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水 利 学 报

2021 年 5 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 5 期

文章编号：0559-9350（2021）05-0521-14

江湖水沙输移与长江中下游造床流量的关系

孙昭华，周炜兴，周 坤，周歆玥，陈 立，李义天
（武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072）

摘要： 长江中游江湖系统滞洪沉沙作用对干流造床流量会产生一定影响。针对该问题，选取枝城至大通为研究
河段，以 1953 年至三峡水库蓄水前水沙资料和 2002 年河道地形资料，采用多种方法估算了长江中下游造床流
量，分析了江湖水沙输移对受分流、汇流影响河段内造床流量的影响机制。分析结果表明：城陵矶以上为分流沉
沙区，中水和洪水流量概率密度存在微弱转折，当枝城流量大于 35 000 ~ 40 000 m /s 的临界范围时，干流河道呈
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淤积状态；城陵矶以下为汇流稀释区，中洪水流量概率密度呈分段幂函数分布，流量超过 40 000 m /s 左右的临界
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范围时，流量-含沙量关系由正相关转为负相关。城陵矶以上的造床流量在 28 000 ~ 35 000 m /s 范围，为沿程减
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小；城陵矶以下在 36 000 ~ 44 000 m /s 范围，为沿程增大。荆江河段内，枝城来水来沙是决定造床流量的主要因
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素，分流分沙关系为次要因素，流量概率与流量-含沙量关系均会影响造床流量。在城陵矶以下，造床流量主要
受中洪水流量概率分布影响，江湖系统调蓄洪水作用是影响造床流量的重要因素，沿程汇流对造床流量影响较
小。三峡水库运行后，坝下游中洪水频率、水沙搭配关系均发生调整，但河床再造过程中，上述主要影响因素及
其主次关系无变化。
关键词： 长江中下游；江湖关系；水沙输移；造床流量
中图分类号：TV147 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20200858

1 研究背景

尽管流域来水来沙具有随机性，但某种特征流量级对冲积河流造床起着关键作用 ［1-2］ ，可视为长
［3］
期流量过程的替代当量，习称造床流量 。造床流量的引入，使许多宏观河床演变问题——譬如变化
水沙条件下的河床调整方向预判、特定来水来沙条件下的河渠最佳形态估算等，都大大简化 ［4-5］ 。随
着我国长江上游大型水利工程陆续运行，中下游河道演变成为近期研究热点，从天然水沙过程与河
道形态的适应关系中寻求造床流量，是其中的关键问题。
自马卡维耶夫等 ［3］ 和 Wolman 等 ［1］ 分别提出造床流量的概念和计算原理以来，相关研究大体分
为 3 类：（1）从来水来沙的角度出发，流域来水来沙是造床主动因素，某个流量级能够输送的沙量
是其造床作用的表征。由于输沙率与流量近似呈单一函数关系，因此可从累积频率的角度寻求对
河床具有“关键塑造作用”的流量级。马卡维耶夫法、地貌功及其改进的各种图解法、解析法，均
属此类 ［1，3，6］ ，由此得到的造床流量也被称为最大有效流量 ［7］ 。（2）从河道形态和水力特性的角度出
发，准平衡状态下的河道断面水位流量关系稳定，当水位上涨至河漫滩齐平时，河道对水流约束
作用最强，输沙效率最高，而流量超过这一临界范围之后，水流因漫滩而动力减弱，产生淤积。
据此建议以平滩水位结合水位流量关系倒推出平滩流量间接反映造床流量 ［1，5，8］ 。（3）基于河道形态
对 水 沙 过 程 的 制 约 关 系 ， 河 流 中 下 游 的 水 沙 输 移 是 测 站 以 上 河 道 形 态 与 流 域 来 水 来 沙 适 应 的 结
果，其中蕴含着造床流量的关键信息，譬如漫滩后河槽对洪水调蓄作用增强，大流量级被坦化削

收稿日期：2020-10-19；网络首发时间：2021-04-01
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.TV.20210401.1046.001.html
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基金项目：国家自然科学基金项目（51879198，51579185）；三峡工程泥沙重大问题研究项目（12610100000018J129-03）
作者简介：孙昭华（1976-），副教授，主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail：Lnszh@126.com
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