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图 8 三峡建库前后各区间滩槽悬浮指标
的悬浮指标来看,各级流量下始终处于状态②,这显然是由于滩地上水动力较弱所导致。从漫滩之后
的断面悬浮指标均值来看,各级流量下均处于床沙质与冲泻质的临界点附近。
三峡建库后,研究河段内各级流量下水面比降变化不大,水深增加导致摩阻流速增大,但由于
含沙量粒径粗化,综合导致了悬浮指标明显增大。由图 8 可见,沙新区间断面平均悬浮指标由建库
前的 0.056 ~ 0.086 增大为建库后的 0.18 ~ 0.28,新城区间则由 0.058 ~ 0.070 增大为 0.39 ~ 0.45。由于
含沙量粒径粗化,无论漫滩前后两区间内的主槽区悬浮指标远大于 0.06,说明泥沙输移均处于床沙
质状态。
4.4 流量-输沙率关系变化机理及其对河床冲淤分布的影响
4.4.1 流量-输沙率关系变化机理 以往大量野外调查和理论研究已表明,沙质冲积河流的主槽由粒
径偏粗的床沙质塑造,而较高的滩地由细颗粒冲泻质塑造,从而形成上细下粗的二元沉积结构 [23] 。从
图 8 中的结果可以看出,荆江沙质河段也符合该特点 [13] 。由于平滩之前泥沙输移始终处于床沙质状
态,由输沙能力公式容易推出,Q 必然与 Q 高次方成正比 [11] ,这正是图 3(a)(b)中主槽段良好幂函数
s
关系的由来。当水流漫滩之后,主槽区水动力增强导致泥沙输移状态由床沙质转变为冲泻质,由于冲
泻质与水流运动之间具有良好的跟随性,因而有部分泥沙会通过横向交换而进入滩地,又由于滩地水
动力较弱,这部分泥沙转化为床沙质参与滩地塑造。此过程可归纳为:浑水上滩淤积-滩地形成清水-
清水重新归槽掺混稀释主槽含沙量。此横向交换过程沿程不断发生,从而导致输沙率随流量的增加减
缓,这正是图 3(a)(b)中平滩流量以上 Q-Q 曲线向下偏转且点据较为散乱的原因。在三峡建库前,殷
s
鸿福等 [14] 已研究证实了大洪水期滩地普遍存在淤积。对于荆江沙质河段而言,新厂以下的滩地面积显
著大于新厂以上(图 1 和图 4),由此导致了洪水流量级下监利站 Q-Q 曲线偏转幅度更大,甚至与流量
s
负相关。由此可见,图 3(a)(b)中的三峡建库前 Q-Q 关系由三个因素所主导,分别是河道形态、平滩
s
前后水动力条件和滩槽泥沙输移状态。
三峡建库后,研究河段内主槽冲刷下切,床沙和悬沙明显粗化,引起阻力增加和水深增大,水动
力条件发生弱化。尤其在枯水期,由于泥沙较汛期偏粗,将可能有相当大比例的泥沙由悬移质向推移
质转化 [28] 。为证明这一点,图 8 中还采用建库后枯季月份的实测悬沙级配计算了悬浮指标。可见在小
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