三峡水库蓄水前后洞庭湖区主要水文站泥沙变化趋势分析-论文.pdf

第31卷第2期长江工程职业技术学院学报Vo1．31No．22014年6月JournalofChangjiangEngineeringVocationalCollegeJune2014三峡水库蓄水前后洞庭湖区主要水文站泥沙变化趋势分析王涛，程遥(长江中游水文水资源勘测局，武汉430012)摘要：洞庭湖是调节湘、资、沅、澧四水和分蓄长江洪水的重要天然湖泊，三峡水库蓄水后，对长江上游来水来沙进行了有效调节。通过分析洞庭湖区5个控制站在三峡水库蓄水前后的泥沙变化趋势，揭示了三峡水库蓄水对洞庭湖的影响情况。关键词：三峡水库；洞庭湖区；泥沙；变化趋势中图分类号：TV14文献标识码：A文章编号：1673—0496{2014}02—0001—03AnalysisofMainHydrologicStationsSedimentVariationTrendinDongtingLakeDistrictbeforeandafterThreeGorgesReservoirFillingWANGTao。CHENYao(ChangjiangMiddleReachesHydrologyandWaterResourceSurveyBureau，Wuhan430012，China)Abstract：DongtingLakeisthekeyofYangtzeRiverflooddiversionandstorageandeffectivead—justmentofRiverXiang，Zi，YuanandLi．AftertheThreeGorgesreservoirfilling，ithasadjus—tedtheupperreachesinflowandsedimenteffectively．ThroughanalyzingfivecontrolstationssedimentvariationtrendinDongtingLakedistrict，wecandiscovertheinfluencetoDongtingLakecausedbyThreeGorgesreservoirfilling．Keywords：ThreeGorgesreservoir；DongtingLakedistrict；sediment；variationtrend江防洪体系中有着无可替代的作用。洞庭湖地区水文泥沙监测主要由长江水利委员会水文局承1概况担，目前在洞庭湖区设有18个水文站，另有11个1．1三峡水库蓄水概况巡测断面和19个水位站。这些站点分布在湘、三峡水库初期运行期，水位控制在135~156m；资、沅、澧四水尾闾和荆江三口洪道等进入洞庭湖正常运行期，水位控制在145～175m。2003年6月的主要河道以及出湖控制河道上(见图1)。1日上午9时，三峡水库开始下闸向135m蓄水，进这里重点分析官垸、石龟山、南咀、小河咀、城入围堰挡水发电期。2006年9月20日22时开始，陵矶5个水文站在三峡水库蓄水前后泥沙变化情三峡水库水位从135m向156m水位第二次蓄水，进况。5个站分别分布在洞庭湖的西段入口、中段西入初期运行期。2008年和2009年两次进行175m洞庭与南洞庭过渡区和东段洞庭湖出口，既控制试验性蓄水，但分别只蓄至172．80m和171．43m。了洞庭湖湘、资、沅、澧四水和三口洪道来水以及2010年9月10日零时，启动了第三次175m试验陛洞庭湖出湖水量，同时也能基本反映出洞庭湖泥蓄水，10月26日9时达到175m水位，这也标志着沙分布特性。其中石龟山、官垸为西段人湖控制三峡水库由初期运行期转入正常运行阶段。站，南咀、小河咀为中段西洞庭与南洞庭过渡区控1．2洞庭湖区站点布设概况制站，城陵矶为东段出湖控制站。5个水文站中，洞庭湖是我国第二大淡水湖，是调节湘、资、南咀、城陵矶的测验项目有水位、水温、流量、含沙沅、澧四水和分蓄长江洪水重要的天然湖泊，在长量、悬移质颗分、床沙颗分、降水、蒸发、水质，其余3站包含有水位、水温、流量、含沙量、悬移质颗分、收稿日期：2014-03—18作者简介：王涛(1975一)，男，河南西平人，高级工程师，大学，主要床沙颗分、降水等项目。从事水文水资源勘测及管理工作。 2014年6月长江工程职业技术学院学报第31卷第2期表3蓄水前石龟山站含沙量统计表2002年和蓄水后的2003~2012年含沙量统计可知单位：kg／m0(见表7和表8)，蓄水后含沙量同样呈减少趋势，多年份s，sstzc。。zo0z。。蓦年平均含沙量分别为0．045kg／H13和0．022kg／rn3，2006年蓄水至156m以后，含沙量也有进一步减少含沙量0．410．190．410．310．340．350．280．2810．3620．2130．315的趋势，多年平均含沙量为0．019kg／rn3。由于小河表4蓄水后石龟山站含沙量统计表咀站位于西洞庭湖口南端，主要受沅水来水来沙影单位：kg／ma响，对澧水和经三口洪道过来的长江来水来沙起部年份zⅢzc砌s。。：，。。sz。。。。。z。蒿分控制作用，因此三峡工程蓄水对该站有影响，但是与北端的南咀站相比较，影响要小，蓄水后多年平均含沙量(265【L1650．1730．0520．1200．097(1000．1100．071n0900．124含沙量为蓄水前的499／6。表7蓄水前小河咀站含沙量统计表单位：kg／m34洞庭湖中段过渡区泥沙变化分析年份z。。。。。z。。sz。。z。。z。。sz。。z。。z。z。z季蒿4．1南咀站泥沙变化分析含沙量0．o690．0630．061n075(J．0230．043n0460．0270．0230．0240．045南咀站设立于1950年02月，地处湖南省沅江市南咀镇南咀村，是西洞庭湖湖口(北端)进入南洞表8蓄水后小河咀站含沙量统计表庭湖重要控制站；上游主要控制沅水、澧水、松滋河、单位：kg／m3虎渡河进入西洞庭湖的水情沙情。年份z。。。z。。z。。sz。。z。。z。。sz。。z。。z。z。季蒿通过对南咀站在三峡水库蓄水前的1993～含沙量0．024(J．042n020．016n022n019n0120．0210．015n0260．0222002年和蓄水后的2003~2012年含沙量统计可知(见表5和表6)，蓄水后含沙量同样呈明显减少趋势，多年平均含沙量分别为0．426kg／m3和0．1365洞庭湖东段出湖泥沙变化分析kg／m，20()6年蓄水至156m以后，含沙量进一步减少，多年平均含沙量为0．1O7kg／rn3。南咀站受沅东段出湖控制站城陵矶水文站始建立于1904水、澧水、松滋河、虎渡河等多条河流综合影响，由于年，地处湖南省岳阳市七里山洞庭湖出口。是洞庭位于西洞庭湖口北端，承接了长江三口洪道大部分湖出口水沙控制站，位于洞庭湖出口水道上，上游约来水来沙，因此三峡工程蓄水对该站影响仍然比较4km为东洞庭湖，下游约4km为长江荆江与洞庭湖显著，蓄水后多年平均含沙量为蓄水前的32。出流汇合口。表5蓄水前石南咀站含沙量统计表通过对城陵矶站在三峡水库蓄水前的1993～单位：kg／ma2002年和蓄水后的2003~2012年含沙量统计可知(见表9和表10)，多年平均含沙量分别为年份ss，sz。oozoo。。z辜蒿0．081kg／rn3和0．076kg／rn3，蓄水后多年平均含沙含沙量0．510．330．490．410．510．440．3890．4730．4430．2620．426量为蓄水前的949／6，说明蓄水后对该站含沙量虽然有影响但不明显。2006年蓄水至156m以后，多年平均含沙量为0．081kg／m3，进一步证明对该站含沙年份ztszt，st。z。。s。。。。z。。季量影响不明显。城陵矶站悬移质含沙量的主要来源是湘、资、含沙量0．2370．1590．2150．(g-,60．157【115n118n107n0740．112n136沅、澧四水来水来沙以及长江上游经三口洪道进入4．2小河咀站泥沙变化分析洞庭湖的来水来沙，而资、沅、澧三水和长江上游洪小河咀站设立于1951年(】7月，地处湖南省沅水经西洞庭湖和南洞庭湖的调蓄再汇到东洞庭湖江市万子湖乡小河咀村，是西洞庭湖湖口(南端)水、后，一般很难在城陵矶站反映出明显的沙峰过程。沙进入南洞庭湖重要控制站；上游主要控制沅水来湘江由于直接进入东洞庭湖，每年2～6月的湘江来水来沙、同时控制部份澧水和部分长江来水来沙经水，则是城陵矶站出现沙峰过程的主要成因，年最大西洞庭湖湖口(南端)进入南洞庭湖。含沙量一般出现在这个时期。长江洪水期，长江洪通过对小河咀站在三峡水库蓄水前的1993～(下转第6页)一3一 2014年6月长江工程职业技术学院学报第31卷第2期堤基渗透变形主要与堤基地质结构、堤外滩宽度及堤内基、两侧土堤接触面的渗漏。施工期间应注意清基彻底，并做渊塘、冲坑分布等条件有关。根据勘察结果，堤基渗透变形好施工期间的临时排水及防渗措施。具有以下特征：4．3不均匀沉降①堤基为砂壤土或粉细砂，堤外无滩或窄外滩(外滩宽不均匀沉降主要是由于闸基浅部分布有软弱地层或建度小于50m，下同)，堤内黏性土盖层厚度一般小于2m。汛筑物基础跨越强度、性状差异较大的地层而引起的。期高水位时，河水通过砂壤土或粉细砂层向堤内渗透，致使涵闸基础一般为全新统下段(alQ4)地层，其中部分涵堤基产生管涌、清(浑)水洞及散浸等险情。闸的直接持力层或其下部附近为淤泥质黏土、黏土和粉质黏②堤基上部为粉质壤土、粉质黏土，厚度一般小于5m，土，淤泥质黏土压缩系数0．76～1．16MPa～，黏土压缩系数水平微层理发育，层理面上附有极薄层粉细砂和砂壤土。下0．40～O．66MPa～，粉质黏土压缩系数0．39～O．60MPa。部为砂壤土、粉细砂，具弱中等透水性。堤外无滩或窄外这些土体一般具高压缩性，尤其是含淤泥质黏土可压缩性滩，局部有较宽外滩。由于堤内沟渠、渊塘和水井等深切，使高，其承载力标准值仅8()～lOOkPa。含高压缩性土体的闸上覆黏性土层变薄，甚至揭露下部的砂壤土及粉细砂层，或基在闸体不均匀荷载或基础高压缩性土体分布不均匀的条有历史溃El形成的冲潭。汛期高水位时，河水通过下部砂壤件下易于产生不均匀沉降变形问题，导致闸体的变形开裂。土和粉细砂层向堤内渗透，产生大面积散浸、管涌和清(浑)例如，松西河右岸桩号94+160处的杨家闸，闸基的直接水洞。持力层为含淤泥质黏土，厚0．7～1．5m，具高压缩性，主要由③堤基土为粉质壤土、粉质黏土和黏土，无明显砂层分此导致闸体最大不均匀沉降量达14cm，洞身裂缝14条。建布。但土体属新近河流冲积层，结构疏松且水平层理发育，层议采用水泥灌浆等措施处理。理中夹有极薄的粉细砂层，一般厚仅数毫米至数厘米之间。汛期高水位时，河水会沿黏性土中的层理面向堤内渗透逸出，主要表现为散浸，局部地段粉细砂层稍厚则表现为散浸集中，5结语薄弱地段甚至产生管涌。例如松滋西河左岸的71+580m处，岸坡稳定、渗透变形、不均匀沉降问题是工程区堤防普99年汛期，堤后距堤脚80m有2处有清水流出。遍存在的严重影响堤防安全运行的重大问题。对岸坡稳定(2)涵闸渗透变形问题，一般崩岸险段建议进行抛石治理；对堤外无滩、河泫涵闸渗透变形主要是由于涵闸地基浅部或表层分布有迫近堤身的崩岸险段建议进行块石或混凝土护坡+枯水位渗透性较大的土层，汛期在闸前后较大水头差的作用下，产以下抛石镇脚的治理，此外在滩地建议营造防浪林，抑制风生渗漏、散浸、管涌等渗透变形，从而威胁涵闸的安全。土基浪对岸坡及堤身的冲刷。对渗透变形问题，应根椐堤基状况中，表层黏性土的厚度决定了地基抗渗性的好坏。一般来结合考虑近年来的险情，因地制宜，采取堤外防渗铺盖、垂直讲，闸基为单一砂性土层结构、上薄黏性土层(厚度小于5m)防渗、堤内压渗盖重等防渗措施进行处理。穿堤涵闸基础的结构、上砂性土层结构的，易产生渗透变形；单一黏性土层结不均沉降变形问题应结合涵闸的改、移建进行处理。工程区构，上厚黏性土层(厚度大于5m)结构的闸基则很少产生渗堤防还存在堤身脱坡、部分堤段堤基存在生物(白蚁等)破坏透变形现象。等问题，对这些问题也应采取针对性的措施进行处理。此外，涵闸修建过程中如清基不彻底，易产生基础与地(上接第3页)水在城陵矶出口处对洞庭湖形成顶托，减缓了洞庭6结论湖水流宣泄的速度，水流夹沙能力降低，经三口洪道进入洞庭湖的泥沙大部分落淤在湖区，因此三峡水通过以上分析可知，三峡水库蓄水后，由于水库库蓄水后对该站含沙量变化影响较小。对上游水沙具有较强的调节作用，部分泥沙淤积库表9蓄水前城陵矶站含沙量统计表中，使下泄水流含沙量降低，从而使洞庭湖区水体含单位：／m3沙量降低。从5个控制站年平均含沙量变化来看，这年份。。sz。。。。s。。。。z。。s。。zcczcz。z辜种影响虽然具有一定的普遍性，但是在区域上又显示含沙量n0850．1l(080n0780．0930．0760．0590．0750．0870．0700．o81出差异性。总体来说，三峡水库蓄水后对洞庭湖西端入湖站影响比东端出湖站影响显著，北端因靠近三口表10蓄水后城陵矶站含沙量统计表单位：kg／ma洪道，影响比南端显著。含沙量的降低在一定程度上减轻了洞庭湖区泥沙淤积的压力，使湖区主要行洪水道断面能保持相对稳定，对洞庭湖在洪水调蓄和湿地生态稳定等方面将起着积极的作用。——n——