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水 利 学 报

2025 年 8 月 SHUILI XUEBAO 第 56 卷 第 8 期

文章编号：0559-9350（2025）08-1049-12

三峡建库前后荆江沙质河段流量-输沙率关系及其变化机理

周炜兴，孙昭华，杨中华，李芷晴，安姗姗
（武汉大学 水资源工程与调度全国重点实验室，湖北 武汉 430072）

摘要：三峡建库前后荆江沙质河段内流量-输沙率关系明显变化，会对滩槽冲淤分布产生一定影响。本文收集了
三峡建库前后沙市-城陵矶河段内水文、泥沙和河道地形资料，系统研究了建库前后流量-输沙率关系，从漫滩前
后断面形态、水动力条件和泥沙输移状态等角度揭示其变化机理及对河道冲淤的影响。主要结论有：三峡建库前
流量−输沙率关系曲线在平滩流量以上呈向下偏转，是由于水流漫滩后主槽区输移泥沙以冲泻质为主导，这部分
泥沙进入滩地后转化为床沙质而参与造床。在三峡建库后，输沙率曲线在平滩流量以上的偏转特性消失，反而在
枯水流量下出现临界特征。这是由于建库后总体滩槽形态、水动力格局虽未发生显著变化，但泥沙粒径粗化导致
泥沙输移状态发生由冲泻质向床沙质（漫滩以上流量级）、悬移质向推移质（基流枯水期）的质变。在建库后流量−
输沙率关系影响下，主槽发生明显冲刷，滩地淤积速度将会减缓。本文可加强对三峡水库下游沙质河段内平衡/非
平衡状态下水沙输移机制理解，并为河道长期冲淤趋势判断提供参考。
关键词：流量−输沙率关系；泥沙输移状态；滩槽冲淤；荆江河段；三峡水库
中图分类号：TV145 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20240802

1 研究背景

天然河流的输沙能力随流量级而变化，常借助观测资料建立流量−输沙率（Q-Q）关系加以表征。
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特别是在水-沙-床相互适应的中下游冲积河段，Q-Q 关系具有较强稳定性，能够定量反映汛枯不同时
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期的水沙搭配和河道水力特性，被广泛应用于造床流量计算、河型判别等方面 ［1-2］ 。对于坝下河流，
虽然来水来沙与河床之间的平衡关系被打破，但河道形态和水力特性不会突变，沿程沙量恢复程度将
取决于流量，此时仍能建立较为稳定的 Q-Q 关系。对比建坝前后各级流量下输沙率差异能够为各级
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河槽冲淤分析提供参考，尤其是在三峡建库后，长江中下游出现了主槽剧烈下切而平滩河槽冲刷较少
甚至略显淤积的现象 ［3-5］ ，从 Q-Q 关系角度分析其成因还有待深入研究。
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大量野外观测和理论分析已表明，平衡河流的 Q 与 Q 高次方呈线性关系，但这种关系在不同类型
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河流存在一定差异。对于宽级配沙卵石冲积河段，推移质泥沙起动需要一定临界条件，因而 Q-Q 关
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系在枯水流量级下存在转折 。对于沙质冲积河流，年内各时期水动力条件均大于临界起动条件，从
［6］
m
输沙率公式可导出常见的幂函数型关系 Q =kQ ，其中系数 k 反映河道规模，指数 m 与断面宽深比有
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［7］
关 。尹学良 的分析表明多数沙质河流的 m 值一般在 2 左右，窄深型河流 m 值较大，宽浅型游荡河
［2］
流 m 值较小。然而也有不少研究发现，沙质河流的 m 值在汛枯期之间不应是常数。如 Nash 针对美国
［8］
一些湿润地区沙质河流的调查显示，由于流量较大时期岸坡侵蚀导致泥沙供给量增多，Q-Q 关系在大
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流量级时发生向上偏转。Dodov 等 针对一些大型冲积河流中下游段的研究显示，广泛存在的河漫滩
［9］
收稿日期：2024-12-09；网络首发日期：2025-08-01
网络首发地址：https：/link.cnki.net/urlid/11.1882.TV.20250801.1412.002
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基金项目：国家自然科学基金项目（52479074）；水利部三峡后续研究项目（12630100100020J005）
作者简介：周炜兴（1997-），博士生，主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail：zhou_wx@whu.edu.cn
通信作者：孙昭华（1976-），教授，主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail：Lnszh@126.com
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