主题：黄万里先生与三峡 -- meokey

长江水利委员会水文局

水力发 电学报1994年第2期 总第45期

本文论述了长江三峡卵石推移质测验的实际情况和推移质的实测数据，说明黄万里提出的"长江三峡无卵石推移质资料"不符事实。对黄采用的两种推算宜昌卵石推移量的方法和推算结果进行了讨论，认为该两方法理论上不成立；应用都江堰一站资料代表全流域进行计算很不合理；忽视磨损、堆积、水库截留和人工开挖的影响，把卵石视同水体、在运动过程中体积无变化是不正确的。最后根据葛洲坝水库淤积实况对估算值"1亿t"进行了检验，检验表明，估算值完全脱离实际。

本文由向冶安执笔。编写中周凤琴、髙煥锦、许盛国、汤运南髙级工程师以及周刚炎、孙舒拉、陈显维、冯忠莉工程师等一些工作在水文、泥沙、河道、地理和勘探工作第一线的同志提供了宝贲的实测资料，

本文于1994年2月7曰收到,

黄万里先生在《水力发电学报》1993年第3期所发表的题为"关于长江三峡砾卵石输移量的讨论"一文中，提出"长江三峡无实测卵石推移质资料"和实测资料"完全不可靠"的问题，并应用"流域面积比例综合"法及"悬沙与卵石推移质比例关系"法推算出宜昌的卵石推移量为1亿t。所有以上问题，均背离事实，现撰文就这些问题进行答复和讨论。

一、关于长江三峡是否有卵石推移质实测资料和资料是否完全不可靠的问题

为了为三峡工程建设收集卵石推移质资料，长江水利委员会自1961年起，先后设立了六个测站，开展测验。其中，重庆寸滩站自1961年起开始施测；随后于1974 年左右，在库内的万县、奉节和库区上下游的朱沱、宜昌等站开展测验。葛洲坝枢纽兴建后，又在坝上游三峡出口处的南津关设站实测，以了解水库蓄水后卵石推移质是否出

峡过坝。所有测站均一直连续观测至今，积累了 20至30多年的长序列资料。

卵石推移质测验仪器为长江64型软底网篮式采样器，底部为由钢丝圆环编成的柔软底网，放置于床面时，能使仪器口门较好地伏贴河床。器身重28kg，具有长大的垂直双尾翼和水平活动尾翼，能在汛期深水高速条件下，顺对水流平稳地达到河底，可靠地采集到卵石推移质样品。为确定采样器取样效率，60、 70年代曾先后两次在四川灌县的柏条河上对原型采样器进行率定。此后，又通过中、美科学技术合作，于80年代、在长江干流和岷江上对国内外几种主要仪器进行比测试验，参加比测的仪器有国际上应用广泛的Helley smith (简称HS)采样器、美国新研制的tr-2采样器、长江三峡测站使用的长江64型采样器和岷江上使用的BM-2；采样器。不同单位在不同地点所进行的比测试验结果表明，各仪器所测得的推移量基本一致。

关于推移质测验的测次、测线和取样历时，均经详细试验，按照从严、从难的要求， 科学合理地进行布置。取样测次，系按控制输移率随时间的变化过程来作安排，每年测次多达80?110次，洪水期每天均测，水情变化急剧时日测2次。1981年是长江上游建国以来的最大洪水年，寸滩流量高达85700M3/S，历史上少有的程度，此年寸滩站共施测了 140余次，完全控制了流量和卵石推移率变化的全过程，根本不存在黄先生所说的"高水测不到"的问题。测验垂线数目：精密法为13?26线，常测法为10线左右，较好地控制了单宽输移率在断面上的横向变化。垂线上的取样历时，按垂线所控制的部分输移率占断面输移率的比重确定，部分输移率较大的强推移带内垂线，每线重复取样2~4次，弱推带垂线， 每线取样1次，每次取样历时为3?5分钟。按此方法施测，在断面取样总历时相同的条件下，测验成果能获得最佳的精度。

通过详细测验，各测站的多年平均卵石推移量为；朱沱32.1万t ，寸滩28.2万t、万县32.0万t,奉节38.7万t,宜昌〔建库前〕为75.8万t。级配沿程细化， D95和D50由朱沱的150mm和57mm，沿程递减至宜昌站为80mm和26mm。推移量、各粒径组推移量和特征粒径上下游对照合理，沿程变化具有良好的规律性(见表1 )。观测成果经专家鉴定①认为：长江三峡的推移质观测"取得了大量丰富的第一性资料。为治理长江和枢纽工程的规划设计奠定了坚实可靠的基础。推移质测验研究工作的范围和深度是国内外罕见的，在资料和研究成果的完整性、系统性和对推移质输沙规律所取得的认识及测验方法的研究方面，均达到国际先进的水平。”

以上情况表明，黄先生所说的长江三峡无卵石推移质实测资料，高水测不到和资料完全不可靠等问题，全不属实。

二、按流域面积比例推算卵石推移量的方法是错误的

黄在推算宜昌卵石推移量时，用"年雨量=年径流量十年蒸发量"这一公式说明卵石在输移过程中也像水体一样，数量不变。根据这一观点，将都江堰站的卵石推移量200万t按流域面积比例放大，得出宜昌卵石推移量为1亿t的结论。不用深究，一看便知，这样计算是完全错误的。

(一） 应用流域面积比推算卵石推移量在理论上不成立，以都江堰的推移量代表上游全流域更是错误

悬移质的来源，主要是以面蚀为主的水力侵蚀；而卵石推移质，则是主要来源于溪、河沿岸的局部重力侵蚀（如崩塌、滑坡、滑溜等）。后者所产生的粗大颗粒必须受到强度相当大的水流搬运，才能成为推移质。由于卵石不是来自广阔的流域地表，因此，采用计算悬移质产沙量的方法来计算其推移量是错误的。即使是悬移质，流域内各地产沙模数也会由于产沙条件（如降水、土壤地质、地形地貌和植被垦殖等）的不同， 存在极大差别。如长江上游的产沙区便有轻、中、弱、烈之分。轻度和烈度区的产沙模数可以相差几十倍甚至百倍。计算悬沙产沙量时，系按各地区的面积乘以相应的产沙模数后叠加而得。黄先主不考虑地区差异，以都江堰一站的推移量代表长江上游全部流域， 显然是十分错误的。都江堰推移量较大，是由其特定条件所决定，那就是岷江上游处于川西地质断裂带，带内岩层破碎，地震频繁，加之岷江上游河道坡陡流急，水流输沙能力很强，这些条件决定了都江堰具有较大的卵石推移量。至于长江上游其他河流，如上金沙江、通天河、四川盆地、乌江、西汉水等，卵石推移量均很小，有的甚至不存在卵石运动。如果以这些河流的卵石推移量为标准，按流域面积比例法进行计算，那就会得出宜昌卵石推移量甚小，甚至为零的结论。可见这种计算方法很不合理。

(二） 卵石在长距离输移中不断磨损，使其粒径剧减，推移量大幅度减少

史当贝早期的研究表明，卵石磨损可用指数公式。

Lanffer(1982)研究山区河流漂石磨损情况后得出，危地马拉山区河流的漂石运行20KM后，由于磨损可使体积减小6%；阿拉斯加的克尼克河，漂石经26km搬运后，尺寸减小5%。

80年代，K.Stelczer在《推移质理论与实践》一书中列出了专门一章对推移质磨损问题进行详细论述。研究表明，影响磨损的因素有岩矿成分、摩损力、碰撞力和单宽推移质输移强度等，并给出了单项影响因素的定量计算式及卵石推移颗粒直径与磨损时间的关系式。公式计算、室内试验以及野外用同位素标记卵石测试，三者所得结果相当接近。长江三峡卵石来源区大多分布在宜昌以上1000km之外， 经计算，经1000km的输移后，对于直径为100mm的最难磨损的石英岩，其直径将减小为9mm，重量仅为原重的1%。至于其他岩性的卵石， 粒径大多减小到1.0mm以下，成为可以浮游前进的悬沙，不再属于卵石推移质。

卵石的大量磨损，还可以从大渡河支流青衣江的床沙粒径变化得到有力证明。青衣江在雅安下游附近设有梯子岩水文站.，该站上游正处于川西地质断裂带，属长江上游重点产沙区，其年卵石推移量可达400万t,中值粒径为96mm，但在该站下游70km处的夹江站，中径仅为40mm。青衣江坡陡流急，属典型山区河流，河床不存在累积性堆积抬升情况。推移质中径由96mm减为40mm，推移量当减小14倍，即由400万t；减小为29万t；。这说明，推移质的磨损是很显著的。

以上众多实例说明，卵石并不像不可压缩的水体那样，在输移过程中保持不变，而是不断磨损，使粒径由大变小，甚至细化成为悬沙。这是为什么长江上游支流的推移量较大，经千里输移至三峡库区后，数量大幅度减小的基本原因。

(三）卵石输移过程中的水力分选，使部分卵石在区间沉积，不能下移山区河流上游坡度大，水流搬运能力强，粗颗粒卵石能被夹运前进。但当河流进入到山前缓坡宽谷段后，水流减弱，粗大的颗粒便会沉积下来，使推移量沿程减少，粒径细化。山区河流由于水力分选使推移质沿程堆积、床沙细化的实例，这种现象在长江上游干支流上普遍存在。如金沙江干流沿途支沟输出的粗粒泥沙，多在沟口的干流上沉积，形成连续的巨大冲积扇群（见图1）。长江上游重点产沙区的金沙江下段的区间各支流和嘉陵江支流白龙江中游河段，地处岩层破碎、崩岸和滑坡发育地区， 大量泥沙流入这些河流后，多在主河河谷和山麓平原沉积，形成庞大的堆积扇。如金沙江支流小江的大小白泥沟，堆积扇就占据本段河道面积的90％以上，使河道展宽，河床逐年抬高。其他河流，如三峡区间支流大宁河，自上游的巫溪至河口巫山，全线处于缓慢堆积中。由于卵石的淤积，使巫溪老城门大半埋于卵石层中，沿岸古栈道的地方已低于水面。此外，长江上游干流(川江）及嘉陵、岷、沱等大支流，由于流经坡度较缓的四川盆地，造成卵石推移质的大量累积性沉积。据钻孔资料估计，宜宾以下至三峡，川江的河床卵石堆积量多达68亿m3。岷江的推移质流出髙山峡谷进入四川盆地后，由于大量沉积，形成了广阔的成都平原。以上情况表明，长江上游干、支流的卵石推移质，普遍存在沿程分选、沉积，只有一部分能连续输移进入三峡区。

图1金沙江（丽江巨甸至白粉墙间〕平面。

(四）水库的兴建，使上游卵石推移质在相当长的时间内不能向下输移，卵石推移质在水库中的淤积与悬移质有很大不同。前者粒径粗，一般需在底速大于1.2m/s时才能起动; 而悬移质粒径很小，起动流速仅0.2?0.3m/s，这一差别决定两者的淤积特点存在重大差别。悬移质淤积随水库运用方式和坝前水位变幅的不同，淤积纵剖面呈三角洲、带状和锥体等形态，当淤积量达到库容的80?90％时，即趋向平衡， 拦沙作用消失，悬沙输移恢复为天然状态。卵石推移质则不同，水库蓄水后，首先在回水末端或变动回水区内淤积，既使水库的悬移质淤积已达平衡，卵石推移质仍以三角洲淤积型式向前发展，置换库内原有的悬移质淤积物，沉积并埋藏于河底，成为永久的河床组成物。

库容系数甚小的径流式电站葛洲坝枢纽，蓄水运用仅三年，悬沙淤积即达平衡，但运行迄今已14年，卵石出库数量极少。这说明，对于具有一定库容的水库来说，要使卵石推移质淤积达到平衡，必须经历一个漫长的过程。因而水库兴建后，上游卵石推移质将在相当长时间内不能向下游输移。今后随着长江上游干、支流上水库的不断兴建，可以预计，进入三峡的卵石量将比现在少得多。

寸滩站近10年来卵石推移量剧减，年推移量低于多年平均值近40％。其原因主要是开采砂石建筑骨料所致。经调査，仅重庆市所辖河段（长江202KM，嘉陵江75 KM)， 年采卵石约200万t，砂约800万t。砂开挖后，来年可以复原，而卵石则因补给不足使滩面逐年下降，现重点洲滩已平均降低1.5m。不仅重庆如此，其他地区，无论是长江干流或支流，开采砂石现象随处可见。河流的卵石推移量是一定的，而开采量却远大于推移量，而且开采规模还在不断扩大，其结果，必将使今后进入三峡卵石量远低于目前的实测值。

综上所述，黄在这一问题上的主要错误在于：不考虑悬沙与卵石推移质产沙机理的不同，采用计算悬沙产沙量方法计算推移量；把卵石的输移和水体的流动同等看待，忽视磨损、堆积、水库截留和人工开挖对前者的重大影响；以都江堰一地的资料代表全流域，把局部当成了整体。由于出现了这些错误，其计算结果必然也是错误的。