第四节 卵石推移质来沙研究
长江水利委员会为了收集入库卵石（粒径大于10mm）推移质输移量及级配资料，1961年在寸滩水文站开展卵石推移质测验。经过三年试验研究，制成了长江64型软底网式卵石推移质采样器（简称Y64型采样器），解决了仪器的结构形式和操作，测次、测线、及取样历时的合理确定，以及资料的整理、整编等技术问题，于1966年在寸滩站正式开展测验。1972年后，又相继在长江上游干流的朱沱、万县、奉节以及宜昌水文站开展测验。葛洲坝水利枢纽建成后，1981年起于枢纽上游南津关开展测验［1］。对于Y64型卵石采样器的取样效率，于1967年、1968年和1973年在四川灌县柏条河对Y64型采样器原型进行率定。经过对采样效率试验资料的分析，最后得出Y64型平均取样效率为8.62%［22］。
根据近40年来长江上游干流朱沱等站卵石推移质输移量实测资料分析，对三峡水库入库卵石推移质输移量历年变化有如下认识：
（1）长江上游干流各站卵石推移质（粒径大于10mm）输移量均为数十万吨，朱沱至寸滩站略有减小，寸滩至宜昌站沿程增加，其原因与粗颗粒卵石沿程沉积以及区间有中小卵石入汇有关（表3-9）。寸滩站卵石推移质历年输移量变化见图3-9。
表3-9 长江上游各站卵石年输移量 单位：万t
（2）各站卵石输移量的年际变化幅度主要取决于各年来水量与来水过程，以及所在河段的河床形态。例如朱沱站河床横断面呈“V”字形，主流集中，断面流速随来水大小不同而有较大差别，因而卵石输移量年际变幅较大，最大与最小年输移量比值为11.4；寸滩站汛期受其下游铜锣峡峡谷段壅水影响，断面流速随各年来水不同的差别相对较小，因而卵石输移量年际变幅相对较小，最大与最小年输移量比值仅为3.8。
图3-9 寸滩站卵石推移质和沙质推移质历年输移量变化情况
（3）卵石推移质颗粒级配及其沿程变化的特点是：颗粒粒径沿程细化，d95和d50朱沱站分别为150mm和57.0mm，沿程递减，至宜昌站分别为80mm和26mm（表3-10）。其原因主要是粗颗粒卵石在输移过程中沿程沉积，以及区间中小卵石的入汇［1］。
表3-10 长江上游各站卵石推移质（粒径大于10mm）年平均输移量
（4）20世纪80年代以来，各测站卵石年输移量明显受上游干支流修建水利工程和所在河段开采卵石建筑骨料的影响。朱沱和寸滩站累积年径流量与累积卵石年输移量关系线（图3-10）表明，朱沱站和寸滩站分别从1991年和1981年起，关系线明显较此前的关系线左偏，说明卵石年输移量明显减小；除与上游干支流修建水利工程有关外，卵石建筑骨料大量开采也是重要原因。
图3-10 朱沱、寸滩站累积年径流量与累积卵石年输移量关系
长江水利委员会水文局于1993年和2002年对长江上游河道采砂情况进行了调查［23，24］。调查结果表明（表3-11、表3-12）：20世纪80年代以来，长江上游砾卵石建筑骨料开采量较大，1993年和2002年砾、卵石年开采量分别为415万t和453万t，单位河长采砂量相应为1.0万t/km和1.2万t/km。1985年以前朱沱站和寸滩站（朱沱站下游152km）卵石年输移量为30万t左右，1985年以后则减小为不足20万t。
表3-11 长江上游1993年采砂调查成果
表3-12 长江上游2002年采砂调查成果
（5）川江卵石推移质出三峡后，主要沉积在宜昌至江口河段。该河段长约110km，河床为卵石、砾石夹沙组成；江口以下河床主要由中细砂组成。由于川江出三峡的卵石推移质年输移量仅数十万吨，1974—1979年宜昌站平均卵石年输移量为75.8万t。宜昌至江口河段河床长时期处于相对冲淤平衡状态，反映在宜昌站1950—1990年间的枯水期水位流量关系曲线变化很小（图3-11）。但从20世纪70年代以来，为满足城镇建设和葛洲坝水利枢纽工程建设需要，在宜昌至江口河段大量开采建筑骨料，1971—1980年（葛洲坝水利枢纽1981年开始蓄水运行）卵石开采量为1080.1万m3，平均卵石年开采量为108万m3［25］。宜昌站枯水期流量4000m3/s相应的水位1980年较1970年下降0.22m。以上分析说明砂石料开采改变了该河段原有的输沙平衡状态，卵石开采量大于宜昌站卵石输移量，是导致宜昌站枯水期同流量水位下降的主要原因。
图3-11 宜昌站各年枯水期水位流量关系
（6）三峡工程可行性重新论证阶段，对于长江上游卵石推移质年输移实测值的可靠性问题，有两种不同认识。一种认识认为长江水利委员会提出的长江卵石年输移实测值不可靠，清华大学黄万里教授认为可以从上游小流域的实测资料按流域面积比例推算宜昌站的卵石推移量；或者移用小流域出口实测的悬移质和卵石年输移量的比例关系，根据宜昌站实测的悬移质年输移量推算卵石年输移量；据此提出宜昌站年卵石输移量的多年平均值可以估定为1亿t/年［27，28］。另一种认识根据长江干支流葛洲坝等8座水库的实测资料分析，认为宜昌站卵石年输移量不可能达到亿吨的数量，应与长江水利委员会实测的宜昌站卵石年输移量处于相同的数量级［29-32］。清华大学张仁教授等根据葛洲坝水库1981年蓄水运用后的实测资料分析，葛洲坝水库的总淤积量仅1.3亿m3左右，水库运用三年即达到基本平衡；水库变动回水区淤积量甚小，河床和同流量的水位均未抬高；1985年通过南津关出峡的卵石年输移量仅0.88万t，宜昌站卵石年输移量为4.26万t。上述葛洲坝水库蓄水运用后水库淤积和坝下游宜昌至江口河段河床变化资料分析，说明宜昌站卵石年输移量的历年实测值是可靠的。由于长江上游各站卵石推移质测验方法是一致的，说明长江上游各站卵石输移测验成果也是可靠的。