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《泥沙研究雜志》2016年第二期

摘要:

通過現場查勘、坑測、散點法取樣等方法，對金沙江白鶴灘水庫變動回水區95km范圍的河床組成進行了勘測調查，從立體空間和平面分布查明測驗河段內床沙分布情況及級配組成情況。該成果可作為白鶴灘水庫調度及相關泥沙問題研究的基礎性資料。

關鍵詞:

金沙江;白鶴灘;河床組成;調查

為準確掌握金沙江下游梯級水電站蓄水前天然狀態下的河床組成情況，為水庫調度、水庫泥沙問題研究提供依據，開展了金沙江白鶴灘水庫變動回水區河床組成勘測調查［1，2］。調查內容包括洲灘的沿程分布、洲體形態、規模，尤其是洲灘活動層的泥沙組成，包括物質分類、顆粒級配、卵石的形態、磨圓度等，及其在相應的平面、垂向的分布變化規律。在調查實施過程中，還對河段內侵蝕產沙、地質災害(滑坡、崩塌、泥石流)現象作了勘察;對影響河床組成的人類活動，如采砂、修路、開礦、建水庫等情況也作了相應的簡要調查。本次勘測調查工作的時間是2013年11月，調查范圍為:烏東德壩址至巧家縣蒙姑鄉，長約95km;以及勘測河段范圍內，金沙江的主要支流口門段。主要采用坑測、散點、剖面描述、斷面床沙取樣等方法，從立體空間和平面分布查明測驗河段內床沙分布情況及級配組成情況。這是首次在本河段開展的河床組成調查，文中水位采用1985國家高程基準。

1工程及勘測區域概況

1.1工程概況白鶴灘水電站位于四川省涼山彝族自治州的寧南縣和云南省巧家縣交界的金沙江峽谷，距巧家縣城45km，是金沙江下游河段四個梯級水電站的第二級。電站壩址處控制流域面積43.03萬km2，占金沙江流域面積的91.0%。壩址多年平均徑流量、流量、懸移質輸沙量、含沙量分別為1312億m3、4160m3/s、1.85億t、1.46kg/m3。白鶴灘水電站以發電為主，兼顧防洪，并有攔沙、發展庫區航運和改善下游通航條件等綜合利用效益。水庫正常蓄水位825.0m，正常蓄水位相應庫容190.06億m3，死水位765m，死庫容85.7億m3，汛期限制水位785m，防洪庫容75億m3。水庫總庫容206.27億m3，調節庫容104.36億m3，具有年調節能力。電站總裝機容量16000MW，年發電量641億kW•h。

1.2變動回水區基本情況為便于更直觀地了解白鶴灘水庫變動回水區河道的基本特征，本文采用了《金沙江白鶴灘水電站可行性研究報告》中提出的正常蓄水位825m，死水位765m，結合2013年12月庫區固定斷面觀測資料，對該水庫變動回水區的范圍進行初步確定。當庫水位達到825m時，對應的回水末端在烏東德壩址處;當庫水位達到765m時，對應的回水末端在JC155與JC165斷面之間的老君灘。因此，在理論上，白鶴灘水庫變動回水區的范圍為烏東德壩址至老君灘，河段長度約30km。本次實施洲灘坑測在干流上的勘測范圍為金沙江烏東德壩址至蒙姑河段，長度約95km，河道總體走向是自南偏西到北偏東，干流河道有烏東德、殺威臺子、火頭田、旱谷地等多處大彎道。其中旱谷地是180度的急彎道，而烏東德壩址附近是連續彎道河段。干流河道為典型的山區性河道，兩岸岸坡較陡，多為山體基巖出露，河漫灘很不發育，局部有階地，種有農田和菜地。河道寬窄相間，以狹窄型河道為主，枯水河寬一般為120～180m，卡口枯水河寬約50m，寬闊處枯水河寬約400m。

2坑測法勘測成果分析

坑測法可分為標準坑、散點，其中，標準坑尺度為1×1×1m，取樣厚度分為表層、次表層、0.5m、1.0m，分層取樣，并進行篩分析，從而獲得床沙樣品的級配。散點只分表層、次表層，其他要求與標準坑相同。

2.1取樣點平面布置坑測法布置見圖1。其中，在干流上布設標準坑12個、散點25個;在支流入匯口或溪溝口門內布設標準坑5個、散點2個。對所有標準坑、散點使用手持GPS進行了平面定位。2.2床沙級配成果分析

2.2.1沿程變化河段床沙級配沿程分布特點:總體上看，D50、Dmax沿程分布呈鋸齒狀分布，無明顯的增大或減小趨勢，但局部河段受河勢控制，有明顯的遞減趨勢。如火田壩(JC175右邊灘)－老君灘峽谷段進口，長約10km，沿程分布的洲灘分別為大卵石灘、中小卵石灘、小卵石灘、純沙灘。河段卵石洲灘床沙D50的變化范圍為15.9～103mm，坑點Dmax變化范圍為200～377mm(圖2)。坑點的尾沙樣D50的變化范圍為0.193～0.739mm(圖3)。河段沙質洲灘床沙D50的變化范圍為0.121～0.25mm，坑點Dmax變化范圍為1～2mm(圖3)。測區有普渡河、小江兩條大支流入匯。兩條大支流的出口河段床沙粒徑均較細，粒徑以小于75mm中小卵石為主。

2.2.2垂向分布特點河段床沙級配沿垂向分布特點:表層普遍存在粗化層;表層不含小于2mm的細顆粒泥沙;深層大多無明顯分層。

2.2.3典型洲灘床沙級配曲線勘測河段的卵石洲灘床沙級配十分寬泛，考慮到床沙與推移質的交換，得到本河段的典型卵石洲灘床沙級配，Dmax一般在400mm以下，D50變化范圍為20～90mm(圖4)。勘測河段的沙質洲灘分布廣泛，其典型沙質洲灘床沙級配一般較附近卵石洲灘中小于2mm的細顆粒更細、更均勻，Dmax一般在2mm以下，D50變化范圍為0.15～0.25mm，其均值可作為本河段沙推移質的級配成果(圖5)。

3區間來沙特點

勘測河段的泥沙主要來源于泥石流、滑坡以及人類活動的影響。

3.1泥石流勘測河段植被稀疏，山坡陡峻，是金沙江下游滑坡、泥石流災害最嚴重的河段之一。河段內的滑坡、泥石流既是庫岸不穩定的因素，也是水庫泥沙的重要來源。泥石流災害在本河段是很普遍的現象，發生泥石流災害極為頻繁，最典型的是小江流域。小江系金沙江右岸一級支流，位于金沙江下游地區，發源于滇東北高原的魚味后山，全長約為138km，流域面積3043km2，兩岸懸崖陡峭，相對高差1000～2000m，水流落差909m。小江河谷發育在著名的小江大斷裂帶上，地質構造錯綜復雜，新構造運動強烈，地震強烈，是長江上游水土流失最嚴重，生態環境最惡劣，地質災害最頻繁地區。河流含沙量大，尤以泥石流著稱于世，小江年輸沙量約為776萬t。由于小江深切割的溝谷十分發育，兩岸巖層結構松散，加之河谷兩岸植被稀疏，一遇暴雨極容易形成規模巨大的泥石流。目前小江流域已查明的泥石流溝有140條，每年都有數十條溝谷暴發泥石流，其中著名的蔣家溝泥石流平均每年暴發15次左右，最多的年份達28次。小江雖然也發源于山區并在山谷中穿行，比降很大，水流挾沙能力也應較大，河床理應以下切為主，但從床沙組成來看(圖6)，小江河道有累積性淤積特點。這主要是因為，盡管水流挾沙能力大，但來沙量更大，不足以將全部泥沙帶走，部分泥沙不得不在河床落淤，使得河床被砂礫石厚厚地覆蓋著，變得十分平坦。小江出口段的床沙級配可作為本區域泥石流的主流級配。

3.2滑坡滑坡的類型可分為兩種:山體滑坡和岸坡垮塌。本次調查，在該河段發現了二處大規模山體滑坡:一處是雙龍潭垮山，下距烏東德壩址9.7km，滑坡體位于金沙江右測的小溪溝內1km。另一處是老君灘上首的野牛坪垮山，下距烏東德壩址33km。滑坡體位于金沙江左測的小溪溝內2km。岸坡垮塌主要發生在階地的陡坎處，而這些陡坎的組成物為松散的砂礫，且厚度高達幾十米到一百多米，如普渡河口左側階地、中坪子村階地等。

3.3人類活動對區間來沙的影響人類活動對區間來沙的影響因素有修路、開礦、修建水電站、封山育林等。其中修路、開礦活動增加區間來沙，修建水電站、封山育林活動減少區間來沙。調查期間，在云南境內(舍塊鄉至田壩)正在興建沿江公路，有大量路渣直接滾入金沙江。另外，有很多礦區土石路正在興建。普渡河口至田壩有多處鉛、鋅礦洞，大量礦渣堆積在岸坡上，由于顆粒較細，容易被雨水和洪水帶入金沙江。另外，洗礦的規模越來越大，其廢水不僅含有大量泥沙，而且水質污染嚴重，其污水有二種顏色，一種是乳白色，一種是鐵銹色，它們的共同特點是惡臭無比。

4認識

(1)白鶴灘水庫變動回水區為典型的山區性河道，兩岸岸坡陡峻，且山體基巖裸露，河道寬窄相間，以狹窄型深切河谷為主。河漫灘很不發育，僅局部有少許階地;干流洲灘也不發育，主要表現在洲灘數量少，規模小。但由于該區域水系發達，支流眾多，流域內山體破碎，滑坡、泥石流等地質災害頻發，地表侵蝕強烈，產沙量巨大，是長江上游水土流失最嚴重的地區。(2)泥沙堆積的規模小，數量較少，但粒徑范圍很廣，大到直徑為數米的塊球體，小到細沙、淤泥。洲灘河床組成平面分布:金沙江烏東德至蒙姑河段的調查洲灘的總面積為40.3萬m2，卵石(含卵石夾沙)、沙(含沙夾卵石、泥質)、基巖磧壩(含塊球體)的覆蓋面積分別占80.1%、14.2%、5.7%。總體上看，本河段床沙級配D50、Dmax沿程分布呈鋸齒狀，沿程無明顯的增大或減小趨勢。河段床沙表層普遍存在粗化層，表層不含小于2mm的細顆粒泥沙，深層大多無明顯分層。(3)根據洲灘活動層組成的坑測結果，洲灘床沙D50的變化范圍為15.9～103mm，坑點Dmax為377mm。根據干流有代表性的洲灘床沙確認本河段卵石推移質D50的變化范圍為60～80mm，Dmax為380mm，沙推移質D50的變化范圍為0.121～0.25mm。根據小江出口段的床沙級配，確認本河段泥石流的主流級配，D50的變化范圍為10～20mm，小于75mm的泥沙顆粒占88%以上。

參考文獻:

［1］王維國，馮荊州．金沙江下游梯級白鶴灘水庫變動回水區河床組成勘測調查報告［R］．武漢:長江水利委員會水文局，2014．

［2］董先勇，王維國．金沙江下游梯級溪洛渡水電站變動回水區河床組成勘測調查［J］．泥沙研究，2010(6):54－59．

作者：王維國 曹大衛 馮荊州 單位：長江水利委員會 水文局 荊江水文水資源勘測局