2.2　水库泥沙淤积

水库泥沙淤积变化过程是三峡水库泥沙研究的基础，根据三峡水库水流泥沙原型观测资料和已有研究成果，分析了三峡水库入库水沙变化、库区泥沙淤积变化、泥沙淤积的时空分布、年淤积量与来水来沙的关系等。

2.2.1　入库水沙变化

三峡水库坝址位于湖北省宜昌市三斗坪镇，距下游已建成的葛洲坝水利枢纽约40km，坝址处控制流域面积约为100万km2，多年平均年径流量为4510亿m3。

三峡入库水沙主要来自水库上游干流，库区嘉陵江及乌江也占有一定比率。20世纪90年代以来，长江上游径流量变化不大，受降水条件变化、水利工程拦沙、水土保持减沙和河道采砂等影响，输沙量减少的趋势明显。三峡水库上游干支流水文控制站分时期水沙量变化如图2.2-1和图2.2-2所示，长江朱沱站、嘉陵江北碚站、乌江武隆站的年水沙量变化过程如图2.2-3～图2.2-5所示。1991—2002年三峡入库（朱沱+北碚+武隆）年平均水、沙量分别为3733亿m3和3.51亿t，与1990年前平均值相比，分别减小126亿m3和1.3亿t，减幅分别为3%和27%。

三峡水库蓄水运用后，2003—2013年入库年平均水量和沙量分别为3582亿m3和1.96亿t，比1991—2002年平均值分别减小4%和44%，与1990年前平均值比，减幅分别为7%和59%。沙量减幅最大的是嘉陵江：2003—2013年北碚站年平均水量和沙量分别为665亿m3和0.317亿t，与1990年前平均值相比，水量和沙量分别减少6%和76%。嘉陵江沙量的减小与其干支流建库拦沙、流域水土保持、径流量减少等有关。嘉陵江在总体沙量减少的同时，支流渠江出现大洪水时也能产生较大沙量，如2003年、2004年和第2011年，9月渠江出现较大洪水，输沙量高度集中，7天左右的输沙量最大达1200万t，占全年的比例最高达86%。

自20世纪80年代以来，进入三峡水库的推移质泥沙数量总体上呈下降趋势，其中不同时期各水文站卵石平均推移量见表2.2-1。

长江寸滩站卵石和沙质推移质年输沙量变化过程如图2.2-6所示，1991—2002年实测沙质推移质年平均输沙量为25.8万t，约为同期悬移质输沙量的0.08%；三峡水库蓄水运用后的2003—2013年，年平均沙质推移质输沙量仅为1.47万t，比1991—2002年年平均值减少94%；2003—2013年年平均卵石推移质输沙量为4.36万t，比1991—2002年年平均值减少71%。三峡水库入库推移质泥沙数量大幅减少的原因，主要是上游水库拦截和近年来长江干支流河道的大规模采砂。据重庆市主城区附近几个河段的不完全调查，每个河段的年采砂量都达数百万吨，远远超过天然河道的推移质输沙量。由于推移质的数量远小于悬移质，故其数量的变化对水库淤积量大小的影响较小，但对重庆河段洲滩变化有一定影响，造成洲面冲刷。

2.2.2　水库泥沙淤积分布

2.2.2.1　沿程分布

2003年3月—2013年10月，三峡库区泥沙淤积总量为16.41亿m3，其中：干流淤积总量为14.6亿m3，占总淤积量的89%；库区支流淤积泥沙量为1.8亿m3（66条支流，施测年限为2003—2011年），占总淤积量的11%，主要淤积在奉节以下的支流。从干流淤积分布来看，涪陵以上的变动回水区累计冲刷泥沙1550万m3；常年回水区淤积量为14.76亿m3。

从库区干流淤积量沿程分布来看，总体上越往坝前，淤积强度越大，近坝段（大坝—庙河）泥沙绝大部分淤积在90m高程以下，且颗粒较细；随着坝前水位的逐渐抬高，泥沙淤积部位也逐渐上移。在三峡工程围堰发电期，丰都—李渡库段冲淤基本平衡，奉节以上库段年平均淤积量约为6710万m3，占库区总淤积量的50%；在初期蓄水期，丰都—铜锣峡库段年平均泥沙淤积量约为640万m3，占库区总淤积量的5%，奉节以上库段年平均泥沙淤积量约为7420万m3，占库区总淤积量的59%；2008年汛末三峡水库进行试验性蓄水后至2013年10月，丰都—铜锣峡库段年平均泥沙淤积量约为1001万m3，丰都以下库段多年平均年泥沙淤积量约为1.29亿m3。不同运用时期三峡水库干流库区各河段冲淤量见表2.2-2。

2.2.2.2　淤积部位

三峡库区泥沙淤积分布和淤积强度与河道形态存在着密切的关系，库区河道宽谷段淤积强度相对较大，窄深段淤积强度较小甚至局部出现冲刷现象。2003—2013年，干流库区泥沙淤积量的94%集中在宽谷段，且以主河槽淤积为主，深泓最大淤高为66m（坝上游5.6km的S34断面）；窄深段淤积相对较少或略有冲刷。库区局部弯曲、开阔、分汊河段淤积明显，如变动回水区的洛碛—长寿河段、青岩子河段和常年回水区的土脑子河段、凤尾坝河段、兰竹坝河段、黄花城河段（表2.2-3），其中黄花城、兰竹坝、土脑子河段河道趋于单一归顺，与论证时的预测基本一致。

从淤积高程来看，泥沙主要淤积在145m高程以下，其淤积量为14.59亿m3，占库区总淤积量的91%；淤积在145m高程以上的泥沙为1.51亿m3，且主要集中在奉节以下的常年回水区干流段内，占水库防洪库容的0.68%。

2.2.2.3　深泓纵剖面变化

蓄水以来，三峡库区纵剖面有所变化，在局部河段大幅抬高（如坝前段、臭盐碛、忠州三弯等），但这种变化并没有改变三峡库区河道深泓呈锯齿状分布的基本形态，其主要原因，一是水库蓄水后入库泥沙量较少，运行时间还不长，库区泥沙淤积较少；二是三峡水库为典型的山区河道性水库，蓄水运用前深泓高差较大，蓄水后汛期大流量时库区河段特别是库区中上段仍有较大流速，泥沙淤积相对较少。

据2003年3月实测固定断面资料统计，三峡水库蓄水运用前库区大坝—李渡镇段深泓最低点位于距坝52.9km的S59-1断面，其高程为-36.1m（1985国家高程基准，下同），最高点高程为129.6m（S258，距坝468km），两者高差为165.7m；水库蓄水后，泥沙淤积使纵剖面发生了一定变化，如图2.2-7所示，但最深点和最高点的位置没有变化，仅其高程因淤积而抬高，2012年11月其高程分别为-27.6m和134.0m，抬高幅度分别为8.5m和4.4m。

2003年3月—2012年10月，库区李渡—大坝段深泓最大淤高为64.8m（位于坝上游5.6km的S34断面，淤后高程为31.4m），近坝段河床淤积抬高最为明显；其次为云阳附近的S148断面（距坝240.6km），其深泓最大淤高为49.3m，淤后高程为103.3m；第三为忠县附近的皇华城S207断面（距坝360.4km），其深泓最大淤高为49.7m，淤后高程为125.5m。据统计，库区铜锣峡—大坝段深泓淤高20m以上的断面共有33个，深泓淤高10～20m的断面共有35个，这些深泓抬高较大的断面多集中在近坝段、香溪宽谷段、臭盐碛河段、皇华城河段等淤积较大的区域；深泓累积出现抬高的断面共有271个，占统计断面数的88.0%。李渡—铜锣峡段深泓除牛屎碛放宽段S277+1断面处抬高9.7m外，其余位置抬高幅度一般在2m以内。

2.2.2.4　典型横断面变化

三峡库区两岸一般为基岩，故岸线基本稳定，断面变化主要表现为河床纵向冲淤变化，且多以主槽淤积为主。从水库固定断面资料来看，水库泥沙淤积大多集中在分汊段、宽谷段内，断面形态多以U形、W形为主，主要有主槽平淤、沿湿周淤积、弯道或汊道段主槽淤积等3种形式，其中沿湿周淤积主要出现在坝前段且以主槽淤积为主，峡谷段和回水末端断面以V形为主，蓄水运用后河床略有冲刷，如图2.2-8所示。此外，受弯道平面形态的影响，弯道断面的流速分布不均，泥沙主要落淤在弯道凸岸下段有缓流区或回流区的边滩，此淤积方式主要分布于长寿—云阳段的弯道河段内。

另外，从库区部分分汊河段来看，由于主槽持续淤积，使得河型逐渐由分汊型向单一河型转化。例如，位于皇华城河段的S207断面，主槽淤积非常明显，其最大淤积厚度为41.1m，其主槽淤后高程为125.5m，如图2.2-9所示；土脑子河段的S253断面，主槽出现累积性泥沙淤积，最大淤积厚度在28m以上，淤积后的高程最高达152m，如图2.2-10所示。