賈雅蘭，施 勇

(南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029)

荊江河段的特殊性，既在于其面臨巨量洪水的嚴(yán)峻壓力，也在于其兩岸地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，近百年來諸多江湖整治工程等人類活動(dòng)意在為長(zhǎng)江中游地區(qū)的洪水尋求出路（圖1 為荊江-洞庭湖河系示意圖）。近些年來，以三峽工程為代表的上游控制性水利樞紐相繼建成與運(yùn)用，引起的江湖關(guān)系調(diào)整和對(duì)兩湖的影響，愈發(fā)受到社會(huì)各界的關(guān)注。近60 年來江湖水沙交換規(guī)律的研究主要集中在荊江三口分流分沙的變化、洞庭湖出湖水情的變化以及長(zhǎng)江-洞庭湖的頂托關(guān)系等方面。長(zhǎng)期以來，荊江三口分流比呈遞減趨勢(shì)，遞減率以下荊江系統(tǒng)裁彎期間最大，三口洪道年斷流天數(shù)也逐漸增多，秋冬季節(jié)水量不斷減少[1-5]；對(duì)三峽水庫蓄水后荊江三口分流發(fā)展的趨勢(shì)歸納及預(yù)測(cè)存在一定分歧，主要結(jié)論以三口洪道淤積萎縮，三口分流比下降居多[3,6-8]，部分則認(rèn)為荊江三口分流比會(huì)略有增大[9]，或是維持當(dāng)前水平[10]。長(zhǎng)期以來洞庭湖排沙比有增大的趨勢(shì)，排沙比隨入湖徑流量的增加而增大，隨入湖輸沙量的增加而減小，隨出口水位的增加而減小，其中入湖輸沙量的影響最大，故汛期排沙比小，非汛期排沙比很大[11]。相比于三峽水庫運(yùn)行前（1993—2002 年），2003—2010 年城陵磯年平均水位下降0.54 m，枯季水位下降更顯著，長(zhǎng)江干流水文特征變化是城陵磯水位下降的主導(dǎo)因素[12-13]。在長(zhǎng)江-洞庭湖頂托關(guān)系的定量研究上，李振林等以1996 年資料為例分析得出：監(jiān)利站水位35 m 時(shí)（凍結(jié)高程，下同），洞庭湖頂托對(duì)下荊江泄洪的影響為七里山水位每抬高1 m，監(jiān)利站流量平均減少8 800 m3/s；監(jiān)利站水位38 m 時(shí)，七里山水位每抬高1 m，監(jiān)利站流量平均減少13 000 m3/s[14]。王冬等推算出三峽水庫在蓄水期間（10 月）日均蓄水量為5 000 m3/s 時(shí)，城陵磯水位相比天然情況下降1.64 m，入湖水量減少24.23 億m3，城陵磯出流水量增加16.77 億m3[15-16]。

目前有關(guān)江湖水沙交換關(guān)系、江湖水沙演變規(guī)律的研究，多以江湖銜接處的某一環(huán)節(jié)進(jìn)行深入分析，而對(duì)于各銜接處的相互關(guān)系及聯(lián)動(dòng)過程研究較少。雖已有研究指出城漢河段（城陵磯-漢口）沖淤及水情變化對(duì)長(zhǎng)江中游及洞庭湖區(qū)防洪的重要性[17]，但江湖水沙關(guān)系研究中仍大部分以荊江三口分流分沙、洞庭湖入出湖水沙變化為主要切入點(diǎn)，而以城漢河段的水情變化和江湖水沙關(guān)系重要環(huán)節(jié)而展開的研究較少。本文著重研究城漢河段水情變化對(duì)江湖水沙交換的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，將近60 年的水文系列劃分為以下4 個(gè)時(shí)段：調(diào)弦口建閘后、下荊江裁彎完成后、葛洲壩截流后和三峽水庫蓄水運(yùn)用后（表1 為下荊江裁彎完成后、葛洲壩截流后和三峽水庫蓄水運(yùn)用后宜昌至漢口河段平灘河槽年均沖淤強(qiáng)度），采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之多層感知機(jī)MLP 的方法建立漢口站水位與江湖水沙交換關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處的回歸關(guān)系，計(jì)算并分析江湖水沙交換關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處響應(yīng)關(guān)系的變化，揭示各時(shí)段江湖水沙交換的演變規(guī)律及影響因素，為長(zhǎng)江中游防洪格局及洪澇治理等問題提供新的研究思路。

圖1 荊江-洞庭湖河系示意Fig.1 Jingjiang River and Dongting Lake system

表1 不同時(shí)期宜昌至漢口河段年平灘河槽沖淤強(qiáng)度Tab.1 Intensity of sediment and scour in Yichang-Hankou reach at different stages

1 研究方法

考慮到本文中涉及的回歸分析較多且時(shí)間跨度較長(zhǎng)、江湖關(guān)系受外部影響較大，若僅采用固定的一類或幾類函數(shù)進(jìn)行擬合，不但效果欠佳，而且無法達(dá)到定量分析的目的，故選用機(jī)器學(xué)習(xí)中能夠處理非線性不可分問題、生成光滑回歸線的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之多層感知機(jī)MLP 方法對(duì)近60 年來長(zhǎng)江中游江湖關(guān)系關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（沙市站、監(jiān)利站、螺山站、漢口站及三口五站、湖區(qū)南咀站、七里山站）的水文資料進(jìn)行回歸分析。

建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的3 個(gè)關(guān)鍵要素是：人工神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練算法。本文采用非線性函數(shù)中的雙曲正切函數(shù)（tanh 函數(shù)）（式(1)），是Sigmoid 函數(shù)的變形，解決了Sigmoid 均值非零的問題。神經(jīng)元之間傳遞的權(quán)重信息，采用L-BFGS（Large BFGS，擬牛頓法的一種）權(quán)重優(yōu)化算法，該方法收斂速度較SDG（Stochastic Gradient Descent）和Adam（Adaptive Moment Estimation）更快，其他參數(shù)的調(diào)整也更為容易。正則化項(xiàng)采用的是L2 范數(shù)(Ridge Regression)，即歐氏距離（式(2)），不僅可以避免過擬合，還使優(yōu)化求解變得穩(wěn)定與迅速。

本文研究涉及1956—2016 年61 年的逐日水文資料，以江湖系統(tǒng)的整體環(huán)境和局部人類活動(dòng)變化為線索，將研究時(shí)段劃分為調(diào)弦口建閘后（1959—1968 年）、下荊江系統(tǒng)裁彎完成后（1973—1980 年）、葛洲壩截流后（1981—2002 年）、三峽水庫運(yùn)用后（2003—2016 年）幾個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段內(nèi)隨機(jī)取80%的點(diǎn)據(jù)作為訓(xùn)練集、20%作為驗(yàn)證集，不斷調(diào)整選取的訓(xùn)練集和模型的非線性隱藏層數(shù)量（為保證計(jì)算速度和精度，控制在2～10 層），確保驗(yàn)證集的判定系數(shù)R2在0.8 以上（其中在葛洲壩截流后和三峽水庫蓄水運(yùn)用后南咀水位與三口輸沙率相關(guān)系數(shù)由19 世紀(jì)80 年代之前的0.92 分別降至0.85 和0.79，直接影響到回歸關(guān)系的擬合效果，因此其判定系數(shù)僅分別為0.733 和0.684），分別建立漢口站水位與螺山站流量、螺山站流量與城陵磯水位、城陵磯水位與南咀水位、南咀站水位與荊江三口輸沙率、荊江三口與監(jiān)利站輸沙率、監(jiān)利與沙市站輸沙率的回歸線，判定系數(shù)見表2，通過其相互之間的關(guān)系，將江湖水沙交換的各關(guān)鍵環(huán)節(jié)連接起來。其中，輸沙率值跨度較大，在處理時(shí)皆取其對(duì)數(shù)值進(jìn)行擬合，采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。

表2 各時(shí)段江湖水沙交換關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)回歸關(guān)系判定系數(shù)Tab.2 Coefficients of determination for regression relationships of key nodes in water and sediment exchange in Yangtze River and Dongting Lake in each period

2 江湖水沙交換關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

圖2 漢口水位與螺山站流量關(guān)系Fig.2 Regression relationships between the water-level of Hankou and the flow of Luoshan

圖2 ～4 為利用MLP 方法建立的不同漢口站水位下江湖水沙交換關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處的回歸關(guān)系圖。從圖2漢口水位與螺山站流量的關(guān)系看，整體上兩者關(guān)系變化不大，相對(duì)突出的變化出現(xiàn)在調(diào)弦口建閘后、下荊江系統(tǒng)裁彎完成后及三峽水庫蓄水運(yùn)用后。調(diào)弦口建閘后，江湖匯流區(qū)干流城螺河段略有淤積，但城漢河段整體上略有沖刷，因此在漢口站水位較低（低于18 m）時(shí)，螺山站流量較堵口前略有減小，但隨著漢口站水位的升高，水面比降較調(diào)弦口建閘前加大，城螺河段向下游泄洪的能力隨之增強(qiáng)，螺山站流量較建閘前增加。

下荊江系統(tǒng)裁彎后，下荊江河床溯源沖刷，水面比降加大，輸沙率加大，城漢河段泥沙淤積量增加，使得漢口站各水位級(jí)下對(duì)應(yīng)的螺山站流量較裁彎開始前皆有所減小，減小值隨漢口站水位的抬升而加大；相同漢口站水位下，該河段的泄流能力較裁彎前有所減弱。

三峽水庫蓄水運(yùn)用后城漢河段河床由淤轉(zhuǎn)沖，沖刷主要集中在枯水河槽，故當(dāng)漢口站水位低于18 m時(shí)，三峽水庫運(yùn)用后螺山站流量較之前有明顯增加，增幅隨漢口站水位的升高而加大，當(dāng)漢口水位在18～23 m時(shí)，螺山站流量仍較建庫前有所增加，但增幅卻隨漢口水位的升高而減小。當(dāng)漢口水位高于23 m 時(shí)，螺山站流量較建庫前開始出現(xiàn)顯著減小趨勢(shì)，且減小值隨漢口水位的升高逐漸加大。上述低水期流量增加、中高水期流量反而減少的現(xiàn)象是三峽水庫運(yùn)行初期城漢河段河道向深窄化發(fā)展的反映，平灘河槽以上沖刷很小甚至有可能為淤積；另外，三峽水庫運(yùn)用后長(zhǎng)江中下游支流對(duì)干流的影響相對(duì)增強(qiáng)，漢口站受漢江來流匯入的影響加劇，加之下游頂托洪水宣泄不暢等，使汛期水位抬升幅度加大（如2010 年后漢口和螺山站汛期常出現(xiàn)高洪水位），影響螺山站水沙下泄。

從圖3 螺山流量與城陵磯水位的關(guān)系變化上看，在相同螺山站流量下，城陵磯水位整體上呈逐漸抬升的趨勢(shì)。與調(diào)弦口建閘前相比，建閘后當(dāng)螺山流量低于10 000 m3/s 時(shí)，城陵磯水位較建閘前的抬升幅度隨螺山流量的升高而減少；當(dāng)螺山流量高于25 000 m3/s 時(shí)，城陵磯水位的抬升幅度則隨螺山流量的升高而增加。至下荊江系統(tǒng)裁彎完成后，洞庭湖湖床持續(xù)淤積，城陵磯水位明顯抬升，抬升幅度在0.6 m 以上，枯、高水期水位抬升更為顯著，江湖匯流區(qū)城螺河段水面比降趨平，相互頂托作用加強(qiáng)，進(jìn)一步減弱了江湖匯流區(qū)的泄洪能力。葛洲壩截流前后城陵磯水位的抬升幅度比下荊江系統(tǒng)裁彎前后要小，因城漢河段在這一時(shí)期的淤積量減小，城陵磯水位抬升趨勢(shì)有所放緩。三峽工程運(yùn)用后，盡管水庫枯季補(bǔ)水，但次飽和水流進(jìn)入洞庭湖區(qū)后使得泥沙沉積減少，非汛期湖床沖刷現(xiàn)象更為顯著，故綜合分析螺山流量低于20 000 m3/s 時(shí)城陵磯水位較建庫前略有下降；汛期干流水流對(duì)洞庭湖的頂托進(jìn)一步增強(qiáng)，當(dāng)螺山流量大于20 000 m3/s 時(shí)，城陵磯水位抬升，抬升幅度隨螺山流量的升高而增加。

圖3 螺山站流量與城陵磯水位、城陵磯水位與南咀水位的關(guān)系變化Fig.3 Regression relationships between the flow of Luoshan and the water-level of Chenlingji and between the water-level of Chenlingji and Nanzui

從圖3 城陵磯水位與南咀水位的關(guān)系變化上看，調(diào)弦口建閘前后南咀水位變化不大。城陵磯水位在30 m以下時(shí)，下荊江裁彎后和葛洲壩截流后南咀水位都較其前一時(shí)段的有所下降，其中在城陵磯水位低于25 m時(shí)，葛洲壩截流前后南咀水位的下降幅度與裁彎前后相比減少，主要是因荊江三口輸沙率急劇減少的趨勢(shì)有所放緩。截流后至三峽水庫運(yùn)用前，汛期洞庭湖泥沙沉積率最大，當(dāng)城陵磯水位高于30 m 時(shí)，南咀水位明顯抬升。三峽水庫運(yùn)用后受三口口門、三口入湖河道和湖區(qū)湖床沖刷的影響，南咀水位下降，降低幅度隨城陵磯水位呈先增后減的趨勢(shì)，枯季三口分流能力增強(qiáng)。綜合河床沖刷和分流量增加的影響，城陵磯水位低于20 m 時(shí)南咀水位變化不大；洪水期城陵磯水位高于33 m 時(shí)，南咀水位較建庫前抬升。

從圖4 南咀水位與荊江三口、三口與監(jiān)利、監(jiān)利與沙市輸沙率的關(guān)系變化上看。調(diào)弦口建閘后三口輸沙率減少，減幅隨南咀水位先減后增，在南咀水位為31 m 左右時(shí)減幅最小僅約10%；建閘后調(diào)弦口基本不再分流，當(dāng)三口分泄水沙與建閘前相同時(shí)，下荊江監(jiān)利站下泄輸沙率增加，增幅隨三口輸沙率的增加而增加；監(jiān)利輸沙率在50 000 kg/s 以下時(shí)，建閘前后對(duì)應(yīng)的沙市輸沙率變化相對(duì)較小，當(dāng)監(jiān)利輸沙率大于50 000 kg/s 時(shí)，沙市輸沙率較建閘前增加。下荊江裁彎工程增加下荊江水沙分泄的能力，加速減小了三口的輸沙率，如南咀水位為31 m 時(shí)，三口輸沙率較裁彎前減少約達(dá)50%，且當(dāng)三口輸沙率較小時(shí)，監(jiān)利輸沙率增加幅度更為顯著；同時(shí)，由于下荊江沖刷最為劇烈，相同監(jiān)利輸沙率對(duì)應(yīng)的沙市輸沙率較裁彎前基本減少，監(jiān)利輸沙率大于30 000 kg/s 時(shí)更為顯著，減幅隨監(jiān)利輸沙率的增大而增加，當(dāng)監(jiān)利輸沙率達(dá)100 000 kg/s以上時(shí)，沙市輸沙率減幅在50%以上。葛洲壩截流后三口輸沙率較截流前總體上仍呈減少趨勢(shì)，枯水期減少得更顯著，但總體上減幅不及裁彎后，驅(qū)動(dòng)機(jī)制也與裁彎完成前后有所不同。裁彎引起的三口水沙通量減小主要是因下荊江河段水面比降增大、干流河床沖刷劇烈所致，而葛洲壩截流后同一監(jiān)利輸沙率下沙市輸沙率略有減少，尤其是在中枯水期監(jiān)利輸沙率小于10 000 kg/s 時(shí)，沙市輸沙率減少得較明顯，即上游來流含沙量降低，三口水沙通量的減小與葛洲壩攔截一定量泥沙、來沙量減少有較大關(guān)系，同時(shí)，作為三角洲上河道，三口河道的淤積仍在進(jìn)一步影響其水沙分泄能力。

圖4 荊江三口、監(jiān)利和沙市輸沙率關(guān)系Fig.4 Regression relationships among sediment fluxes of the three outlets, Jianli and Shashi

三峽水庫蓄水運(yùn)用后，在相同漢口站水位時(shí)，三口、監(jiān)利和沙市站的輸沙率較建庫前皆呈大幅減少，最主要的原因是三峽水庫蓄水后清水下泄，壩下游水流含沙量驟減。需要指出的是，低、高水期荊江河段受低含沙量水流的沿程補(bǔ)沙作用較為顯著，如監(jiān)利輸沙率在5 000 kg/s 以下和50 000 kg/s 以上時(shí)，對(duì)應(yīng)的沙市輸沙率都較建庫前減少30%以上；三峽水庫的調(diào)蓄作用改變天然水流的年內(nèi)分配過程，支流來水來沙對(duì)干流的影響相對(duì)加強(qiáng)，因此荊江河段上下游間、主支汊間的水沙聯(lián)系相對(duì)減弱，三口與監(jiān)利站、監(jiān)利站與沙市站輸沙率的相關(guān)性皆較建庫前明顯降低，其中，三口與監(jiān)利輸沙率的相關(guān)系數(shù)由0.962 降至0.906，監(jiān)利與沙市輸沙率更是由0.960 降至0.824。

3 江湖水沙交換關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)間的響應(yīng)關(guān)系

圖5（a）為近60 年來各研究時(shí)段內(nèi)不同漢口水位級(jí)別下，漢口水位每抬升1 m 對(duì)應(yīng)的螺山流量增量值ΔQ螺山變化情況：當(dāng)漢口水位低于25 m 時(shí)，ΔQ螺山隨漢口水位上升而增加；至漢口水位升至26 m 以上時(shí)，ΔQ螺山基本達(dá)到一穩(wěn)定值，調(diào)弦口堵口前后該穩(wěn)定值為4 400 m3/s；下荊江裁彎前、后該值為4 300 m3/s，葛洲壩截流后該值在4 500～4 700 m3/s；三峽水庫運(yùn)用后該值降至4 000 m3/s 左右。圖5（b）為各研究時(shí)段內(nèi)不同螺山站流量級(jí)別下，其流量每增加1 000 m3/s 對(duì)應(yīng)的城陵磯水位抬升值ΔZ城陵磯變化情況：該值隨螺山流量增加而逐漸減少，其中調(diào)弦口建閘前與之后幾個(gè)時(shí)段差別較大；在螺山流量小于20 000 m3/s 時(shí)，建閘前對(duì)應(yīng)的ΔZ城陵磯顯著大于之后幾個(gè)時(shí)段；當(dāng)螺山流量大于20 000 m3/s 時(shí)，則較后幾個(gè)時(shí)段要?。唤ㄩl后，在螺山流量為平灘流量級(jí)別35 000 m3/s 時(shí)，每增加1 000 m3/s 城陵磯水位抬升0.22 m。圖5（c）為不同城陵磯水位級(jí)別下，其水位每抬升1 m 對(duì)應(yīng)的南咀水位抬升值ΔZ南咀變化情況：在調(diào)弦口堵口前后總體上ΔZ南咀隨城陵磯水位上升的變化相對(duì)較??；自下荊江系統(tǒng)裁彎完成后至三峽水庫運(yùn)用后ΔZ南咀逐漸較建閘前后增加，其中裁彎后ΔZ南咀在城陵磯水位級(jí)別為22～30 m 時(shí)增幅較大；葛洲壩截流后和三峽水庫運(yùn)用后ΔZ南咀在城陵磯水位為25～32 m 增幅最大；平灘河槽城陵磯水位由29 m 升至30 m 時(shí)，ΔZ南咀在建閘前后為0.43 m、裁彎后為0.50 m、葛洲壩截流后和三峽水庫運(yùn)用后為0.63 m，較建閘前后增加0.20 m。從ΔZ漢口→ΔQ螺山→ΔZ城陵磯→ΔZ南咀的變化來看，城漢河段與洞庭湖的響應(yīng)關(guān)系發(fā)生顯著變化是在19 世紀(jì)80 年代初，主要是因干流和湖區(qū)的淤積量同時(shí)減少（前3 個(gè)時(shí)段中皆未出現(xiàn)此變化），至三峽水庫運(yùn)用后甚至出現(xiàn)同時(shí)發(fā)生沖刷。若僅考慮江湖泥沙沖淤變化及分配格局，上述變化在近期內(nèi)是有利于加大洞庭湖調(diào)蓄能力、減輕城漢河段洪水壓力的，但三峽工程的運(yùn)行增加了影響因素的復(fù)雜性與多樣性，如近幾年漢口超警戒水位的頻繁出現(xiàn)，除了對(duì)江湖內(nèi)在聯(lián)動(dòng)機(jī)制的分析外，還需在日后的研究中進(jìn)一步考慮三峽水庫的調(diào)蓄作用及支流影響。

圖5 各研究時(shí)段江湖水沙交換各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處響應(yīng)關(guān)系變化Fig.5 Response relationships at key nodes of water and sediment exchange in Yangtze River and Dongting Lake

圖6 為荊江三口、監(jiān)利及沙市輸沙率對(duì)宜昌流量每增加1 000 m3/s 的響應(yīng)關(guān)系。增量基本是隨宜昌流量增加而增加，其中在三峽水庫蓄水運(yùn)用后，ΔQ宜昌=1 000 m3/s 對(duì)應(yīng)的監(jiān)利、沙市輸沙率增量ΔS監(jiān)利、ΔS沙市較之前幾個(gè)研究時(shí)段減少得最為顯著，如前述分析該變化主要是因上游來沙量的銳減；三口輸沙率ΔS三口卻自裁彎完成后逐時(shí)段皆有較大幅度的減小。本文采用各研究時(shí)段中、各宜昌流量級(jí)別下ΔS沙市與ΔS三口的比值變化（見表3）來分析荊江干流與三口輸沙率對(duì)漢口水位的響應(yīng)程度，比值越大，說明三口分泄水沙量對(duì)上游來水增加的響應(yīng)程度越弱。整體上看，Δ S沙市與Δ S三口的比值逐時(shí)段增大，除在調(diào)弦口建閘前，其余時(shí)段的值隨宜昌流量皆呈“V”型先減后增的變化趨勢(shì)，且在三峽水庫蓄水運(yùn)用前，由增變減的轉(zhuǎn)折點(diǎn)都在宜昌流量為35 000 m3/s，建庫后前移至25 000 m3/s，建閘后、裁彎后、葛洲壩截流后該轉(zhuǎn)折點(diǎn)值（即最小值）分別為1.75，2.66，3.40 和4.30。上述變化反映出三峽水庫運(yùn)用后荊江干流與三口對(duì)上游宜昌來水響應(yīng)關(guān)系的兩方面問題：①三口的水沙分泄能力對(duì)宜昌來水響應(yīng)程度在汛前及汛后（宜昌流量在25 000 m3/s）較強(qiáng)；②總體上三口對(duì)干流來水變化的響應(yīng)能力隨時(shí)間逐漸下降，即三口分流分沙比的大小對(duì)干流水文情勢(shì)影響或?qū)⒃俣葴p小，特別地，枯水期在宜昌流量小于10 000 m3/s 時(shí)，較葛洲壩截流后小，三口水沙分泄能力相對(duì)增強(qiáng)，主要是清水下泄引起三口口門和河道皆有沖刷，利于枯水期三口的分流分沙。

圖6 荊江三口、監(jiān)利及沙市輸沙率對(duì)宜昌流量變化的響應(yīng)Fig.6 Response of sediment transport rates of the three outlets of Jingjiang, Jianli and Shashi stations to discharge variation in Yichang

表3 各研究時(shí)段ΔS沙市/ΔS三口變化(ΔQ宜昌=1 000 m3/s)Tab.3 Ratio of the sediment flux increase of Shashi to the three outlets

4 結(jié) 語

本文綜合分析了近60 年來各時(shí)段長(zhǎng)江-洞庭湖江湖水沙交換關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處的相關(guān)關(guān)系及互動(dòng)響應(yīng)關(guān)系，得到如下幾點(diǎn)江湖水沙交換的演變規(guī)律：

（1）城漢河段的沖淤及水情變化是江湖水沙交換的重要環(huán)節(jié)。下荊江裁彎工程加速減少了荊江三口的水沙通量，但三口輸沙率的大幅減少未使荊江干流水沙下泄量增加，沙市和監(jiān)利輸沙率較裁彎前變化不大，主要是因城漢河段大幅淤積致使荊江段水沙下泄受阻。

（2）三峽水庫運(yùn)用后，荊江三口與監(jiān)利站、監(jiān)利站與沙市站輸沙率的相關(guān)性皆較建庫前顯著降低，荊江河段上下游間、主支汊間的水沙聯(lián)系相對(duì)減弱。

（3）漢口水位高于26 m 時(shí)，漢口站水位每抬升1 m，對(duì)應(yīng)的螺山站流量增量ΔQ螺山基本達(dá)到一穩(wěn)定值，調(diào)弦口堵口前后該穩(wěn)定值為4 400 m3/s，下荊江裁彎前后該值為4 300 m3/s，葛洲壩截流后該值在4 500～4 700 m3/s，三峽水庫運(yùn)用后該值降至4 000 m3/s左右。

（4）三峽水庫蓄水運(yùn)用后，在各宜昌流量級(jí)別下ΔQ宜昌=1 000 m3/s 對(duì)應(yīng)的沙市和三口輸沙率增量比值ΔS沙市/ΔS三口基本大于前幾個(gè)研究時(shí)段，三口水沙分泄能力對(duì)宜昌來水量的響應(yīng)程度相對(duì)減弱，且在汛前和汛后，宜昌來水量增加最有利于三口水沙的分泄，其水沙分泄能力對(duì)來水量的響應(yīng)程度比汛期時(shí)要強(qiáng)。