排浑水库对径流过程的调节主要体现干流汛后蓄水使得下游水位偏低。而从汉江上具体的响应来看，主要就是表现在干流水位降低之后，支流下游比降增大。较为明显的影响发生在秋汛时期，因为当秋汛发生时，支流的大流量和干流的低水位遭遇，产生较大汇流比，从而使得下游出现陡比降引起的较强冲刷，2011年秋汛时这种情况尤为典型。2011年汉江中下游典型水文站仙桃站的最大14天洪量仅次于汉江有记录以来最大洪水年1983年。根据水利部门报道，2011年汉江秋汛约为20年一遇，其洪峰流量、水位均低于历史上的1960年、1974年和1983年秋汛，但这些年份汉口河段均未显现出类似2011年的超常淤积现象。三峡水库蓄水后的2003年和2004年汉江均曾发生秋汛，但汉口边滩并未出现超常淤积现象。

进入正常运行期之后，干流三峡下游含沙量下降以及不久的将来坝下游严重冲刷段到达汉口以后，汉口水位将进一步降低。据预测，汉口水位40年后会降低0.35m左右，而根据目前对三峡水库运行的实际状况看，蓄水时间从10月调到了9月，以后估计还会进一步提前，而汉江秋汛发生大多数集中于9月，有时会发生在8月，如此以来，就导致汉江洪水和长江低水位遭遇的几率大大增加，汇流口汉口边滩淤积事件频率增加可想而知。

3 结束语

文章通过对比分析不同汇流比对应的流量、水位以及含沙量等数据，分析汇流比对应的时间、事件及淤积面积，得出以下结论：

（1）干支流遭遇有其固定规律：当仙桃流量较小时，约小于2000，汉口水位波动范围最广；当汉口水位较高时，约大于23m，仙桃流量各流量级均有。三峡蓄水后，此对应关系发生改变。

（2）汇流比最大情况当且仅当秋汛期出现，较大情况出现于枯水期。

（3）通过干支流遭遇规律分析，证实了三峡试验性蓄水对2011年汉江秋汛汉口边滩大幅度淤积的影响，并预测了三峡蓄水之后干流流量级频率发生改变对干支河床的影响。