水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究进展

(长江科学院 水利部江湖治理与防洪重点实验室，武汉 430010)

水利枢纽尤其是水库在发挥防洪兴利等综合效益的同时，也改变着下游河道的来水来沙条件。由于水库的拦蓄与调节作用，进入水库的泥沙大量淤积于库内，下泄水流含沙量明显减小，水流挟沙能力处于严重次饱和状态，沿程的泥沙交换、补充和含沙量恢复，将导致不平衡输沙与河床再造，对坝下游河道的防洪、航运、生态与环境、岸线保护与利用等均会产生影响。水利枢纽下游河道的河床冲刷与再造过程，从微观的水沙运动而言，具有床沙冲刷—粗化—交换—悬移质恢复等多过程耦合的特性；从宏观的形态变化而言，则表现出泥沙冲淤—床面形态变化—纵比降改变—河型河势调整等多尺度复杂响应的特点。国内外相关研究主要通过实测资料分析、理论研究、实体模型试验和数值模拟等手段，从微观机理和宏观规律2个主要方面开展。本文对国内外水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究进行了归纳和总结。

1 枢纽下游河道不平衡输沙特性研究

天然河流上游修建水库后，“清水”下泄，下游河道水流挟沙不饱和，出现不平衡输沙过程，河床将发生冲刷。冲刷过程中床沙组成不均匀，细颗粒先被冲走，粗颗粒遗留下来，河床发生粗化，同时伴随河床比降调整、水位降落与河势调整等。关于水库下游不平衡输沙特性，国内外主要从含沙量恢复、泥沙输移及床沙冲刷粗化等方面开展相关研究。……