如何应对丹江口水库的泥沙淤积问题？

（一）水库概况

汉江源于秦岭山脉南麓，自河源至丹江口为上游河段，长925km。上游流域北部以秦岭山脉为分水岭，与黄河流域毗邻；西部与西南部经米仑、大巴和荆山山脉为分水岭，与嘉陵江流域毗邻；东北部以伏牛山脉为分水岭，与淮河流域毗邻。上游流域集水面积共95217km2，其中山地占79%，丘陵占18%，盆地仅占3%。上游干流河段内，沿程盆地与狭谷段宽窄相间，其中狭谷河段远长于宽阔段。干流河段的河床组成，除盆地河段内为砾石夹沙、沙质河床外，其余狭谷河段内均以基岩、礁石组成为主。枯水期河道水浅、流急、滩多，上游干流平均水面比降为6‱。

丹江口水利枢纽由大坝、水电站、通航建筑物、引水渠道等四个部分组成。坝址在其支流丹江入汉江干流汇口以下0.8km处，是具有防洪、发电、灌溉、航运、养殖等综合效益的水利枢纽。枢纽正常蓄水位170m，总库容283亿m3。枢纽工程分两期施工，初期工程正常蓄水位155m（1975年修改为157m）。枢纽初期工程于1958年9月动工，1959年12月截流，1967年11月下闸蓄水运用。枢纽总装机容量90万kW，1968年10月第一台机组发电。1973年底初期工程全部竣工。枢纽蓄水运用至今已34年，发挥了很大的社会效益与经济效益。正常蓄水位157m时，水库总面积745km2，其中汉江库区380km2，丹江库区365km2；水库总库容174.5亿m3，其中汉江库区94亿m3，占53.9%，丹江库区80.5亿m3，占46.1%。汉江库区回水长177.4km，天然河道比降4‱；丹江库区回水长85km，天然河道比降8.4‱。丹江口水库是汉江、丹江两个库容、库面积都相近的并联水库（图3-1）。两个库区的平面形状均为宽窄相间，成为湖泊型库区与河道型库区相间的水库。汉江库区内郧县、老均县两库段最宽达2.8～4.3km，最窄仅370m；丹江库区淅川、李官桥两库段最宽达3.5～10.0km，最窄仅248m。

随着汉江上游干支流水库的先后蓄水运用，与丹江口水库初步形成汉江上游干支流水库群。1974年汉江最大支流堵河的黄龙滩水库、1973年干流的石泉水库、1990年干流的安康水库相继开始蓄水运用，拦截了进入丹江口水库的部分沙量。

（二）水库来水和来沙概况

1.来水量

图3-1　汉江丹江口水库库区平面图

丹江口水利枢纽坝址以上集水面积为95217km2，占汉江流域总集水面积59.9%。坝址处多年平均径流量为379亿m3（1930～1978年），其中87.4%来自丹江入汇以上的汉江干流，支流丹江的来水量仅占12.6%。来水在年内分布很不均匀，汛期（5～10月）的来水量约占全年来水量的77%，尤以7～10月来水最为集中，约占总量的50%以上，以黄家港站和汉江干流主要进库站白河为例，多年平均径流量年内分配情况列于表3-1。

表3-1　白河和黄家港站径流量的年内分配

注　统计年份白河站为1955～1967年，黄家港站为1955～1959年。

汉江上游河段径流量的年际变化也很大，黄家港站建库前（1955～1959年）年径流变差系数Cv值为0.40。黄家港站多年平均流量为1240m3/s，建库前最大流量为5万m3/s（1935年7月6日），最小流量为124m3/s（1958年3月12日）。白河站多年平均流量为854m3/s，建库前后实测最大流量为3.1万m3/s（1983年8月1日），最小流量为58.8 m3/s（1979年1月29日）。

2.来沙量

丹江口水库泥沙来源主要为汉江干流，黄家港站多年平均悬移质输沙量为1.15亿t（1952～1967年），其中汉江干流来沙量占79%，支流丹江来沙量占21%；最大年输沙量为2.96亿t（1958年），最小年输沙量为0.353亿t（1959年）。黄家港站多年平均含沙量为2.92kg/m3（1952～1967年），实测最大含沙量为31.1kg/m3（1959年9月16日），最小含沙量为0.013kg/m3（1958年2月21日）。

输沙量在年内分配比流量更为集中，汛期（5～10月）输沙量占全年输沙量的95%，7～9月输沙量占全年输沙量83%。1978年7月，汉江入库站（白河站）一个月的悬移质输沙量占全年的91.2%。黄家港站多年平均月输沙量及各月分配情况列于表3-2。

表3-2　黄家港站建库前输沙量的年内分配

注　统计年份为1955～1959年。

据白河站实测资料，入库悬移质多年平均中值粒径为0.044mm，平均粒径为0.077m，最大粒径为1.0mm。入库推移质包括沙、砾石和卵石，据建库前1966年所作的入库推移质调查估算^[1]，粒径1.0mm以下的沙质推移质多年平均年推移量约为430万t，粒径1.0～10mm的粗沙、砾石推移质为23万t，粒径大于10mm的卵石推移质为110万t，合计为563万t。白河站床沙多年平均中值粒径为0.51mm，平均粒径为5.14mm，最大粒径52.9mm。

（三）滞洪期坝上游河道水沙条件的变化

丹江口枢纽施工期较长，二期围堰施工期自1960年～1967年11月封闭导流底孔、下闸蓄水运用止，历时8年。因坝址围堰的壅水作用，使之坝上游河道形成了自由滞洪及泄洪的滞洪水库，产生了滞洪淤积，故又称之为滞洪期。由于滞洪期较长，滞洪水库泥沙淤积表现为由初期淤积发展至淤积相对平衡的全过程。

1.滞洪期坝址的水流条件

（1）滞洪期坝址泄流条件。丹江口枢纽1960年进入二期围堰施工阶段，1967年11月下闸蓄水，1968年10月第一台机组发电。1960～1966年坝址的泄流条件如图3-2示。

图3-2　滞洪期坝面溢流示意图（下游立视）

工程的左部由纵向围堰及上游围堰挡水，围堰顶部高程为126m，枯水期由右部12个导流底孔泄流，导流底孔底部高程与河床高程相近，为86～91m。汛期水位在100m以下时，则由12个导流底孔泄洪；水位超过100m时，则由12个导流底孔及右岸坝面溢流，溢流坝面高程为99.6～100.6m。溢流坝面宽216m，原坝址处天然河道100m高程河面宽约670m左右，过流宽度束窄450m左右。1967年随着溢流坝面的上升及导流底孔的逐渐封闭，其坝址处的水位与流量关系发生变化，因此1967年汛期滞洪期的水流条件相应改变。

（2）滞洪期坝址的水流特点。滞洪期由于围堰的壅水作用，使得上游近坝河道的水位与流量关系较天然情况有明显的变化。图3-3为坝址上游1.84km干流上的汉淤2水文断面的水位与流量关系线。滞洪期同流量的水位比天然河道时明显增高，其同流量条件下两曲线的纵向距离即为壅水高度，各级流量条件下的壅水高度列于表3-3。

图3-3　滞洪期与天然河道水位与流量的关系

表3-3　滞洪期坝址断面各级流量的水位抬高值

由图3-3及表3-3知，在丹江口水库滞洪期内，入库流量越大，水位抬高值也越大。由于水库的滞洪作用，使得坝址上游1.84km处的汉淤2断面的水位及比降也发生明显的变化。汉淤2水文断面的水位比降变化关系图表明（图3-4），当只有导流底孔泄流时，其比降较大，随着滞洪作用的增大，比降逐渐变小，直至库水位相当于溢流坝面高程100m时，其比降最小，然后随着溢流坝面泄洪量增大，水位增高，比降又随之增大。

丹江口水库在滞洪期内，由于坝址壅水泄洪条件的变化，滞洪水库的调蓄效果已十分明显，例如1964年10月5日，入库流量达32100m3/s，相应坝址水位115.63m，而黄家港出库站相应流量只23400m3/s，削减洪峰27.1%，又如1965年7月14日，入库洪峰流量21800m3/s，相应坝址水位111.18m，而出库流量只16600m3/s，削减洪峰23.9%。

2.滞洪期坝址处输沙过程的变化

滞洪期坝址处输沙过程有明显变化。由于水库的滞洪作用，坝址断面的输沙过程也相应的发生变化，根据黄家港1960～1967年实测资料统计，径流量和输沙量的年内分配如表3-4。与表3-1、表3-2比较径流量的年内变化，在枯水季节11月至次年5月变化不大，主要变化在7～10月大汛期。其中7～8月份的径流量占全年的百分数分别由24.5%和18.0%减小为15.8%和9.9%，而9～10月份则由12.1%和7.4%增加为19.4%和13.8%，充分表现滞洪水库的滞洪特征。输沙量年内分配过程的变化，则是从9月起至次年5月输沙量百分数都普遍增加，而6～8月三个月则减少，说明水库在滞洪时发生大量的淤积后，又经历消落期的缓慢冲刷。

3.滞洪期水库的特点

滞洪期水库的回水范围，汉江干流可达坝址以上75km的石灰窑；丹江可达41km的巡路口。

图3-4　滞洪期坝前汉淤2断面水位—比降关系

滞洪水库最显著的特点是没有常年回水段，整个库区只相当于蓄水水库的变动回水区，因而与变动回水区一样具有水库与河道的两重性。当入库流量大时，坝址处水位壅高，表现为水库，而当入库流量小时，坝址壅水消失后则表现为天然河道，与水库建成后的变动回水区十分相似。

表3-4　滞洪期黄家港站径流量与输沙量的年内分配

4.滞洪期水库水流挟沙能力的观测研究

在滞洪期内，其入库水沙除了受坝址固定的泄流条件起壅水作用外，其12个导流底孔及坝面溢流仍为自由畅流形式。由于滞洪水库的库容小（回水距离短，淤积库容较小），因此，下泄的水量大部分仍是浑水。为了弄清滞洪水库的挟沙能力，长江水利水电科学研究院（现为长江科学院）与丹江口水库实验站（现为汉江水文水资源勘测局）合作，于1963～1965年对丹江口水库滞洪期的水流挟沙能力进行了观测研究。观测研究河段布设在汉江干流库区，选择滞洪期近坝淤积断面中的汉淤6（距坝10.5km）和汉淤2断面（距坝1.84km）两个断面作为水流挟沙能力观测的进出口基本水文断面，观测河段长8.7km。又在观测河段内增设汉淤5—1断面作为辅助水文断面，上述3个断面作为基本的水力泥沙因子观测断面。观测各断面的水位、流量、输沙率、悬移质级配、床沙级配、水温及比降7个项目，并在输沙量较大的洪峰期内，在汉淤6及汉淤2，或汉淤6和汉淤5—1断面上作同步的水流挟沙能力观测，也即是上、下两个断面同时进行7个项目的水力泥沙因子观测。对汉淤2（出口断面）还同时进行3年的水位、流量及输沙量的全过程观测。3年内其施测水力泥沙因子断面276次，取单沙788次，其中有17次为同步水流挟沙能力测验。

在丹江口水库滞洪期水流挟沙能力的公式探讨中，鉴于水库淤积过程中，天然河道中通常被称为不参加造床的冲泻质泥沙同样参加水库淤积造床，因此，丹江口水库实验站王玉成等采用张瑞瑾提出的水流挟沙力公式形式［9］，用逼近法导出了丹江口水库滞洪期的水流挟沙能力公式：

式中：ρ含为断面全部泥沙的挟沙能力；v为断面平均流速；H为断面平均水深；ω为泥沙沉速。

其后长江科学院河流研究室提出了具有不平衡输沙性质的公式：

式中：ρ进、ρ出分别为进、出口断面的平均含沙量；ρ0为用式（3-1）计算出的水流挟沙能力；m为综合系数；l为进出口断面间距；e为自然对数。

用丹江口水库17次同步水流挟沙能力实测资料对式（3-2）进行了验证计算，结果式（3-2）比式（3-1）更符合丹江口水库滞洪期水库淤积规律。此项工作为以后蓄水期的不平衡输沙观测与研究提供了基础，并认识到水库泥沙淤积的基本规律是库区不平衡输沙规律。

图3-5　汉淤2断面1963年汛期入库流量与冲淤面积变化的过程

（四）滞洪期水库泥沙的淤积

1.滞洪水库泥沙冲淤的过程

滞洪水库在滞洪壅水时，具有水库淤积的属性，当滞洪消失后（即非滞洪期），则具有天然河道的冲淤属性，因此，滞洪水库具有水库与河道的两重性。根据丹江口水库坝上游汉淤2水文断面在洪峰过程中实测的断面冲淤变化，并结合汉江库区沿程断面淤积变化的实测资料分析，在一个入库洪峰的起涨与消失过程中，滞洪水库具有明显的三个相应的冲淤变化过程（图3-5）。

（1）当入库洪峰开始起涨阶段，沿程处于冲刷过程（称为充水冲刷过程），汉淤2断面在此阶段面积也明显冲刷增大。

（2）当入库洪峰进入到滞洪壅水阶段时，则沿程随着回水上延，出现沿程淤积过程（可称为滞洪淤积过程），汉淤2断面由冲转淤，面积明显减小。

（3）当入库洪峰处于落峰退水阶段时，则沿程又出现了退水冲刷过程（称为消落冲刷过程），汉淤2断面在落峰期由淤转冲，面积又明显冲刷增大。根据沿程实测资料分析，在退水冲刷过程中，同时又出现了两种冲刷现象，一是随着回水末端下移，自上而下的沿程冲刷现象；另一种是向上游的溯源冲刷现象，这两种冲刷是处在同一阶段的双向冲刷过程。以上3种冲淤过程加上枯水期冲刷，滞洪水库年内有4个冲淤变化过程，即充水冲刷过程、滞洪淤积过程、消落冲刷过程和非滞洪期的枯水冲刷过程。上述4个冲淤过程是先后相继出现的周期性冲淤过程。

表3-5　滞洪期汉江库区1963年洪峰过程中的冲淤量

为了进一步阐明上述4个冲淤过程，在不同洪峰条件下对滞洪淤积所起的作用，以1963年两个实测洪峰过程的冲淤量为例列于表3-5。从表中可看出以下3点。第一，充水冲刷过程中，1号洪峰为独立洪峰，在洪峰起涨过程中能起到部分排沙作用，但排沙量较小，其原因是洪峰到达坝址时很快转变为滞洪淤积。2号洪峰为复式峰，因水库有前期壅水，出库站未反映出充水冲刷量，但沿程的充水冲刷是客观存在的。充水冲刷是个上冲下淤的过程，水流按自身的挟沙能力将水库内的前期淤积物自上而下的搬移。前期库水位越低，入库流量越大，则沿程充水冲刷作用也越大，排出库外的泥沙也越多。第二，滞洪淤积过程取决于入库来水来沙及壅水坡降，入库流量越大，坡降越小，则淤积作用也越大。2号峰的入库流量大，滞洪淤积量比1号峰多。第三，消落冲刷过程对滞洪水库排沙作用最大，远大于充水冲刷及枯水冲刷效果，2号峰12d的消落冲刷量达2444.0万t，为当年枯水期181d的总冲刷量197.0万t的12倍，排沙量占2号峰滞洪淤积总量3364万t的73%。2号峰过程中冲淤相消后库内淤积仅920万t。由此可见，滞洪水库在洪峰过程中的冲淤变化是很大的。

2.滞洪水库的淤积纵断面和横断面

（1）纵剖面的塑造特点。丹江口水库1960～1966年为坝址泄流条件不变的滞洪期，1967年溢流坝面已逐渐升高，导流底孔也相继封闭，直至1967年11月，12个导流底孔全部封闭，水库进入蓄水运用阶段，已属另一种滞洪壅水条件。根据汉江库区滞洪期淤积实测资料，选择1960年4月、1965年3月、1967年1月沿程深泓纵断面点绘于图3-6。从图中可看出，1965年3月与1967年1月的沿程纵断面，已属汉江库区滞洪期的平衡纵断面，沿程虽仍有推移质冲淤交换，但纵断面总的变化已不大。图3-6中滞洪淤积纵断面的形态表明库区内形成一个具有一定淤积厚度的线性带状淤积体。滞洪水库河槽淤积纵断面为具有一定淤积厚度的带状纵断面形态，而不是锥形淤积体，其原因有三：第一，汉江库区滞洪期的入库深泓点高程为天然河道高程，且其出库深泓点为坝址导流底孔高程，也是天然河床高程，因此，两头的进出库天然河床高程控制了整个滞洪期淤积纵断面的塑造。如图3-6中，1967年1月与1960年4月的纵断面相比略显淤积，1967年1月的平衡纵断面更接近两头天然河床高程的线性淤积纵坡降。第二，滞洪水库没有常年回水区及死库容，不具备形成三角洲及锥形体的淤积条件。第三，滞洪水库的平衡淤积库容很小，年内大部分时间属天然河道，且年内经常受到充水冲刷、消落冲刷及枯水冲刷的作用，主河槽在滞洪期的排沙能力也越来越大，主河槽内不可能产生大量的淤积。

图3-6　汉江库区滞洪期深泓纵断面的变化

（2）横断面的淤积塑造特点。在汉江库区1960年4月、1965年3月、1967年1月实测的淤积断面资料中，选择汉淤1、汉淤3、汉淤11、汉淤23的4个断面的横断面资料点绘于图3-7，并结合其他测次的实测断面冲淤变化过程分析，汉江库区滞洪期横断面塑造具有下列两个特点：第一，沿程横断面的主河槽普遍淤积，因受两头进、出库河槽的天然河床高程所控制，因此，主槽的淤积厚度不大，见图3-6示。第二，沿程横断面淤滩为主，其边滩塑造大致是自上至下沿程增大。在距坝20km范围内，即是汉江库区滞洪期的重点淤积区。在重点淤积段内，如图3-7的汉淤1断面是距坝0.72km的顺直河段横断面，其两岸均淤积成大边滩，又如图3-7的汉淤3断面，是距坝3.28km的弯道断面，其右岸淤积了一个很大的凸岸边滩。上述两个近坝断面的淤滩面积远大于淤槽面积，其滩槽宽度远比该断面的枯水河宽大，滩面淤积厚度分别达12～11m，滩、槽差达10m左右。但沿程的淤滩面积自坝前向上游逐渐减小。如图3-7距坝22.71km的汉淤11号断面，其淤滩厚度只5m左右，越向上游厚度越小，到距坝58.9km的汉淤23断面边滩已属微冲微淤。

综上所述，滞洪水库的纵横剖面塑造具有水库与天然河道冲淤的两重性，其边滩大量淤积，且其边滩的淤积面积和厚度都自坝址向上游逐渐减小，沿程的淤积量分布似呈锥形，但不是呈锥形体形态，这是滞洪水库淤积属性。而其顺直段两岸淤滩，弯道凸岸淤滩，沿程主槽淤积较少等属天然河道的冲淤特点。

图3-7　汉江库区滞洪期横断面的变化图

3.滞洪水库的淤积量

（1）输沙量法（包括悬移质输沙和推移质输沙）的淤积量统计。由于汉江库区支沟众多，必须首先弄清支沟（即区间）来沙量。根据汉江干流的入库控制站白河、支流堵河控制站黄龙滩、支流丹江的控制站白渡滩站，以及坝下游6km的黄家港出库站等4个水文站建库前1953～1959年同期实测输沙资料，求得建库前悬移质输沙区间来量占入库来量的16.5%。根据上述4个进出库站的实测悬移质输沙量，并结合考虑区间来沙量，将1960～1967年滞洪期泥沙淤积量统计列于表3-6。表中序号1为白河、黄龙滩和白渡滩站实测的悬移质输沙量总和乘1.165系数得出。由于出库站黄家港位于坝下游6km，其区间冲刷量根据1960～1968年6月地形法实测计算，该区间共冲刷1170万m3，扣除400万m3的建筑砂、石骨料开采量，则净冲770万m3，按1.4t/m3容重计，则区间冲刷1077万t，占同期黄家港站出库悬移质总输沙量的1.85%，将黄家港站每年的输沙量扣除此量后即得到坝址处的出库悬移质输沙量（即表3-6中序号4）。由入库悬移质输沙量减坝址处的出库悬移质输沙量即可得到各年库区的净冲淤量。从表3-6中序号5可知，滞洪期丹江口库区悬移质淤积量为15196万t。1960～1965年汉江库区滞洪期每年粒径大于0.2mm的推移质平均淤积563万t^[2]，则滞洪期8年入库推移质共淤4504万t，1960～1967年滞洪期丹江口库区悬移质加推移质共淤积19700万t，其中悬移质淤积量占77.1%，推移质淤积量占22.9%。

表3-6　丹江口水库滞洪期输沙量法淤积量的统计表

随着滞洪淤积相对平衡，滞洪水库悬移质的排沙比明显增大，也即淤积百分数逐年明显减小。库区淤积百分数按下式计算：

式中：λ为区段间悬移质淤积百分数；S0、Sn分别为进出口断面的同时段悬移质输沙量。从表3-6中序8知，1960年的库区悬移质淤积百分数为35.3%；而1964年入库输沙量比1960年约大1倍，但淤积百分数只12.7%；1965年与1960年入库输沙量相近，但1965年淤积百分数仅为8.3%。上述各年的淤积百分数逐年明显减小，说明滞洪水库的淤积也渐趋相对平衡。

（2）断面法的淤积量统计。滞洪期1960年4月～1968年4月，汉江库区和丹江库区用断面法统计的淤积总量为12372.9万m3，其中汉江库区共淤10047.2万m3，占淤积总量的81.2%，且实测资料表明滞洪期内汉江库区淤积量主要分布在距坝38km的近坝狭谷库段内，该段淤积量占汉江库区总淤积量的80%以上。同期丹江库区淤积2325.7万m3，占淤积总量的18.8%。根据丹江口水库汉江库区共8条主要支流（沟）淤积情况调查估算，汉江库区1960～1982年支沟淤积占入库沙量的4.6%。由于滞洪水库回水河段短，库容小，但支沟众多，且其滞洪淤积量均是干流倒灌淤积，又因滞洪期的淤积断面都布设在干流。因此，如滞洪期的支沟淤积量按入库输沙量的3%计，则滞洪期支沟淤积量为2100万t，折合体积为1500万m3，则滞洪期干支流总淤积量为13870万m3。又因滞洪期内1967年初河槽的卵石、砾石已推移至坝前，1966年又是枯水年，两岸淤滩的细颗粒泥沙均为较密实，因此，淤积物平均容重按1.4t/m3计，则滞洪期8年由体积法转换输沙量法的淤积总量为19418万t。

从上述输沙量法和断面法得出的库区淤积量相比，两者虽采用不同的测验方法施测，但两者总量相差甚小，输沙量法测算总量为19705万t，而断面法同期总量为19418万t，两者的误差为1.5%。(www.xing528.com)

4.滞洪水库淤积的相对平衡

丹江口水利枢纽的施工期较长，自1960～1966年共7年的时间，其坝址滞洪条件基本未变。由于滞洪水库具有水库与河道的两重性，滞洪期较长，必然会出现淤积的终止而达到相对平衡。滞洪水库由空库淤积转入到相对平衡具有下列3个不同阶段。

（1）第一阶段为悬移质细粒泥沙淤积阶段，即由空库淤积到纵横剖面的定型阶段。汉江库区此阶段自1960～1964年共经历5年的时间。由汉江库区沿程主槽内的淤积物级配变化可知（表3-7），从1960～1963年4月止，汉江库区距坝16.1km的主槽内淤积物粒径大于0.25mm的仅占2.4%～9.0%，在长52km的库区主槽内淤积物粒径大于0.25mm的仅占2.4%～34.5%，滩地淤积物粒径更细，可见库内经过3年多的淤积后，主槽内仍绝大部分为粒径较细的淤积物。

表3-7　汉江库区滞洪期沿程主槽淤积物的级配变化

（2）第二阶段为悬移质输沙相对平衡阶段。此阶段从1965年2月～1966年2月止，只1年时间。此阶段内，虽然不同的入库来量有不同的滞洪条件，其相应的四个冲淤过程的冲淤强度也不同，沿程纵、横剖面仍产生一些冲淤调整，但从整个库区淤积而言，已不再发生明显的累积性淤积。汉江库区1965年3月～1966年2月沿程实测的累积冲淤量统计于表3-8。从表3-8中知，汉江库区自坝址至距坝44km的主要淤积区内，1965年3～10月沿程的汛期累积淤积量为178.8万m3，而1965年10月～1966年2月沿程同库段的枯季累积冲刷量为178.9万m3，两者沿程淤冲累积量基本相等。表明当滞洪水库进入到悬移质输沙相对平衡后，虽然沿程汛期淤积和枯季冲刷，其冲淤的变幅仍较大，但从全年的沿程累积淤积量变化看，则汛期的淤积量与枯季的冲刷量基本相等，汉江库区滞洪期悬移质输沙相对平衡属于年内冲淤变幅较大的动平衡。在这一阶段中，其河槽组成的粗化更明显，1965年2月库区沿程河槽中粒径大于0.25mm的泥沙已占总量的31.5%～94.5%（表3-7）。当进入第二阶段的初期，即1965年3月的枯水期，卵石淤积物已推移至距坝13.5km处，到1966年2月，即第二阶段后期，卵石淤积物已推移到距坝3km的河槽，且其河槽边滩也出现粒径10～20mm的卵石淤积物，沿程河槽粗化更明显。

表3-8　汉江库区1965年的沿程累积淤积量

（3）第三阶段为卵石推移质输沙相对平衡阶段。汉江库区自1967年汛前开始进入第三阶段，后由于1967年汛期坝面升高，导流底孔相继封闭，改变了1967年汛期的滞洪条件，如滞洪条件不变，则汉江库区的卵石推移质即会继续过坝下移。但第三阶段卵石推移质输沙相对平衡时间将是很长的。

上述滞洪水库3个造床过程是客观存在的，其中值得特别注意的是：丹江口水库滞洪期悬移质输沙相对平衡的时间是较短的，自1960年空库淤积至1965年，仅6年时间，悬移质输沙就达到相对平衡。

5.滞洪期泥沙冲淤对工程施工的影响在整个滞洪期内，枢纽上游虽然淤了1亿多m3泥沙，但由于水库库容大，淤积分布面广，所以在枢纽上游尚未因泥沙的大量淤积出现明显的不利影响，但由于水库的滞洪作用多少改变了河流上下游水量和沙量的年内分配过程，对下游河道河床演变的影响是显著的，将在第5章加以论述，本节仅分析其对近坝河段的影响。

图3-8　二期围堰施工前后流向变化的示意图

在滞洪时期，由于坝上游发生壅水，水流从河流上游挟带下来的泥沙大量在壅水河段淤积，水流中的含沙量锐减，以致通过坝址断面下泄的水流含沙量不饱和，从而在滞洪时造成紧靠坝址的下游河段产生强烈的冲刷；同时又由于坝址处受到施工建筑物如围堰等的约束，改变了坝址断面主流的位置，因而改变了坝下游河段的流向。在水流含沙量不饱和及主流方向改变的两重作用下，紧接坝址的坝下游河段冲淤变化较剧，影响到大坝施工石料的开采和运输。

丹江口坝址至下游黄家港河段长约6km，为由左、右两个汊道组成的分汉河段（图3-8）。在中水位（90m）以上时左、右两汊道均通流，水位在90m以下右汊断流，主流常年沿左汊通过。在1958年开始进行右岸低坝施工时，汽车可以从右岸公路直接开到羊皮滩上去采运砂石料。二期围堰施工期，坝址出流点位置移向右岸，坝下游河段主流流向由原来指向左汊转为直指羊皮滩头，使羊皮滩头处于迎流顶冲位置，同时冲刷右汊，形成水流分散、常年分流的局面，见图3-8。

由于滞洪水库没有调节枯水流量的功能，当枯季到来之时，坝上游河段在滞洪时期淤高的河床逐渐被消落水流冲刷，泥沙被挟带到坝下游，因而加大了下游河道水流的含沙量，从而产生枯水淤积。于是在滞洪期，坝下游近坝河段形成了汛冲枯淤的周期性冲淤变化。这种周期性冲淤变化对大坝施工产生了明显的不利影响。据1965年现场调查，自从右汉被冲深之后，大坝施工所用砂石骨料主要取自羊皮滩洲头，由运料船只通过左汊道运到左岸码头。由于河段发生枯季淤积，造成左岸卸料码头被淤死和左汊航道的淤塞，影响了正常运料。这是施工期间出现的主要泥沙问题。

（五）蓄水期水库泥沙的淤积

丹江口水库自1968年蓄水运用至今已34年，长江水利委员会汉江水文水资源勘测局对水库淤积的观测与研究工作至今也已34年。现将丹江口水库的调度运用和水库淤积观测与研究的主要成果分述如下。

1.水库调度运用的概况

图3-9　丹江口水库1968～1985年坝前月平均水位的过程线

丹江口水利枢纽原设计正常蓄水位170m，坝顶高程175m。1965年将原方案改为两期施工方案，初期规模正常蓄水位155m，坝高162m，电站装机容量90万kW。枢纽的水利任务是以防洪为首要任务，其次是发电、灌溉、航运及养殖。1975年根据兴利要求，将初期工程的蓄水位提高至157m。正常蓄水位157m时，相应库容为174.5亿m3，初期年引水15亿m3时水库死水位139m，其相应库容72.3亿m3，调节库容为102.2亿m3，调节系数为0.27，因此，属不完全年调节水库。其年内调度模式为：“根据分期洪水制定分期防洪限制水位，6月21日至8月20日防洪限制水位为149m，8月21日～9月30日防洪下限水位为152.5m，10月1日以后，允许逐渐充蓄至正常蓄水位157m。5月初至6月底水位强迫消落至149m”^[3]。丹江口水库1968～1985年坝前月平均水位过程如图3-9示。丹江口水库1968～1997年共计30年的水库调度运用具有如下特点。

（1）1968～1969年两年为水库初期蓄水的试用阶段，坝址最高蓄水位分别为139.48～145.15m，且这两年的坝址发电水量（一台机组）及弃水量分别为437.85～200.74亿m3（其中包括闸门启闭运用试验弃水量）。

（2）正常蓄水运用期共16年，占30年总运用期的53.5%，其中1983年是特大水年，该年入库总径流量达752亿m3，年内出现“83·8”、“83·10”两次特大洪峰，“83·8”洪峰的入库最大流量33600m3/s（8月1日）、“83·10”洪峰的入库最大流量为34300m3/s（10月7日），由于下游防洪需要，相应坝址水位为160.07m，超过正常蓄水位3.07m。该年的入库总水量、洪峰最大流量及坝址最高蓄水位值，都是丹江口水库运用至今之最。

（3）低于139m的超低水位运用期共12年，占30年运用期的40%。12年内共计超低水位运用达1614d，其中坝址水位最低为131.28m（1979年4月15日），比设计低水位139m还低7.72m。超低水位运用天数最少是1982年只7d，最多是1977年共超低水位运用294d。据1973～1979年共7年时间统计，共超低水位运用1127d，其中汛期出现超低水位运用天数492d，占43.7%。1977～1979三年连续枯水年，其超低水位运用天数分别为294d、274d、196d，三年共计764d。1974年还出现两超现象，该年由于下游防洪需要，最高蓄水位157.7m（10月21日），超蓄0.7m，而汛初又出现超低水位运用。由于丹江口水库调节库容小，大水年弃水量大，如1983年入库总径流量752亿m3，净弃水量就达378亿m3，相当于坝址多年平均径流量379亿m3。

2.水库冲淤的特点

蓄水运用以后，由于坝前水位受人工控制，从而也控制了入库水沙的输移条件，水库的泥沙冲淤也就由坝前水位所控制。坝前水位的升降过程，反映了水库两个不同的阶段：当入库流量大于出库流量时，库水位上升，为入库洪峰的充水阶段；当入库流量小于出库流量时，库水位下降，为库水位的消落阶段。两个阶段在水库沿程会产生两种不同的冲淤特点，在充水阶段中，入库洪峰在沿程可产生充水冲刷和充水淤积两种不同的冲淤过程；在库水位下降的消落期内，回水末端以上沿程又会产生消落冲刷过程。对于上述三种不同的冲淤过程及其特点作如下归纳。

（1）充水冲刷的特点。

1）充水冲刷在沿程呈上冲下淤现象，如表3-9中序号1和序号2所示。表中以汉江库区油房沟水文站（距坝117km）作为多年平均库水位的常年回水区与变动回水区的分界点（下文同）。表3-9表明：在两个入库洪峰起涨的坝前水位相近的条件下，入库流量越大，充水冲刷的量也越多，则进入常年回水区的沙量也越多，如表3-9中，序号2的入库流量大于序号1，所以序号2在该次洪峰中，油房沟水文站以上的变动回水区冲刷512.3万t，比序号1冲刷量大。序号2充水冲刷量占该次入库来沙量1460.2万t的35%，显示出充水冲刷的强度较大。实测资料还表明：坝前库水位越低，被冲刷区前期淤积量越多，入库流量越大，则充水冲刷的量也越多，进入常年回水区的沙量也越多。

2）充水冲刷的强度随着沿程回水影响的增加而减弱，直至消失。入库洪峰起涨时坝前水位越高，则充水冲刷的部位也越靠上游；坝前水位越低，则充水冲刷的部位也越靠下游。如表3-9中序号1、序号2因入库洪峰的坝前起涨水位都较低，因此，油房沟站以上显示出冲刷。而表3-9中序号3、序号4，则由于两次入库洪峰的坝前起涨水位都较高，回水末端远超过油房沟水文站，因此，这两次洪峰中，充水冲刷部位在变动回水区上段范围内，油房沟站以上的变动回水区也为淤积。

3）充水冲刷有时发生滩、槽全断面冲刷现象。如变动回水区下段距坝141.84km的汉库46断面，其凸岸边滩在1983年10月坝前水位160.07m的大水中，凸岸滩顶淤高2～3.5m，但在1984年恢复正常水位运用后，滩顶又被普遍刷低了2～3.5m。

表3-9　汉江库区坝前水位与入库洪峰的沿程冲淤量分布

（2）充水淤积的特点。入库洪峰的充水淤积分布受坝前水位所控制，同样的入库流量及输沙量，坝前水位高，则相应的淤积部位也较上；坝前水位低，则相应的淤积部位也较下，见表3-9中的序号1、序号2所示。由于这两次入库洪峰的起涨水位低，因此，这两次洪峰的淤积量都分布在油房沟站以下的死库容内。而表3-9中的序号3、序号4，两次入库洪峰都远大于序号1和序号2，但由于起涨水位高，变动回水区的回水影响大，因此，这两次洪峰的淤积部位较上，有一部分来沙淤在变动回水区内。

充水淤积与充水冲刷都处在同一坝前水位上升过程中，在沿程不同的库段上就会出现不同的冲淤过程。图3-10为1973年9月洪峰中油房沟水文站在不同时段中的冲淤过程。因起涨时库水位已达147m，该站已受10余m的回水影响，所以先出现充水淤积，直至峰顶附近才出现充水冲刷，峰尾因回水影响更大，入库流量减小，又出现充水淤积。因此，沿程不同的库段受坝前起涨水位不同，入库洪峰大小不同等影响，其冲淤过程也不同。但对每一个坝前水位的上升过程和入库来水来沙条件下，其沿程的冲淤分布总体可分成三段：上段是冲刷段；中段是冲淤交替段；下段是单向淤积段。具体冲淤库段的划分取决于入库来量的大小及坝前水位的高低。

在同一个洪峰的充水冲刷与充水淤积中，悬移质与床沙级配的沿程分选都较明显。图3-10是常年回水区上段油房沟与神定河两个水文断面的悬移质和床沙变化过程，两断面相距24.6km。冲刷时沿程悬移质与床沙颗粒级配都变粗，淤积时两断面的两者颗粒级配都变细，但峰后的淤积颗粒级配要较峰前粗。

（3）消落冲刷的特点。坝前水位下降的过程中，回水末端随之下移，末端以上库段恢复为天然河道。由于前期淤积河槽的坡降不能适应末端恢复为天然河道的坡降，因此，末端以上河段在恢复为天然河道的过程中，产生了沿程的消落冲刷过程。

由于枯水来量小，所以消落冲刷是水流归槽的冲刷过程，冲槽不冲滩。消落冲刷沿程呈上冲下淤的形式，上冲主要是冲刷前期宽阔段或浅滩段的前期淤积物，下淤主要是粗颗粒泥沙在狭谷或弯道深潭内淤积，其余的泥沙则随着回水末端下移，似“滚雪球”式堆积在当时的回水末端河段内。由于回水区水流流速小，输沙能力小，无法将泥沙输走，特别是在超低水位运用条件下，会在末端库段产生泥沙淤积的碍航现象。消落冲刷过程中沿程不断的呈淤粗冲细的泥沙交换过程，使沿程泥沙分选明显。

消落期坝前起始水位越低，所对应库段内的前期淤积量越多，则库水位的消落变幅越大，消落冲刷的量也越多，如1972年10月～1973年5月消落期，坝前水位由147.40m下降至133.76m，下降幅度13.64m，该次消落冲刷仅堆积在当时回水末端附近（距坝92～104km）就达625.6万m3。而1979年12月～1980年5月，坝前水位由156.40m下降至144.66m，下降幅度11.74m，但该次消落冲刷量堆积在回水末端仅36.32万m3，其原因是前者对应的消落库段为重点淤积区，后者的消落库段对应在卵石、粗沙库段内，前期淤积量较少。

变动回水区内某一库段在恢复天然河道的过程中，都会经历一个先淤后冲直至相对平衡的过程，也即需经历一个堆积、搬运、冲刷直至相对平衡的过程。但消落冲刷的泥沙输移速度滞后于库水位下降速度。

综上所述，汛期大小洪峰不断出现，坝前水位也随之升降频繁，回水末端也随之上提下移频繁，因此沿程年内的冲淤变化也比较复杂，但年内沿程周期性的冲淤过程仍可分为库水位上升时的充水冲刷、充水淤积和库水位下降时回水末端以上的消落冲刷3个过程。随着坝址库水位的不断升降过程，这3个库区沿程的冲淤过程也相应的周期性、循环连续出现，充水冲刷后紧接是充水淤积，充水淤积的末期库位下降时又是消落冲刷过程，消落冲刷末期又是充水冲刷和充水淤积；消落冲刷的泥沙堆积在回水末端下游；由充水冲刷继而向死库容搬运，充水淤积期河槽中的淤积量又由消落冲刷向下游搬运。

图3-10　油房沟站洪峰中的输沙量及级配变化（1973年9月）

（4）滞洪期与蓄水期冲淤的特点比较。滞洪期与蓄水期水位与流量关系不同。滞洪期水库因其无固定的常年回水区，坝址处入库洪峰的滞洪壅水及泄流在不变的施工条件下是固定的。因此，其坝址处仍有相应的水位与流量关系，见图3-3示。蓄水期水库的泄量与水位受枢纽调度控制，水位与流量间没有固定的相关关系，如图3-10示，在坝址充水阶段，整个入库洪峰的涨落全过程，坝前水位上升，且在洪峰下落入库流量最小时，其坝前对应的水位值最高。因此，蓄水期水库的水位与流量没有规律性的相关关系。

滞洪期水库的充水冲刷、滞洪淤积和消落冲刷3个连续过程都反映在同一个洪峰过程中，洪峰过后又是天然河道的枯水冲刷过程；蓄水期水库的上述3个冲淤过程反映在坝前一个水位升降过程中沿程的冲淤过程。由于蓄水期水库在一个水位上升的充水期内，包含了整个入库洪峰涨落的全过程，又因落峰期坝前水位仍在上升，因此，落峰期沿程仍处在充水淤积阶段内。

由上述滞洪期与蓄水期冲淤比较可知，滞洪期水库的3个冲淤过程均处在同一个入库洪峰过程内，而蓄水期水库的3个冲淤过程则反映在坝前一个水位升降的过程内，也即滞洪期水库的消落冲刷和枯水冲刷两种冲刷只相当于蓄水期水库的消落冲刷过程，但前者冲刷的泥沙排出库外，后者冲刷的泥沙则堆积在回水末端以下的库区内。

3.库区淤积分布

丹江口水库1960～1994年全库区泥沙淤积量及其分布情况列于表3-10，1960～1994年、1968～1994年汉江库区的淤积量和沿程分布列于表3-11。考虑到丹江口水库的库容是从1960年实测库区地形图量取的，为资料的统一起见，丹江口水库的淤积量及分布也从1960年滞洪期开始统计。从表3-10和表3-11可看出，丹江口水库淤积有如下4个特点。

表3-10　丹江口水库1960～1994年的泥沙淤积分布

表3-11　汉江库区的沿程淤积分布

（1）汉江库区淤积多，丹江库区淤积少。丹江口水库是丹、汉两库的并联水库，自1960～1994年共35年的水库淤积总量为14.077亿m3，占蓄水位157m以下总库容的8.1%，其中汉江库区同期共淤11.377亿m3，占同期全库总淤积量的80.8%；丹江库区同期共淤2.7亿m3占全库总淤积量的19.2%。自1968～1994年蓄水运用27年来，全库共淤12.822亿m3，占库容的7.3%，其中汉江库区共淤10.355亿m3，占同期全库总淤积量的80.8%，占汉江库区总库容的11%；丹江库区同期共淤2.467亿m3，占同期总淤积量的19.2%，占丹江库区总库容的3.7%。

（2）在丹、汉两个库区内，也是干流库区淤积多，支流库区淤积少。从表3-10中知，1968～1994年蓄水期内，汉江库区共淤10.355亿m3，其中汉江干流库区同期共淤9.231亿m3，占汉江库区总淤积量的89.1%；汉江库区支流众多，表3-10中支流库区淤积量是采用1982年对12条较大支流现场勘测数据1.124亿m3，占汉江库区总淤积量的10.9%。丹江库区同期共淤2.467亿m3，其中干流库区共淤2.129亿m3，占丹江库区总淤积量的86.3%；同期支流库区淤0.338亿m3，占13.7%。

（3）常年回水区淤积多，变动回水区淤积少。从表3-11中知，汉江库区总长177.4km，自1968～1994年蓄水运用27年来，共淤9.231亿m3，其中常年回水区长117.1km，共淤8.791亿m3，占汉江库区总淤积量的95.2%；变动回水区长60.3km，同期仅淤0.44亿m3，占汉江库区总淤积量的4.8%，且其变动回水区中、上段长33.4km的库尾段内，自1968～1994年蓄水运用27年来呈冲刷状态，上段冲刷较多，中段略有冲刷。20世纪80年代，汉江库区的纵向淤积分布受坝址防洪限制水位152.5m所控制，相应的回水末端即为距坝159.5km的汉库52断面，该断面以上为冲刷，以下为淤积。因此，将汉库52—汉库58相应水位152.5～157m的库段划分成变动回水区上段。在正常水位运用期，由于受上游干流石泉水库下游河道冲刷影响，上段属微冲段，1983年特大洪水期，坝前水位超高运用至160.07m，该段略显淤积，如表3-11示。但1984年后恢复正常水位运用期，该段又恢复为冲刷库段。中段1988年前为淤积库段，淤积量不大，当1986年后变动回水区悬移质输沙达到相对平衡后，继而在推移质输移过程中床面的粗化，加上1989年12月上游干流安康水库运用后坝下游冲刷的影响，使该段也略显冲刷。

（4）汉江库区沿程淤积分布总趋势是宽阔段淤积多，狭谷段淤积少，见表3-11示。

4.汉江干流库区淤积的纵向和横向分布形态

（1）纵向淤积分布形态。水库淤积纵向分布形态通常分为3种类型：三角洲型、锥体型和带状分布。一般来沙量较小的正常蓄水水库，首先由带状淤积开始，然后发展成三角洲型，最后以锥型体告终，但需很长的时间。决定水库形成哪种型式纵断面的条件主要是水库地形、来水来沙状况和水库调度运用方式3个因素所决定。丹江口水库汉江干流库区蓄水后纵向淤积分布长达160km左右，从蓄水时起到1986年淤积纵断面如图3-11所示。水库虽然已经历了近20年的淤积，但从图形上看，淤积纵断面尚未定型，没有明显的三角洲淤积形态，不呈带状，也不是锥体形淤积，而是形成一种独特的不连续纵断面。显然这是一种暂时具有过渡性质的纵断面形态。形成这种特异纵断面的原因主要有以下3点。

1）水库地形的影响。与丹江库区或别的水库比较，汉江干流库区的地形变化复杂，属于狭谷河道型和宽阔湖泊型兼有的水库，库区平面形似葫芦状，两大库区（开阔段）之间由狭谷河段所连接，两个库区各自又宽窄相间，似“藕节状”。局部地形对纵向淤积分布的影响非常明显，例如在距坝约75km和100km有石灰窑、小西关两个狭谷河段，狭谷内最窄的断面形成卡口，在卡口上下游河谷开阔，一旦壅水，流速骤减，粗颗粒的泥沙大量落淤，待水流通过狭谷河段时，含沙量已经不饱和，挟沙能力大增，因而造成卡口河段不但不会产生淤积，有时甚至发生少量的局部冲刷，如上述的石灰窑及小西关处冲刷，使纵向淤积形态不连续。

图3-11　丹江口水库汉江干流库区1967～1986年的淤积纵断面

由于库区地形宽阔与狭谷相间，宽阔库段流速锐减，水流挟沙能力弱，故泥沙大量的淤积，而狭谷库段水流流速较大，挟沙能力相对较强，加上经过上游宽阔段淤积后，水流中含沙量的饱和度已大为减小，故狭谷库段淤积较少甚至不淤。上述两个卡口河段，只有在枯水消落期，小流量的超低水位运用条件下，在恢复天然河道的过程中，上述两个卡口河段才可能产生淤积。2000年枯季，石灰窑河段退入天然河道后，产生了大量回淤。图3-12是汉江库区沿程水面宽度和淤积面积沿程变化图，可见淤积量沿程变化很不均匀，说明丹江口水库不能形成均匀的带状淤积分布。

图3-12　汉江干流库区水面宽度与淤积面积的沿程变化

2）库容的影响。丹江口水库具有一定的调节库容和死库容，水库运用10多年来，库内淤沙总量尚不及总库容的10%，泥沙比较集中淤积的库段（常年回水区上段）距离坝区还相当远，即使在大汛期，能运行到坝前或被排到下游的泥沙数量极小，仅占水库来沙总量的2%左右，说明在目前条件下还不可能形成锥体形淤积纵断面。

3）水库调度运用的影响。丹江口水库在正常调度运用条件下，坝前水位年变幅约为18m，根据国内外一些已建水库的经验，坝前水位变幅大，不易形成三角洲纵剖面的淤积形态，而且在丹江口水库实际运用过程中，1977～1979年连续3年遇到小水年，从黄家港站实测资料看，这3年的年径流量分别只有257亿m3、223亿m3和245亿m3。因此，在这3年中水库被迫采取超低水位运行，坝前水位大部分时间低于死水位。如图3-9，最低的运用水位低于死水位7m以上，从而加长了变动回水区的范围，回水的地点和终点都朝着大坝的方向移动，泥沙淤积部位也随之下移到水库深水区，造成泥沙淤积分布线很长，不利于三角洲的形成和发展。

从当前水库排沙量、淤积量与库容比和淤积纵剖面形态等方面看，就全库区而言，泥沙淤积还远未达到相对平衡，上游进库泥沙还将大量在库内淤积，因而目前的纵断面形态只具有暂时的过渡性质，随着泥沙继续在库内的淤积，纵断面形态还将不断发生新的变化。

（2）横向淤积分布形态。水库横断面淤积分布形态主要与断面处的壅水程度和地形两个条件有关。从丹江口水库现阶段横断面淤积分布状况看，可概化为3种类型：淤滩为主；滩槽均淤；沿横断面均匀淤积。

第一种类型以淤滩为主的横向淤积分布多出现在变动回水区和靠近变动回水区的常年回水区上段。图3-13（a）所示的断面可作为这种类型淤积分布的典型（该断面位于距坝93km处的常年回水区上段，为一个弯道断面）。出现这种淤积分布的原因，是因为断面处壅水的影响，因而水流挟沙能力减弱从而产生断面淤积。但又因断面受壅水的影响还不十分严重，水流流经断面时仍有一定的流速，同时又由于断面位置是处在弯道上，横向环流的作用尚未完全消失，故产生凹岸主槽不淤或少淤，凸岸边滩大量的淤积。

第二种类型为滩槽均淤的横断面，发生滩槽皆淤的横断面与原来断面的几何形状有关。其有两种情况：第一种情况是分汊河段的复式断面，这种断面建库前原为分汊河道，建库后由于水位抬高后，主流趋直，导致左右两汊泥沙淤积，并形成新的边滩，河床由分汊向单槽转化，如图3-13（b）所示，此种情况在丹江口库区分汊河段较普遍出现。第二种情况是宽阔断面，由于水库宽窄相间，当水流通过宽阔库段时，水流流速和挟沙能力锐减，而且在宽阔库段，两岸往往形成缓流、回流区，因为缓流、回流区的流速比顺流区更低，水流挟沙能力更小，因而造成这些区域的淤积量大于顺流区的淤积量，以致两岸形成新的边滩，改变了原来的断面形态，如图3-13（c）示。

第三种类型淤积分布表现为淤积面沿河宽均匀淤高，主要出现在常年回水区下段，如图3-13（d）。产生这种类型的主要原因是常年回水区的回水壅水高度大，水深大而流速小，因而改变了水流的输沙性质，由明渠输沙变为异重流输沙，故常年回水区下段的淤积物多数为异重流淤积物。丹江口水库尚无实测异重流淤积物级配资料，但从淤积后床沙中值粒径沿程变化看，常年回水区淤积物的中值粒径约为0.01mm左右。由于异重流挟带的泥沙粒径非常细，淤积后需经很长时间才能固结，而淤沙的固结过程是由流动状态到半流动状态再到固态逐渐转化的，在淤沙尚未转化为固态之前，因为还有一定的流动性，因而起到自动“填平补齐”的作用，故表现出淤积面呈平行淤高的形式。

图3-13　典型断面淤积分布

（a）淤滩为主的横断面；（b）汊道断面的淤积分布；（c）宽阔断面的回流淤积；（d）沿河宽平行淤高的断面

（3）床沙粒径细化。床沙粒径细化，是水库淤积必然发生的物理现象。水库床沙细化过程一般表现为两个主要特点：其一是在本河段，淤积后的床沙组成比淤积前变细；其二是由于泥沙淤积过程中分选作用，床沙粒径自上而下沿程逐渐变细。这两个主要特点与天然河流河床变化规律比较，实际上并没有本质上的区别，只不过是在水库淤积过程中表现得更加明显。

丹江口水库建库前坝上游河道属山区性河道，水流湍急，床沙粒径远比平原冲积性河流大，多数为卵石、砾石和粗沙组成且随河流水流急缓而定。不同河段床沙粒径组成如表3-12示。

表3-12　汉江上游天然河道的床沙粒径组成

丹江口水库建成后，由于入库的悬移质和推移质大量在水库回水影响范围内淤积，床沙粒径组成发生显著的细化，图3-14代表建库前后床沙中值粒径沿程变化状况，图中的两条曲线充分显示了床沙细化的两个特点。