大坝下游冲积河流修复与保护对策研究

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1、大坝下游冲积河流修复与保护对策研究周建军a，b，张曼a，b(清华大学a．水沙科学与水利水电工程国家重点实验室;b．水利系，北京100084)摘要:人类活动已经改变了江河泥沙通量，下游平原冲积河流地貌、生境和生态条件正在发生剧烈变化。保护下游河流，维持河流健康、稳定和长期安全是我们面临的巨大挑战。分析了冲积河流纵向地貌形态及其与河流泥沙等通量的关系，以及在河流泥沙中相对较少的粗泥沙对下游平原冲积河流平衡比降的作用，证明这些粗沙是维持下游河流稳定的关键因素。同时，分选粗沙是河道型水库淤积的重要特征，在当前挖泥技术和经济能力条件下，在水库

2、变动回水区较大规模挖粗沙已经具有很大的可行性。因此建议:①研究在三峡库尾挖粗沙2000万～3000万t/a(弃置坝前、返回下游河流)以抑制长江中下游河道出现大幅度冲刷的可能性;②探求利用小浪底等干流水库分选粗沙、挖粗沙(5000万t/a)并在中游放淤区堆放，实现黄河下游河道不抬高。关键词:粗沙;平原冲积河流;平衡比降;河流修复中图分类号:TV147．3文献标志码:A文章编号:1001－5485(2014)06－0113－10此外，为缓解下游河道淤积抬升，流域在多沙粗沙区修建拦沙坝5399座、淤地坝9000、塘坝184万座。人类活动使

3、河流泥沙在短期内大量减少。2002—2012年长江(寸滩)进入三峡水库泥沙比多研究背景河流泥沙是形成并决定下游平原冲积河流的根本条件之一。全球陆地侵蚀泥沙500亿～750亿t/a，13%～20%通过河流输送到海洋［1］。最新分析显示在人类活动影响前后，河流入海沙量分别是140．3亿，126．1亿t/a［2］，大量评估河流入海悬浮泥沙通量集中在150亿～200亿t/a［3］。以往的几十年，世界上多数河流都受到建坝等人类活动的影响，河流泥沙通量发生巨大的变化［4］。统计显示:人类活动增加水土流失使全球河流输沙量增加了(23±6)亿t/a

4、;入海沙量却减少了(14±3)亿t/a;过去50a水库淤积泥沙超过1000亿t［2］(这一统计没有包括黄河小浪底和长江三峡水库蓄水后的数据)。人类活动已经使世界许多河流进入下游输沙大量减少，尼罗河、科罗拉多河等下游实测泥沙通量已经减少到几乎为0［5］。亚洲大陆各大河流受250座大坝和上万个水库的影响，入海沙量比历史值减少75．7%［6］。几十年来，长江流域建坝45000余座，其中长江上游(宜昌以上)13000余座、大型水坝30余座，三峡大坝蓄水后，长江上游水库总库容950亿m3。黄河流域建蓄水工程19025座，总库容达716亿m3，

5、是黄河多年平均年径流量的1．34倍。1年平均值(年，4．6亿t/a)减少了1954—198959．3%;三峡蓄水后(2003—2012年)长江进入下游(宜昌)泥沙比多年平均(1950—1990年，5．21亿t/a)减少了91%。2000—2011年，黄河三门峡和小浪底出库断面沙量分别较天然(16．1亿t/a，1918—1960年)减少了79．7%和94%。而且中国建坝方兴未艾，据有关规划，未来20a长江上游将建大坝几十座、增加库容1000亿m3;黄河干流还规划大坝20座，增加库容527亿m3。因此，在今后相当长的时间内，长江与黄河上

6、游水库都将大量拦沙，而下游将面临极度少沙局面。下游平原冲积河流泥沙在水库拦沙作用下失去了长期建立起来的平衡关系。“清水”使河道发生长距离冲刷［7－15］，对下游水资源利用、防洪和湖泊等都会产生显著影响［16－18］。2003年三峡水库蓄水以来，下游河道已发生了较大幅度冲刷。截至2012年，在水库淤积泥沙15．6亿t条件下，中游(宜昌—湖口)冲刷12．2亿m3，其中:宜昌至城陵矶冲刷6．2亿m3;宜昌—枝江、上荆江和下荆江河槽断面平均冲刷分别为2390，1930，1650m2;下荆江主槽平均降低1．72m。根据实测资料，目前上荆江正处

7、于收稿日期:2014－02－19;修回日期:2014－03－26基金项目:国家自然科学基金项目(51179088);水沙科学与水利水电工程清华大学国家重点实验室项目(2013ky01)作者简介:周建军(1960－)，男，四川什邡人，教授，从事河流动力学研究，(电话)010－62781749(电子信箱)zhoujj@tsinghua．edu．cn。长江科学院院报2014年114加速冲刷势态。荆江是长江泥沙堆积云梦泽的产物［19］，河床细沙和可冲刷深度很大;三口分流格局构成了荆江冲刷、减少洞庭湖分洪反而再加强荆江冲刷的正反馈机制;在当前

8、已经大量冲刷条件下，监利河段河床泥沙级配并未发生明显变化，下荆江主要冲刷还没有真正开始。如果荆江发生剧烈冲刷、洞庭湖与长江的关系也会发生改变，长江中游的格局将发生巨大变化。而且，河道冲刷、改变河流地貌会导致河流生态和生境所依赖的物理条