三峡水库运行后宜昌-城陵矶河段冲刷重心下移与时空演变

作者：王华琳; 郑珊^*; 谈广鸣; 李凌云

来源：水利学报, 2021, 52(12): 1470-1481.

DOI：10.13243/j.cnki.slxb.20210162

• 三峡大坝
• 宜昌至城陵矶河道
• 冲刷重心
• 空间聚类
• 时空演变

三峡大坝下游河道的冲刷发展影响着长江中下游的防洪、航运及区域经济发展。本文以宜昌至城陵矶河段约400 km长河段为研究对象,基于2002—2018年河道的来水来沙、泥沙粒径和横断面形态观测资料,计算并分析河道垂向冲淤、横向摆动、平滩面积、平滩水深和冲淤量的变化,根据河道平面形态将研究河段划分为32个子河段,对子河段平均平滩面积和平滩水深的变化速率进行分级,引入空间聚类分析方法,对冲刷强度等级最高的河段在时空尺度上分布进行聚类分析,研究河道冲刷重心的时空迁移规律。结果表明,三峡水库运用后下游河道经历了蓄水初期冲刷较强(2003—2007)、175 m正常蓄水运用后冲刷减弱(2008—2012)和上游梯级水库运用后冲刷增强(2013—2018)的三个阶段;空间上,宜昌至枝城及上荆江河段普遍冲刷,以弯曲型为主的下荆江河道以冲为主,但冲淤交替频繁,同时冲淤强度具有随时间衰减的特点;冲刷重心具有向下游迁移的趋势,在三峡水库蓄水初期冲刷重心向下迁移较快,之后减缓,上游梯级水库运用后,冲刷重心下移速率明显加快,之后再次减缓,2003—2018年冲刷重心平均下移速率约7.5 km/a。

• 单位
  武汉大学; 水资源与水电工程科学国家重点实验室; 长江科学院河流研究所