建库后坝下游河道演变的趋势分析

除上述坝下游河道在冲刷过程中通过床沙粗化和河床比降调平两方面达到新的平衡外，在河道由冲刷至平衡的较长过程中，河道也通过河型变异、河床形态与河势调整来达到新的平衡。

（一）各类河型河道的形成和存在的条件

由于不同河型河道的形成历时久远，影响河道演变的因素错综复杂，对各类河型河道的形成和存在条件只能作定性的推断，难以作出更加细致和定量的分析。研究水利枢纽修建后坝下游河道的河型问题较为可行的途径是，根据河道现状的水沙条件和河床边界条件的实测资料进行综合对比分析，得出各类河型河道形成与存在条件。在此基础上，预测水利枢纽修建后坝下游河道河型的可能变化。

河型是冲积平原河道河床形态和河道演变规律的综合表征。从水流运动、河床形态和河道演变特点等方面分析，可以将冲积平原河道划分为单槽型和多槽型两大类。单槽型河道水流为单一的弯曲水流，河槽单一且较为窄深，河道演变一般属弯道演变形式；多槽型河道水流分汊，汊道内的水流具有弯曲水流特点，且各汊水流相互影响，河床平面外形较顺直，河槽分汊，主支汊交替消长。根据河床形态和河道演变特点，单槽型河道又分为微弯型和蜿蜒型河道，两者区别在于前者河床曲折率较小，河弯平缓，河弯发展缓慢；后者河床曲折率一般大于2.0，河弯发展过程中经常出现撇弯、切滩和自然裁弯现象，整个河段平面上呈蠕移状态；多槽型河段可分为分汊型河道和游荡型河道，两者区别在于主支汊的变形强度，前者主支汊相对稳定，主支汊易位的周期较长，后者汊道不稳定，主支汊易位频繁。

冲积平原河道是在挟沙水流与河床相互作用的漫长过程中逐渐形成的，并显示出具有一定的河床几何形态和河道演变规律的河型。河道的来水来沙条件决定于流域的气候、地形、地质、地貌等因素。河床边界条件取决于地质构造和构造运动造成的流域内河谷地貌基本轮廓，以及河道演变过程中泥沙冲淤导致的河床形态和泥沙组成变化，包括河岸的形态和土质组成等变化；人为因素对河道局部边界条件的形成也有一定作用。

研究认为，蜿蜒型河道形成和存在条件有如下3个基本方面［20］：第一，基本河槽两岸的组成物质不同于河底部分，在水流作用下，河岸的稳定性大于河底部分；第二，在水流作用下，基本河槽两岸组成物质具有可冲性和两岸河谷比较开阔，没有较密的对称式控制；第三，在较长时期内，河段床沙质输沙基本平衡；此外，滩地植被的作用以及在河床组成较细和河岸稳定性较差的蜿蜒型河道，汛期具有较小的比降，均有利于蜿蜒型河道的形成和存在。

有关长江城陵矶以下分汊型河道形成和存在条件的研究认为［21］：第一，地质构造的升降运动，两岸边界条件的不均匀性，使河床具有宽窄相间的藕节状，对汊道的发育极为有利；第二，形成稳定分汊的关键在于能否形成稳定的江心洲，由于河床冲淤基本平衡，来沙组成中有一定数量的细颗粒，前者是江心洲形成的基础，后者为江心洲的堆积与稳定创造条件；第三，长江中下游比降虽小，但流量大和变幅较小，来水过程较为稳定，水流动力轴线有规律的摆动，对支汊分流分沙有利，有利于汊道的形成和发展。

长江中下游河道基本上顺各构造单元的交界地带发育，河道水流的流向与两侧构造单元主构造线基本一致（图5-45）^[9]。新构造运动的性质，使长江中下游河谷地貌具有多级阶地、河谷形态两岸不对称性和沿程不均匀性等3个特征，分别表现为长江中下游存在6级阶地［3、13］；不少河段右岸河漫滩较狭长甚至缺失，主要是山地和丘陵，有的直接临江成为山矶和阶地；以及城陵矶以下河谷沿程宽窄相间。河道演变过程中其自身的边界条件也在不断调整，例如下荆江河道变迁越是频繁的河段，粘性土层与沙层构成的二元相河岸的沙层顶板也越高；长江中下游沿岸的众多傍岸山矶节点，也是河道在位移过程中定位的。除此之外，河道边界条件还直接受人为因素制约，例如沿岸修建的护岸工程，不同程度地改变了原来河岸的抗冲性和稳定性，并对河道演变产生一定的影响。

图5-45　长江中下游大地构造的分区图

长江中下游干流沿程各站的水沙特征值虽有一定差异，但总体比较差别不大，且有共同特点（表5-27）：年内流量变幅较小，最大与最小流量的比值为9～20；洪峰涨落平缓；年际流量变幅较小，宜昌、汉口和大通站年径流变差系数CV分别为0.11、0.13和0.15；年内水位变幅不大，为11～16m；汛期比降较小，一般为0.2‱～0.6‱；悬移质年输沙总量较大，但水流含沙量仅0.5～1.2kg/m3；河道泥沙输移以悬移质为主，其中床沙质占悬移质总量的10%～25%；推移质年输沙量仅占年总输沙量的2%左右。长江中下游藕池口至城陵矶的下荆江河段属蜿蜒型河道，城陵矶至徐六泾河段属分汊型河道，两类河型河道的边界条件有明显差别，两者的河床组成均为中细沙，但蜿蜒型河段两岸为沙和粘性土组成的二元相结构，且沙层顶板较高，沿程土质分布较均匀，抗冲性较差；分汊型河道两岸不同程度受山矶节点控制，且河岸土质抗冲性较强。下荆江属蜿蜒型河道，但位于其中部的监利河段乌龟洲汊道，为鹅头形汊道（图5-4），其河床形态及河道演变特点与城陵矶以下分汊型河道的汊道一致，其上游右岸亦为低山丘陵构成的节点控制。

表5-27　长江中下游水文泥沙的特征值

注　统计年份为1985～1981年，括号内的数字为年份。

汉江下游河段自碾盘山至武汉，全长394km，为蜿蜒型河道。其中以岳口为界，其上游碾盘山至岳口长190km河段，河道演变主要表现为河弯凹岸崩坍、凸岸淤积，以及撇弯切滩现象（图5-31），属自由发展的蜿蜒型河道；其下游岳口至武汉长204km河段，属限制性的蜿蜒型河道，历年各弯道平面形态稳定少变，仅新沟弯道曾发生自然裁弯，蔡甸弯道自然裁弯趋势已被狭颈两侧护岸工程所遏制（图5-33），马口弯道裁弯则为人工裁弯（图5-32）。岳口上下相邻两河段虽均属蜿蜒型河道，两段的水沙条件，除下段受长江水位顶托外，其他差异不大，河道演变差异却较大，原因在于下段河岸土质抗冲性较强，且为护岸工程控制，岸线相对稳定。(www.xing528.com)

长江中下游干支流河道的河型综合分析表明，各类河型河道的形成和存在是由其来水来沙条件和河床边界条件所制约的，其中水沙条件是主导因素，它在河床边界条件的形成和河道演变过程中起着主导作用，但河床边界条件在各类河型的最终形成和得以长期存在起着关键性作用。

（二）建坝后坝下游河道河型的变异及河势的调整

水利枢纽修建后，下泄水沙条件较建坝前有不同程度的改变，但坝下游河道的边界条件总体上无重大变化。根据上述各类河型河道形成与存在条件的认识，长江中下游干支流建坝后坝下游河道的河型转化为另一种河型的可能性较小，但可能由于水沙条件改变而导致原有河型发生某些变异，局部河段的河势则可能有较大调整。

丹江口水利枢纽建成后，大坝至茨河长82km河段，为山区性河道向冲积平原河道过渡的分汊型河道，建库前河床较为宽浅，支汊较多，主支汊位置历年变化不大；建库后在河床冲刷过程中，主支汊相对稳定，逐步调整为稳定性较强的分汊型河道（图5-29）。茨河至碾盘山长142km河段，建库前河床由沙夹卵石或中细沙组成，河床宽浅，支汊较多，部分河段主支汊变动频繁，为稳定性较差的分汊型河道，建库后主支汊相对稳定，洲滩合并，宽浅段深泓摆动幅度减小，个别分汊河段则由于上游河势变化而发生主支汊易位现象（图5-46）。碾盘山至岳口长190km河段为护岸工程对河势控制作用较弱的蜿蜒型河道，建坝后弯道段普遍发生撇弯切滩现象（图5-47），弯道间的长顺直段深泓发生摆动（图5-48）。岳口至武汉长204km河段为护岸工程对河势控制较强的蜿蜒型河道，建库前大多数弯道已被护岸工程控制，河势基本稳定，建库后整体河势未变，局部河势则有所调整（图5-33）。

图5-46　芝麻滩河段河势的变化

图5-47　兴隆河段河势的变化

图5-48　沙洋河段河势的变化

图5-49（a）　赣江娘娘庙滩河道的变化

图5-49（b）　赣江罗塘弯滩段的变化

赣江中下游河段为稳定性较强的分汊型河道，万安水利枢纽1990年第二期施工期蓄水运用后，河型未见发生变异，但局部河段的河势有所调整。大坝至老虎滩河段长72.5km，河道平面外形顺直微弯，两岸多为台地间有山丘，河宽500～800m，河床为沙质夹有砾石、卵石，为弯曲型河道。建库后河型未变，局部河段深泓线则有不同程度移动（图5-49）。^[10]