Page 30 - 水利学报2021年第52卷第5期

折 点 a 决 定 。 因 此 ， 江 湖 蓄 泄 特 性 导 致 的 洪 水 概 率 密 度 分 布 ， 是 决 定 城 陵 矶 以 下 干 流 造 床 流
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量 的 最 关 键 因 素 。
4.3.3 新水沙条件对造床流量的影响 三峡水库运行后，坝下游洪水被削减、流量过程均匀化，水
流含沙量严重次饱和，河道如何调整是值得研究的问题。对冲积河流而言，来水来沙是塑造河道形
态的主动因素，这一特点并不会随水库运行而发生改变。虽然在建库初期，沙量严重次饱和导致
过流断面两侧难以淤积还滩，但随着时间推移和出库含沙量增大，河槽必然被重塑。在距坝较远
位置，由于含沙量更容易通过沿程补给得到恢复，滩地重塑的时机可能更早。这个过程中，即使
河流处于非平衡态，仍然可运用造床流量的观点对各种因素的影响效应和河道调整趋势进行宏观
的预判。对于长江中下游而言，由于江湖分汇流格局将长期存在，上文形成的认识仍具有启示意
义。
在城陵矶以上分流影响区，前文分析已表明，来水来沙搭配关系和流量频率分布均对造床流量
影响较大。以沙市作为荆江河段代表水文站，点绘三峡水库蓄水后的水沙搭配关系（图 13（a）），由
于大量泥沙由河床补给，流量-含沙量关系的幂指数有所增大，根据式（6）可知这种变化有利于造
床流量增大。但由流量频率分布来看（图 13（b）），由于洪水流量削减，概率密度的拐点由 26 000 减
小为 22 000 m /s，将导致造床流量减小。根据图 13（a）（b）中蓄水后水沙输移特征重新估计式（6）中的
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参数，计算可得沙市站造床流量将由蓄水前 32 000 减小至 23 000 m /s 左右。由此可见，近期流量频
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率分布的变化对荆江河段造床流量调整起到了主导作用。从远期来看，随着荆江河段床面补给沙量
衰减，图 13（a）中的幂指数仍可能变化，此外由于干流和分流河道的调整不一定能保持同步，不排除
在一定时期内三口分流特性调整也影响干流的流量频率分布。因此，对城陵矶以上的造床流量调
整，需同时关注多种因素的影响。
对城陵矶以下河段，流量频率分布对造床流量影响更大。以汉口作为该河段内代表水文站，从
该站三峡建库后的水沙输移特征来看，流量-含沙量关系相比于天然情况整体下移（图 13（c）），但幂
指数基本不变，由式（6）可知，这意味着造床流量调整将由流量频率分布所主导。而由图 13（d）来
看，三峡水库蓄水后的流量概率密度相比于天然情况明显调整，分段临界点由蓄水前的 42 000 减小
至 35 000 m /s 左右，重新由式（6）计算可得造床流量将由 39 300 减小为 34 000 m /s，这预示着洪水河
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槽萎缩的发展趋势。城陵矶以下来流频率受到三峡下泄流量、洞庭湖四水来流共同影响，长期来看
还受分汇流河道和湖床、河床调整引起的蓄泄特性变化影响。为避免洪水河槽萎缩的不利变化，应
密切关注多种因素共同影响下的流量频率特征。

5 结论

长江干流水沙输移特性受到独特江湖分汇流影响，进而影响造床流量。对于二者之间的关系，
本文开展了多角度系统分析，形成如下认识：（1）由于来水来沙空间异源、时间异步，加之湖泊滞洪
沉沙功能，长江中下游以城陵矶为界，其上下河段水沙输移存在明显差异。城陵矶以上的分流沉沙
区，中水和洪水流量概率密度之间存在微弱的转折，枝城流量大于 35 000 ~ 40 000 m /s 的临界范围
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时，三口分流比达到最大，导致干流河道淤积；城陵矶以下的汇流稀释区，中洪水流量的概率密度
呈明显的分段幂函数分布，当洞庭湖汇流量大于 11 000 m /s 时含沙量降低，导致城陵矶下游河段在
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流量超过 40 000 m /s 左右的临界范围时，流量-含沙量关系由正相关转为负相关。（2）长江中下游水
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沙过程与河道形态相互适应，依据地貌功原理估算的造床流量与依据河道形态反求的平滩流量相一
致，但它们的形成机制在沿程存在差异。在荆江河段，枝城来水来沙是决定造床流量的主要因素，
分流分沙关系为次要因素，流量概率密度分布与流量-含沙量关系均会影响造床流量；在城陵矶以下
河段，造床流量主要受中洪水流量概率密度分布影响，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。（3）天然情况下，流量-含沙量曲线拐点、中洪水概率密度
转折点直接反映了江湖系统内水沙输移特征的突变，也反映了水沙过程对干流河道塑造作用的临界

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