2024, Vol. 36 
(2: 长江科学院, 流域水资源与生态环境科学湖北省重点实验室, 武汉 430010)
(2: Hubei Provincial Key Laboratory of Watershed Water Resources and Ecological Environment Science, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, P. R. China)
长江与洞庭湖之间的关系因江湖水网分汇(图 1)、水沙输移变化、江湖演变与调整而变得十分复杂，其防洪、航运、供水、生态等问题历来备受重视并引起高度关注。近些年来，尤其是三峡工程运用以来，因受人类活动与自然因素变化的影响，一方面，进入荆江与洞庭湖的水沙条件发生了较为显著的趋势性变化；另一方面，因水沙条件改变引起江湖冲淤演变，从而导致江、湖水沙分配发生改变，这些变化相互叠加交织，使得江湖关系变化变得更加复杂，而且这些变化又会对长江中游防洪、航运、水资源利用及水生态环境等产生影响。因此，开展本项研究具有重要的科学意义与实际应用价值。
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图 1 长江与洞庭湖关系示意图 Fig.1 Diagram of the relationship between the Yangtze River and Lake Dongting |
1967—1972年期间下荆江河段实施了3次裁弯，累计缩短河道长度约78 km，加速荆江三口分流的萎缩，引起下荆江河段下泄的水沙量显著增加，江湖关系不断调整。三峡工程运用后，加之上游干支流其他控制性水库建设运行等人类活动的影响，进入荆江的水沙过程发生了较大变化，引起荆江三口分泄入湖水沙过程发生调整，从而对长江与洞庭湖水沙变化规律产生一定影响。例如，三峡工程运用以来长江上游来水量偏枯导致荆江年径流量略有减少[1]；受三峡水库年内调蓄的影响，中下游各站流量的减少主要发生在洪水流量区间，中水出现概率基本未变，枯水出现概率增加[2]；水库“清水”下泄，输沙量大幅减少，荆江河段沿程冲刷补给使得沿程含沙量有所恢复，但远未恢复至建库前的水平[3-4]。对于三峡工程运用后江湖关系核心问题之一的荆江三口分流变化趋势，有学者认为三口分流比降幅不大，基本维持现在的格局[5-7]，也有学者认为三口分流比会继续减少，甚至三峡水库运用30年后分流量减少43%[8]，但荆江三口总的分流能力无明显变化趋势[9]；三峡工程建成后的近20年来，2006年和2011年均出现了极干旱情况，水量相比三峡工程建成前整体偏少，也是导致三口分流减少的主要原因之一[10-11]。三峡工程运用后城陵矶年径流量减少量约为运用前的20%，荆江三口径流量减少的贡献占23%，湘资沅澧四水径流量减少的贡献占59%，区间产流减少的贡献占18%[12]；虽然三峡工程运用后从荆江三口分流入洞庭湖的年输沙量大幅减少，但其出口七里山站年输沙量减少幅度并不大[9]，且洞庭湖出湖城陵矶年输沙量在2003—2019年间出现先增加、在2013年前后达到最大、随后减小的现象，并认为这与2015年洞庭湖中泥沙冲刷由增大转变为减小的情况相符[13]。有些学者[14-15]认为下荆江裁弯、葛洲坝枢纽、三峡工程以及四水控制性工程的建设是造成洞庭湖水沙过程发生变化的主要原因，其中三峡水库的运行使得三口分沙及太平口、藕池口非汛期分流量减少幅度达90.0%以上。
尽管国内学者们针对长江与洞庭湖水沙输移规律开展了大量研究工作，但荆江河段、荆江三口、洞庭湖出湖及汇流后水沙输移之间关联性与整体性的研究成果仍存在一定不足，还未对三峡工程运用后荆江三口分流量变小的主要影响因素进行系统地分析；另外，水库调蓄引起荆江河段径流过程坦化，进而对三口、出湖及汇流后年内水沙过程产生影响，这也仍需进一步深入研究，因此本文在以往研究的基础上，结合最新实测资料较为全面地开展了枝城至螺山河段与三口洪道水沙输移变化的分析，揭示荆江、三口分流河道、洞庭湖出湖控制站及江湖汇合后螺山站的水沙输移变化规律，研究成果可为江湖关系演变与保护治理研究提供基础依据。
1 数据来源与未测数据处理说明1949年以来，在长江、洞庭湖区设置了大量的水文站，但由于历史上水文站设置及变革等原因，再加上少量水文站在局部时间段未测流量及输沙量等，局部站点部分数据缺失，为了系统地分析长江与洞庭湖水沙输移变化规律，对未测的水位站数据进行处理，枝城站1955—1990年期间日径流量与日输沙量则根据上游相同时间段宜昌站与清江长阳站数据叠加所得；沙市站1955—1990年期间日径流量与日输沙量则根据相同时间段新厂站数据代替，监利站1960—1966年与1970—1975年期间日径流量与日输沙量则根据相同时间段螺山站与七里山站数据差值所得。各典型站点收集的时间年限、数据类型及数据来源见表 1。
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表 1 数据来源 Tab. 1 The source of data |
图 2a给出了1955—2021年期间荆江河段三站年径流量变化过程，监利站年径流量以增加为主，相比1955—1972年，2003—2021年监利站年径流量增加17.4%，枝城与沙市站年径流量变化趋势性不明显。但由于荆江与洞庭湖径流过程分配发生较大变化，为了进一步精细分析不同阶段三站年径流量变化规律，采用双积累曲线方法对年径流量与年输沙量进行分析研究。该方法是检验两个参数间关系一致性及其变化的常用方法，最早由美国学者Merriam在1937年用于分析美国Susquehanna流域降雨资料的一致性[16]，Kohler[17]分析了双累积曲线的理论基础。Searcy等[18]认为：在相同时段内只要给定的数据呈正比，那么一个变量的累积值与另一个变量的累积值在直角坐标上可以表示为一条直线，其斜率为两要素对应点的比例常数。在本次研究中参考变量选择的年份为恒定变化，若被检验变量发生变化则可认为是由其他因素变化引起的，拟合直线方程的斜率系数反映径流量或输沙量的比例常数，其中R2代表相关系数，其值越接近于1，说明拟合直线与原始数据越吻合。
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图 2 荆江枝城、沙市及监利站年径流量与累计年径流量历年变化 Fig.2 Annual runoff and cumulative runoff in Zhicheng, Shashi and Jianli stations of Jingjiang River |
1955年以来长江干流先后历经下荆江系统裁弯(1967—1972年)、葛洲坝工程建设运用(1980年)、三峡工程运行(2003年)等的建设运用，为了适当增加样本数以全面反映水沙变化趋势，并结合荆江与洞庭湖水沙分配变化较大的时间段来考虑，在这里分为4个时间阶段：①下荆江3次裁弯前与裁弯期(1955—1972年)；②下荆江3次裁弯后与葛洲坝工程建设运用后(1973—1989年)；③三峡工程运行前(1990—2002年)；④三峡工程运行后(2003—2021年)。图 2b采用双积累曲线方法统计了4个时间段累计年径流量系数的变化。与上个时间段相比，枝城站累计年径流量系数依次减少了80.8亿、140.9亿及91.5亿m3/a。受江湖径流分配变化与“引江济汉”引水等综合影响，沙市与监利站累计年径流量系数也发生一定的改变，前3个时间段，沙市站累计年径流量系数依次增加了23.4亿和26.8亿m3/a，监利站则依次增加了418.9亿和95.7亿m3/a。与上个时间段相比，2003—2021年期间沙市与监利站累计年径流量系数分别减少了136.4亿和74.5亿m3/a。
1955—2021年期间枝城站年径流量稍有减少，下荆江实施3次裁弯工程对江湖径流分配产生较大影响，沙市站年径流量稍有增加，而监利站年径流量明显增加。与1990—2002年相比，蓄水后(2003—2021年期间)枝城、沙市及监利站年径流量分别减少1.0%、2.04%及0.97%，其中沙市站减幅最大，主要与“引江济汉”引水等有关，2014—2021年期间已累计调水253亿m3。
图 3a显示，1955—1989年期间枝城与沙市站年输沙量变化趋势不明显，监利站年输沙量则明显增加。受长江上游干支流水库建设、水土保持工程的陆续实施及强降雨分布差异等因素影响[19]，上游泥沙输移量明显减少，1990—2002年期间荆江河段年输沙量呈递减趋势，2003年以后大幅减少。与上个时间段相比，枝城站累计年输沙量系数依次减少了437万、15198万及36808.4万t/a。主要受江湖水沙分配变化的影响，与之上个时间段相比，1972—1989年沙市与监利站累计年输沙量系数分别增加了925万和8365万t/a; 而后3个时间段，沙市站累计年输沙量系数依次减少了12035万及31739.4万t/a，监利站依次减少了11668万及25641.3万t/a(图 3b)。
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图 3 荆江枝城、沙市及监利站年输沙量与累计年输沙量历年变化 Fig.3 Annual sediment transport and cumulative sediment transport in Zhicheng, Shashi and Jianli stations of Jingjiang River |
1955—1989年期间枝城站年输沙量稍有减少，但江湖水沙分配变化导致沙市年输沙量稍有增加，监利站年输沙量显著增加；1990—2021年期间三站年输沙量均大幅减少，与1990—2002年相比，2003—2021年期间荆江河段枝城、沙市及监利站年输沙量分别减少90.1%、86.0%及79.2%。
Mann-Kendall(M-K)检验法是目前应用较普遍的一种非参数检验方法，可判别水沙序列中是否存在突变及确定出突变发生的时间。采用该方法分别给出了1955—2021年期间枝城、沙市及监利站年径流量与年输沙量变化的检验结果。图 4显示，1973—2021年期间监利站年径流量呈显著增加，UF曲线与UB曲线在置信区上有个交点，为突变点，即1972年，原因为3次裁弯工程导致河道缩短比降明显增加，加大了下荆江河段水沙输移能力。2001—2021年期间枝城站年输沙量显著减少，UF曲线与UB曲线相交于置信区外的2003年左右，2003年后年输沙量大幅减少，可判别为2003年左右为突破点。2002—2021年期间沙市站年输沙量显著减少，UF曲线与UB曲线相交于置信区外的2004年左右，同样可判别2004年左右为突破点。1963—1998年期间监利站年输沙量显著增加，2009—2021年期间显著减少，突变点位于2008年左右，突变的原因为蓄水后水库下泄沙量大幅减少。
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图 4 枝城、沙市及监利站年径流量与年输沙量M-K曲线 Fig.4 M-K curve of annual runoff and sediment transport at Zhicheng, Shashi and Jianli stations |
综上，采用双积累曲线方法得到的结果显示，1955—1989年监利站年径流量明显增加，2003—2021年期间三站年输沙量大幅减少；M-K方法给出显著变化的时间及突破点与上述方法的研究结果一致。
2.1.2 年内径流量与输沙量的变化1990年以来荆江三口分流能力无明显变化趋势[10]，为了揭示荆江河段年内径流过程的变化规律，以枝城站、沙市站和监利站为代表，分析1990年以来枯水期(12月—次年4月)、消落期(5—6月)、汛期(7—8月)和蓄水期(9—11月)4个不同时段平均流量和输沙量的变化过程。
图 5显示，枯水期荆江河段枝城站、沙市站及监利站平均流量均显著增加，消落期该三站平均流量均稍有增加，汛期与蓄水期均有一定程度减少。与1990—2002年相比，2003—2012年期间枯水期各典型站平均径流量均有较大幅度的增加，枝城站、沙市站及监利站分别增加13.7%、10.1%及8.8%；消落期、汛期、蓄水期各典型站平均径流量均有不同程度减小，汛期三站依次减小11.6%、11.4%及10.1%。与1990—2002年相比，2013—2021年期间枯水期枝城站、沙市站及监利站的平均流量均大幅增加，分别增加55.1%、43.2%及42.9%；消落期三站平均流量依次增加6.5%、4.2%及5.2%；汛期平均流量依次减少11.2%、10.5%及9.5%，若1990—2002年期间排除1998年、1999年大水年的影响，则三站平均流量仍依次分别减少3.4%、3.4%及3.3%，蓄水期平均流量依次减少5.0%、7.1%及6.1%。
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图 5 1990年以来荆江3个站点不同时段平均流量变化 Fig.5 Average flow of three stations in Jingjiang River at different time periods since 1990 |
需要指出的是，上述对比分析了三峡水库蓄水前后荆江各典型站点同一调度阶段平均流量的变化特征，所得的结果并不完全是受水库调度的影响，也受蓄水前后不同降水量的影响，但根据已有研究成果[20]，人类活动的贡献率远高于气候(降雨量)变化的影响。
图 6显示，三峡工程运用后4个时间段枝城、沙市及监利站平均输沙量均明显减少。其中枯水期监利站平均输沙量恢复程度最大，2003—2013年恢复至蓄水前(1990—2002年)的46%，而其他3个时间段恢复至蓄水前的25%左右；2013—2021年枯水期监利站也恢复至蓄水前的46%，其他3个时间段恢复至蓄水前的13%左右。由于河床补沙作用，即使存在荆江三口分沙进入洞庭湖区，荆江河段三站输沙量仍沿程递增。
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图 6 1990年以来荆江3个站点不同时段平均输沙量变化 Fig.6 Average sediment transport of three stations in Jingjiang River at different time periods since 1990 |
由图 7可知，1955—1989年荆江三口分流分沙比均呈递减趋势，在1990—2002年期间荆江三口分流分沙比变化不大；三峡工程运用后，除特殊枯水年(2006年和2011年)荆江三口分流比减少幅度较大外，其他年份稍有减少；由于受河道沿程泥沙补给，荆江三口分沙比呈增加趋势。1955—1989年荆江三口分流分沙量呈递减趋势；1990—2002年期间三口分沙量呈递减趋势，但三口分流量无明显变化；三峡工程运用后三口分流量除特枯水文年(2006和2011年)减少幅度较大之外，其他年份均稍有减少；2013—2021年荆江三口年均分沙量为540万t，仅为1990—2002期间的7.5%。
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图 7 荆江三口分流分沙比与分流分沙量变化 Fig.7 Changes of the ratio and quantity of diversion and sediment diversion at the three outlets of the Jingjiang River |
如图 8所示，与各上个时间段相比，荆江三口累计年分流量系数依次减少了505.8亿、160.7亿及149.6亿m3/a，三峡工程运用后其减少的主要原因与径流过程坦化、2006年与2011年特枯水文年等因素有关；松滋口、太平口及藕池口累计年分流量系数变化与也呈现类似变化，其中与1990—2002年相比，2003—2021年期间荆江三口分流量减少23.6%，松滋口、太平口及藕池口分流量减幅分别为13.2%、36.6%及35.4%。
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图 8 荆江三口累积年分流量与累积年分沙量变化 Fig.8 Variation of cumulative annual diversion flow and cumulative annual diversion sediment at the three outlets of the Jingjiang River |
若1990—2002年期间排除1998、1999年大水年的影响，2003—2021年期间排除2006、2011年特枯水年的影响，2003—2021年期间松滋口累计年分流量系数增加9.1亿m3/a，太平口、藕池口及三口累计年分流量系数分别减少了29.7亿、20.6亿及41.2亿m3/a。在下泄径流过程坦化条件下松滋口累计分流量系数却增加，说明松滋口分流能力有所改善，同时考虑到三峡工程运用后相同干流流量下荆江三口分流量变化不大[5]，则太平口与藕池口分流能力萎缩；荆江三口累计年分流量系数减少约41.2亿m3/a，则认为主要是下泄径流过程坦化引起的。若1990—2002年期间排除1998、1999年大水年的影响，2003—2021年期间荆江三口累计年分流量系数减少73.6亿m3/a，2006、2011年特枯水年引起其减少32.4亿m3/a。
与各上个时间段相比，荆江三口累计年分沙量系数依次减少了7089万、6087万及6346万t/a，各口门累计年分沙量系数变化也呈类似变化规律。与1990—2002年相比，2003—2021年期间荆江三口分沙量减少90.2%，松滋口、太平口及藕池口分沙量减幅分别为87.3%、91.7%及92.6%。
采用M-K检验法分别给出了1955—2021年期间荆江三口年分流量与年分沙量检验结果。如图 9所示，1973—2021年期间荆江三口年分流量与年分沙量均呈显著减少趋势。年分流量、年分沙量的UF曲线与UB曲线分别相交于置信区外1981年、1992年左右，根据年分流量与年分沙量变化可判别其均为突破点，发生年分流量突变与下荆江3次裁弯有关；而发生分沙量突变则与下荆江3次裁弯和葛洲坝运用的共同影响有关。
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图 9 荆江三口年分流量与年分沙量M-K曲线 Fig.9 M-K curve of annual diversion flow and annual diversion sediment at the three outlets of the Jingjiang River |
综上，采用双积累曲线方法得到的结果显示，1955—2021年荆江三口年分流量与年分沙量呈减小趋势；M-K方法给出显著减小的时间及突破点与上述方法研究结果基本一致。
2.2.2 年内分流量与分沙量的变化如图 10所示，三峡工程运用后枯水期荆江三口分流量明显增加，消落期无明显变化，汛期与蓄水期均有一定程度的减少。与1990—2002年相比，2013—2021年期间枯水期松滋口、太平口和藕池口平均分流量增幅分别为422.1%、335%和741.6%，其中松滋口平均分流量增加值最大，约为144.3 m3/s，荆江三口平均分流量增幅为423.9%，约增加20.4亿m3，消落期除太平口平均分流量减少外，其他两个口门平均分流量均增加，但三口平均分流量减少0.5%；汛期和蓄水期平均分流量减幅分别为25.1%和29.6%，合计减少120.3亿m3。若1990—2002年期间排除1998年和1999年大水年的影响，汛期和蓄水期平均分流量减幅分别为13.8%和25.4%，合计减少66亿m3。
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图 10 1990年以来荆江三口平均分流量变化 Fig.10 Average diversion flow at the three outlets of the Jingjiang River since 1990 |
由图 11可知，主要受进入荆江河段输沙量大幅减少的影响，1990年以来在4个时段内荆江三口平均分沙量均显著减少。
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图 11 1990年以来荆江三口平均分沙量变化 Fig.11 Changes in the average diversion sediment at the three outlets of the Jingjiang River since 1990 |
从图 12可以看出，1955—2021年期间洞庭湖出湖七里山站年径流量与年输沙量均以减少为主；与上个时间段相比，除1990—2002年期间七里山站累计年径流量系数增加外，其他时间段累计年径流量系数均减少；累计年输沙量系数依次减少2236.5万、1131.1万、553.3万t/a，其主要与从荆江三口进入湖区的沙量递减等因素有关。与1990—2002年相比，2003—2021年期间年均径流量和年均输沙量减幅分别为14.7%和22.5%。
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图 12 七里山站年径流量、年输沙量与累计年径流量、年输沙量变化过程 Fig.12 Variation process of annual runoff, annual sediment transport, and cumulative annual runoff and sediment transport at Qilishan station |
采用M-K检验法分别得到了1955—2021年期间七里山站年径流量与年输沙量的检验结果。如图 13所示，在1986—2021年期间七里山站年径流量呈显著减少趋势，突变点在1974年左右；1971—2021年期间七里山站年输沙量呈显著减少趋势，UF曲线与UB曲线分别相交于置信区外1984年左右，根据年输沙量变化可判别其为突破点，突变的原因与从三口入湖分沙量大幅减少有关。
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图 13 七里山站年径流量与年输沙量M-K曲线 Fig.13 M-K curve of annual runoff and annual sediment transport at Qilishan station |
采用双积累曲线方法得到的结果显示，1955—2021年七里山站年径流量与年输沙量呈减小趋势；M-K方法给出的显著减小的时间及突破点与上述方法研究结果基本一致。
3.2 出湖年内径流量与输沙量变化图 14显示，三峡工程运用后在枯水期、消落期七里山站平均流量稍有增加，汛期平均流量有一定程度的减少，蓄水期稍有减少。与蓄水前(1990—2002年)相比，2013—2021年枯水期和消落期该站平均流量分别增加了6.6%和5.6%，汛期和蓄水期则分别减少17.4%和7.2%；若1990—2002年期间排除1998年和1999年大水年的影响，2013—2021年汛期和蓄水期平均流量减幅分别为9.7%和0.7%。1990年以来在枯水期、消落期、汛期和蓄水期七里山平均输沙量均有不同程度的减少，其中枯水期平均输沙量减幅最大，汛期减幅最小。
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图 14 1990年以来七里山站不同时段平均流量与平均输沙量变化 Fig.14 Variation of average runoff and average sediment transport at Qilishan station at different time periods since 1990 |
由图 15可知，1955—2021年螺山站年径流量无明显变化趋势；1955—1989年期间年输沙量呈增加趋势；1990—2002年期间年输沙量呈减少趋势；2003年三峡工程运用后下泄沙量大幅减少，虽然河床沿程补沙，但螺山站年输沙量仍大幅减少，2006年以来该站年输沙量基本变化不大，约为7100万t。与上个时间段相比，除1990—2002年期间螺山站累计年径流量系数增加外，其他时间段该站累计年径流量系数均减少；与上个时间段相比，1972—1989年该站累计年输沙量系数增加了6037万t/a，而后3个时间段依次减少了16211万及24725万t/a。与1990—2002年相比，2003—2021年期间年均径流量和年均输沙量减幅分别为6.8%和76.6%。
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图 15 螺山站年径流量、年输沙量与累计年径流量、年输沙量变化过程 Fig.15 Variation process of annual runoff, annual sediment transport, and cumulative annual runoff and sediment transport at Luoshan station |
采用M-K检验法分别得到1955—2021年期间螺山站年径流量与年输沙量的检验结果。如图 16所示，1975—1992年期间螺山站年输沙量显著增加，2002—2021年期间显著减少，UF曲线与UB曲线分别相交于置信区外2004年左右，可根据年输沙量变化判别为突破点，发生突变的主要原因为蓄水后下泄沙量大幅减少。
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图 16 螺山站年径流量与年输沙量M-K曲线 Fig.16 M-K curve of annual runoff and annual sediment transport at Luoshan station |
采用双积累曲线方法得到的研究结果表明，1955—1989年螺山站年输沙量呈增加趋势，1990—2021年期间呈减少趋势；M-K方法给出年输沙量显著变化的时间及突破点与上述方法研究结果基本一致。
4.2 年内径流量与输沙量变化由图 17可知，三峡工程运用后枯水期螺山站平均流量有较大幅度的增加，消落期稍有增加，汛期有一定程度的减少，消落期则稍有减少。与蓄水前(1990—2002年)相比，2013—2021年期间枯水期和消落期该站平均流量分别增加了23.8%和5.2%，汛期和蓄水期分别减少11.0%和6.2%；若1990—2002年期间排除1998、1999年大水年的影响，则2013—2021年汛期和蓄水期螺山站平均流量减幅分别为4.3%和2.7%。与同时段内荆江河段三站平均流量的变化幅度相比，枯水期螺山站增加幅度小于荆江河段三站，但其他3个时段内变化幅度基本与荆江河段三站相差不大。三峡工程运用后在4个时间段螺山站平均输沙量均明显减少，2013—2021年该站在枯水期、消落期、汛期及蓄水期分别恢复至蓄水前(1990—2002年)的51.0%、24.2%、16.4%及16.0%，枯水期该站平均输沙量恢复程度最大。
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图 17 1990年以来螺山站不同时段平均流量与平均输沙量变化 Fig.17 Variation of average runoff and average sediment transport at Luoshan station in different periods since 1990 |
1955—1972年期间，长江干流河道水流含沙量偏高，荆江三口在分泄长江较多水量的同时，也带进去大量泥沙并沉积于湖区；洞庭湖的淤积致使分流河道下游水位缓慢抬高，三口分流分沙比缓慢减小，下荆江输送的水沙量逐年增加，从而导致螺山站含沙量不断增加，螺山—汉口河段呈缓慢淤积状态，相应的出湖七里山站水位逐渐抬高，对洞庭湖以及下荆江河段的顶托作用缓慢增强。
1973—1989年期间，长江干流河道水流含沙量同样偏高，但下荆江3次裁弯缩短约78 km，更加剧了三口尤其是藕池口分流分沙的减少；下荆江输送的水沙量逐年显著增加，导致螺山站含沙量明显增加，螺山—汉口河段淤积明显，而出湖七里山站水位抬高，对洞庭湖以及下荆江河段的顶托作用明显增强，同时导致洞庭湖出流不顺[21]。
1990—2002年期间，干流河道水流含沙量呈减少趋势，从荆江三口分泄入洞庭湖的沙量也明显减少，进入荆江三口分流河道的水流含沙量减少使得河槽淤积幅度减缓，荆江三口分流分沙比变化不大，下荆江河段输送的水量变化不大，但输沙量呈减少趋势，螺山站水流含沙量也相应减少，螺山—汉口河段冲淤变化幅度不大，各流量级下螺山站水位变化趋势不明显。
2003—2021年期间，三峡工程运用后进入荆江河段的水流含沙量大幅度减少，干流河段持续处于强冲刷状态，松滋河有一定程度冲刷，虎渡河与藕池河以微冲为主，湖区则由蓄水前淤积为主转变为微冲为主，2006年与2011年特枯水文、径流过程坦化等引起荆江三口分流量有一定程度减少，虽然在河床泥沙补给作用下，荆江河段沿程输沙量有一定程度恢复，但仍远小于蓄水前的水平；螺山—汉口河段以冲刷为主，中枯水流量下螺山站水位有所下降，但高水流量下该站水位基本无明显变化趋势。水库调蓄引起径流过程改变，对江湖径流年内分配产生一定的影响，枯水期荆江河段与荆江三口分流河道平均流量显著增加，湖区出湖流量稍有增加，城螺河段平均流量有较大幅度增加；消落期上述河段平均流量均稍有增加，而汛期与蓄水期平均流量均有一定程度减少。
目前长江上游已建大中小型水库约1.5万座，总库容达3700亿m3[22]，随着梯级水库(例如昌波、拉哇等水电站)不断开发对径流的进一步调节，未来水库下泄的径流过程将进一步坦化[23]，且下泄沙量将在相当时间内维持在较低的水平。由于宜昌至枝城河段距离大坝最近，经过20年“清水”冲刷，河床组成基本为卵石夹沙层[4]，2015—2021年期间年均冲刷量不足0.01亿m3；2002年10月—2021年4月期间荆江河段平滩河槽冲刷约为12.66亿m3，平滩水位以下河床冲深约为2.65 m，且上段冲刷幅度大、下段冲刷幅度相对较小，河床纵比降逐渐调平，在相同水位下过水面积有所增加，且河床组成逐渐粗化[4]，因此在相同流量条件下河床补给量逐渐减少，荆江河段年输沙量将逐渐减少。受未来水库下泄径流过程进一步坦化的影响，相应的荆江径流过程也将进一步坦化，即枯水期与消落期平均径流量将增加，汛期与蓄水期平均径流量将减少。荆江水沙变化也将引起荆江三口分流分沙发生调整，即三口分沙量进一步减少，年内三口分流过程与荆江河段保持一致。洞庭湖入湖流量与出湖流量基本呈正比，城陵矶附近干流河床不断冲刷下切和比降增加，引起长江干流城陵矶处相同中枯水流量水位下降，在相同条件下有利于湖区出流。由于在枯水期与消落期从荆江三口入湖流量均将增加，预计出湖流量将可能稍有增加；汛期与蓄水期入湖流量均将减少，预计出湖流量将可能稍有减少，荆江三口分沙量继续减少将可能引起出湖输沙量进一步减少。受荆江河段与出湖水沙变化的共同影响，城螺河段径流过程也将进一步坦化，年输沙量逐渐减少，长江与洞庭湖水沙输移变化规律将基本保持现有变化格局。
6 结论本文根据最新的实测资料分析了荆江及三口分流河道水沙输移变化，阐明了洞庭湖出湖水沙输移变化规律，研究了城螺河段水沙的变化特征，在此基础上揭示了长江与洞庭湖水沙输移关系的变化规律，得到主要结论如下：
1) 1955—2021年枝城与沙市站年径流量量变化趋势不明显，但监利站增加幅度为17.4%，三口分流量以减少为主，七里山站年径流量则有所减少，螺山站年径流量无明显变化。M-K法检验表明，监利站、三口及七里山站径流量分别在1972、1981及1974年左右发生突变。
2) 1955—1989年枝城与沙市站年输沙量变化趋势不明显，监利站则明显增加，1990年以后荆江河段年输沙量均呈减少趋势；1955—2021年期间三口分沙量与七里山站年输沙量均以减少为主；螺山站年输沙量变化与监利站基本一致。M-K法检验表明，枝城、沙市、监利及螺山站年输沙量分别在2003、2004、2008及2004年左右发生突变，而三口与七里山站年输沙量分别在1992、1984年左右发生突变。
3) 水库调蓄作用引起荆江三站枯水期平均流量均显著增加，消落期平均流量稍有增加，汛期呈一定程度的减少趋势，蓄水期稍有减少趋势；相应的三口、七里山站、螺山站年内平均流量变化均与荆江三站保持一致，下泄径流过程坦化与2006、2011年特枯水年分别引起三口年均分流量减少约41.2亿和32.4亿m3。三峡工程运用后4个时间段荆江三站平均输沙量均明显减少，相应的三口、七里山站、螺山站年内平均输沙量变化均与荆江三站保持一致。
4) 随着三峡及上游水库群陆续建成运用，荆江河段、荆江三口、洞庭湖出湖及城螺河段径流过程将进一步坦化，输沙量也会进一步减少，预计长江与洞庭湖水沙输移变化规律将基本保持现有变化格局。
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