三峡水库蓄水运用后改变了坝下游来水来沙过程,不可避免地会引起航道条件变化,既有有利方面也有不利方面。这里根据前文6.1节三峡水库水沙调节分析、浅滩群演变分析和数值模拟计算、物理模型试验等结果,综合分析三峡工程水沙过程调节对长江中游航道条件的影响。
6.1.5.1 对坝下游航道的有利影响
三峡工程对坝下游航道的有利影响,包括枯水流量增加、洪峰削减稳定河势、含沙量大幅减小引起枯水河槽冲刷等几个方面。
(1)三峡水库运行后,枯季流量增加,对改善枯水期航道条件非常有利。据统计,三峡水库蓄水运用前,宜昌至监利站每年流量小于5000m3/s的天数为80~90天,三峡工程运行后(2003—2012年)减小为30~50天。枯水期12月至次年4月,流量增加了1%~23%,尤其是1—3月,增幅达到17%~23%。
(2)洪峰流量削减对航道有利。长江中游大部分航道走中枯水深槽,大洪水期间易产生大冲大淤,对航道稳定极为不利。三峡工程削减洪峰,减少了坝下游大流量出现的概率,有利于河势稳定和航道边界稳定。据统计,三峡水库蓄水运用以来,宜昌站30000~40000m3/s和大于40000m3/s级流量的持续时间,分别由三峡水库蓄水运用前的每年24天和11天减小至14天和6天。
(3)含沙量大幅减少,枯水河槽冲刷,有利于改善航道条件。三峡工程运行后(2003—2012年),长江中游各水文站输沙量减小72%~90%;长江中下游河道由原有的冲淤相对平衡状态转变为“滩、槽均冲”,且枯水河槽冲刷量占平滩河槽的70%以上,对航道水深是有利的,局部浅滩的碍航状况得到改善;并且下游水沙条件由随机转变为可控,也给下游航道的治理和深入研究提供了良好的条件[13]。
(4)水沙条件变化有利于整治工程发挥效果。含沙量减小,有利于整治工程发挥束水攻沙效果;中枯水流量的增加,使得冲刷时间延长。另外,从整治工程设计参数来看,对于已建工程,由于河床冲刷下切,水位下降,整治水位应该相应调低,但已建整治工程的高程不会发生变化,相当于抬高了整治建筑物的高程,增强工程效果。
综上所述,三峡工程运行后,在枯水和洪峰流量调节、含沙量减小引起河槽冲刷等宏观方面起到有利作用。从长江中游航道近些年发展的事实也可以说明三峡工程的航运效益,三峡工程运行前长江中游航深仅能维持2.9m,而现在普遍达到3.5~4m,这有大量整治工程的功劳,但三峡工程创造的一些有利条件无疑也发挥了重大作用。(www.daowen.com)
6.1.5.2 三峡工程对坝下游航道的不利影响
三峡水库蓄水运用后,对长江中游航道条件的不利影响主要表现为枯水水位下降、汛后退水过程加快、局部冲刷不平衡等。
(1)枯水水位下降对航道尺度的维护不利。三峡水库蓄水运用后,长江中游河道总体以冲刷为主,沿程枯水水位持续下降,在一定程度上削弱了三峡工程的枯水补偿效应。三峡水库蓄水运用以来,宜昌站流量为5500m3/s时的水位累积下降了0.50m;沙市站流量为6000m3/s时,与2003年水位相比,2013年水位下降了约1.50m,随着流量增大,降幅逐渐变小;螺山站2013年水位与2003年水位相比,当流量为8000m3/s时,下降了约0.95m;汉口站从2003年至2013年,当流量为10000m3/s时,水位累积降低了1.18m。除砂卵石河段的补水效应较枯水同流量水位下降效应略有盈余外,沙质河段的沙市、螺山和汉口三站的补水效应已不足以抵消枯水同流量水位下降效应。但随着运行时间增加,冲刷发展速率会变缓,三峡工程的枯水期补水效益会逐渐明显。
(2)汛后退水过程加快,不利于浅滩冲刷。以窑监河段为例,通过还原三峡工程调节前后2010年水沙过程后定量计算表明,三峡水库蓄水导致退水过程加快,流量变化导致汛后冲刷幅度减弱14%。因此,三峡工程拦沙后造成的大幅冲刷并未使航道条件得到根本改善,由于汛后冲刷强度也减弱,航道条件仍有恶化的趋势,同时边滩冲刷和崩岸加剧等使得航道不稳定,将引起新的航道问题。
(3)局部冲淤不平衡对航道维护不利,清水冲刷条件下崩岸加剧也不利于航道条件的稳定。三峡工程削减洪峰,对中洪水通航汊道发展有不利影响,如前文所述嘉鱼—燕子窝水道。
综上所述,三峡工程运行后在枯水和洪峰流量调节、含沙量减小引起河槽冲刷等宏观方面起到有利作用。三峡工程对长江中游航道也存在不利影响,表现为枯水水位降落、汛后退水过程加快不利于浅滩冲刷以及局部冲刷不平衡等,造成不同类型河段出现不同的新碍航特征。这些碍航原因和发展趋势是可以探明的,在可控范围之内,通过适当的工程措施可提高航道条件或控制不利发展趋势,保障航道稳定。
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