1 水库区川江河道的天然状况
三峡工程坝址在湖北宜昌三斗坪,位于三峡的最后一段峡谷—西陵峡—中部的结晶岩区。距下游已经通航、发电的葛洲坝水利枢纽为45km。三峡大坝建成后,回水向上游延伸约550km(枯水期)。长寿以下至三斗坪属三峡水库区(重庆长寿间约80km按蓄水位150.00m方案仍为天然河道)。
从地形、地质、水文等条件看,包括重庆至长寿河段在内的660km的川江,有以下特点:
(1)河道沿线为峡谷宽谷相间的山谷地形,岩石河床,河道稳定。峡谷段河槽深切,远远低于宽谷段的河槽。枯水期峡谷段天然水面宽300m左右,宽谷段则有淤滩或洲岛出露,使主槽坐弯或河道分汊水面宽也在300m左右;洪水期宽谷段水面可超过1km,主槽取直,而峡谷段的水面则增大不多。
(2)水量丰沛,坝址多年平均年径流量为4530亿m3,7—9月3个月的径流量约为全年的一半;6—10月5个月占全年的72%,年径流量的年际变化不大(最大年与最小年的年径流量的比值为1.72),多年平均年输沙量为5.2亿t,水中平均含沙不到1.2kg/m3。平均粒径很细。泥沙中99%为顺流而下的悬移质。推移质泥沙平均每年约700万t,其中卵石约40~70万t,绝大部分(80%以上)的泥沙系在每年6—9月份输移。
(3)洪枯水位变幅大,坝址汛期洪峰流量据实测水位推算为71100m3/s(1896年9月4日),而枯水期最小流量为2680m3/s(1979年3月8日),由于峡谷壅水洪枯水位的变幅都很大:重庆、长寿、涪陵一带都在30m以上;三峡区段、奉节、巫山一带变幅高达54~58m。
(4)川江河道淤积是不连续的,主要淤在宽谷内。宽谷段每年汛期壅水落淤,至汛末水位降落而走沙冲刷;主河槽洪枯季并不都是同一位置,往往是“洪水取直,枯水坐弯”。尽管每年洪峰径流量及输沙条件有差别,但基本上都是汛期淤积、汛末冲走,淤积大抵平衡。洪枯季河槽虽有变化,但不同年份洪季或枯季河槽位置基本稳定。以川河中三峡上口的臭盐碛为例,每年淤冲幅度达2000万m3。实测资料表明,汛期淤成的十几米高的沙脊,退水时2m/s流速下6~7天就冲光了。
(5)重庆宜昌问川江的水面比降很大,多滩险和不利于航行的水流形态。枯水期重庆、长寿、涪陵、万县、奉节、宜昌的水位分别约为163.00m、145.00m、100.00m、76.00m、40.00m;而大洪水时可升至194.00m、176.00m、167.00m、141.00m、130.00m、55.00m。重庆宜昌相距660km,整个河段的平均水面坡降在万分之二左右;实际上因汛期峡谷壅水枯季宽谷段存在浅滩,加以礁梁岩嘴等河床边界的影响,出现泡、璇、夹堰水等不利于航行的特殊流态。川河沿线的各段的水面坡降洪枯季很不一致,而且许多情况下的局部水面比降成倍地大于平均值。