葉曉晶

（揚(yáng)州大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225000）

1 河床演變原理

河床演變的根本原因是河道輸沙的不平衡。當(dāng)上游來沙量大于本河段水流的挾沙能力時，水流不能把上游來沙全部沖刷走，便會發(fā)生泥沙淤積，使得河床抬高。當(dāng)上游來沙量小于本河段水流的挾沙能力時，會導(dǎo)致沖刷河床，使河床高度下降。在一定條件下，河床演變往往朝著使變化停止的方向發(fā)展，即河床處于淤積狀態(tài)時，其淤積速度會逐漸降低，直至淤積停止；當(dāng)河床處于沖刷狀態(tài)時，其沖刷速度也會逐漸降低，直至沖刷停止。修建大壩必然會損壞河流在演化中逐漸建立起來的平衡狀態(tài)。河流的搬運(yùn)物在水庫中發(fā)生淤積，使大壩以上河段的侵蝕基準(zhǔn)面抬高，導(dǎo)致河床組成物質(zhì)發(fā)生細(xì)化、水流泥沙運(yùn)動發(fā)生變化。

2 水庫對河床的影響

修建水庫會導(dǎo)致上游儲水量增加，地表水對地下水的補(bǔ)給量增多。這會增加庫區(qū)河段的承重，這種重力一部分來自庫區(qū)中水的壓力，剩余部分是地表水對地下水補(bǔ)給量的增多導(dǎo)致地下水位上升造成的。

水庫蓄水必定使得上游水位抬高、水體流速降低、挾沙能力降低。水庫蓄水會削弱庫區(qū)水力因子，為了適應(yīng)水力因子的變化，庫區(qū)發(fā)生淤積是必然的。淤積給上游河道帶來了許多不利的影響：①對生態(tài)環(huán)境的影響。泥沙淤積會給水庫以上河道及周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境帶來不利影響。當(dāng)河流在水庫淤積的同時，也會向上游延伸，增加庫區(qū)的淹沒面積，從而改變生物的生存環(huán)境，造成生物死亡，可能引起水庫庫區(qū)內(nèi)及庫區(qū)以上水體的富營養(yǎng)化，進(jìn)而影響上游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。②對航運(yùn)的影響。水庫的回水變動區(qū)極有可能發(fā)生泥沙淤積，形成三角洲，使得河床抬高、航道堵塞，給航運(yùn)造成不利影響。回水區(qū)內(nèi)的三角洲還會降低通航橋的凈高，給通航帶來風(fēng)險，甚至在枯水季時造成通航中斷。③對河床組成的影響。水庫的修建對河床組成也有影響。1979年的資料表明，葛洲壩蓄水前，天然河段的河床主要由卵石和粗砂礫組成，各河段枯期床沙的中數(shù)粒徑的平均值在5.63 mm以上；葛洲壩蓄水以后，常年回水區(qū)內(nèi)床沙中數(shù)粒徑逐年降低，至1992年底兩壩之間河段的床沙中數(shù)粒徑平均值為0.158 mm，其他河段為0.219 mm。這說明該段河床主要由細(xì)沙和懸移質(zhì)淤積物組成，而變動回水區(qū)和進(jìn)庫段則維持在天然狀態(tài)，仍由卵石和粗砂礫組成。

對上游造成嚴(yán)重影響的水庫，當(dāng)屬三門峽水庫為代表。三門峽水庫建成蓄水后，水中攜帶的泥沙開始在庫區(qū)淤積，并快速向上游河道延伸，在渭河匯入黃河口附近形成攔門沙，回水影響范圍延伸到渭南沿河地帶。三門峽水庫雖然使下游得到攔洪、發(fā)電等諸多效益，卻使水庫上游渭河及其支流的泥沙淤積日益嚴(yán)重，水害頻發(fā)。

3 淤沙特性及對河道的影響

為了更好地了解水庫的來沙淤積的特性、河道與淤沙的反應(yīng)關(guān)系，小組一行人在暑假期間對鄱陽湖模型試驗基地進(jìn)行了為期7 d的考察，主要對鄱陽湖湖區(qū)模型、贛江河道模型、撫河河道模型進(jìn)行了考察。此外，還對江西省鄱陽湖水資源與環(huán)境重點(diǎn)實驗室和鄱陽湖生態(tài)模型館進(jìn)行了參觀學(xué)習(xí)。整個實習(xí)考察極大地豐富了我們的水庫庫區(qū)、河道的相關(guān)知識，讓我們了解了很多湖區(qū)研究的方法和措施，對我們的科創(chuàng)試驗有著極大的幫助，現(xiàn)將成果整理如下。

鄱陽湖作為中國第一大淡水湖，其在水力學(xué)和生態(tài)學(xué)上的地位不可動搖。

鄱陽湖湖區(qū)模型按比例還原了鄱陽湖的各種地形地貌，主要用于模擬鄱陽湖的水沙環(huán)境和灘涂狀況，可進(jìn)行鄱陽湖及江西五河物理試驗，為江西實現(xiàn)鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)戰(zhàn)略構(gòu)想提供了科學(xué)研究平臺。期間，羅優(yōu)帶領(lǐng)我們參觀了贛江模型和撫河模型。其中，贛江模型較為龐大，也更加精密。在贛江河道整治的工程中，基地提出了一整套科學(xué)的整治方案，其中包括贛江尾閭主支、中支、南支三河道擴(kuò)卡口、疏浚，以穩(wěn)定河勢。這個課題與我們的科創(chuàng)課題有重合之處，在我們的課題中，河道在建水庫的情況下，水沙在水庫淤積，使得泥沙向上游逐漸淤積移動，水庫水位上升，但通航能力下降，同時，因為河流改變了上游河床的高程，使得上游的河漫灘擴(kuò)大。為了保證上游洪區(qū)人們的安全，要加強(qiáng)堤壩建設(shè)，但這是一項勞民傷財?shù)墓こ?，所以，最好的方式還是要對上游河道進(jìn)行整治。在基地中提出由東河與西河的分叉口揚(yáng)子洲頭、南支與中支的分叉口焦磯頭兩洲控導(dǎo)，以穩(wěn)定分叉河的分流比，科學(xué)、合理地開發(fā)利用岸線岸灘資源。北支控制減輕北支及以下岔河兩岸提防防洪壓力，興建贛江南昌水利樞紐，與北支控制工程聯(lián)合運(yùn)用，對贛江下游尾閭河道枯水位進(jìn)行有效控制。這對我們的調(diào)查研究和后期提出治理意見有極大幫助。

4 水庫上游河道再造床過程調(diào)查的展望

以上是我們小組在半年時間內(nèi)經(jīng)過查閱資料、實地考察和數(shù)據(jù)分析得出來的成果。通過現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料，我們可以得出以下結(jié)論：①河床演變的根本原因是河道輸沙不平衡。②河道在建造水庫的情況下，水庫蓄水削弱了庫區(qū)水力因子，為了適應(yīng)水力因子的變化，泥沙在水庫淤積，并在上游逐漸淤積移動，水庫水位上升，通航能力下降。③因為河流改變了上游河床的高程，使得上游的河漫灘擴(kuò)大，為了保證上游洪區(qū)的安全，要加強(qiáng)堤壩建設(shè)，但這治標(biāo)不治本，根本上還是要對上游河道進(jìn)行整治。針對以上興建水庫必然會導(dǎo)致水庫淤積問題，我們小組總結(jié)出兩大方面的解決辦法，第一方面是在汛期，可以采用排泄水中的泥沙、降落水位沖沙和放空沖砂這三種方法。另一方面是在非汛期，可以采用放空沖砂、異重流排沙和疏浚三種方法。

［1］樊云，成金海，王遠(yuǎn)明，等.三峽工程動工以來葛洲壩水庫河床演變分析［J］.水文，2001（01）：32-36.

［2］高繼宗.三門峽水庫禍害上游的教訓(xùn)［J］.中國減災(zāi)，2008（07）：56-57.