第1章 绪论
　　本章主要概述长江治理与保护面临的新形势和新挑战，以及围绕新形势与新挑战所开展的研究工作；介绍长江中下游干流河道概况，包括河道基本情况、河道边界条件、堤防及河道（航道）整治工程、险工段基本情况；梳理长江上游控制性水库建设运行情况，重点介绍三峡水库、向家坝水库、溪洛渡水库和乌东德水库的调度运行及水库淤积情况。
　　1.1研究背景
　　长江是中华民族的母亲河，保护和治理好长江，既关系到流域内人民的福祉，也关乎国家的长治久安，更事关中华民族的伟大复兴。经过长期努力，长江治理与保护已取得举世瞩目的成效（蔡其华，2009）。与此同时，受人类活动和全球气候变化等影响，长江的自然属性和服务功能都已发生变化，长江治理与保护面临新形势和新挑战。
　　近年来受气候条件变化、长江上游水土保持减沙、三峡水库及长江上游干支流水库蓄水拦沙等因素的共同影响，长江中下游水沙条件发生变化。长江上游来水来沙的变化引起了长江中下游河道的强烈冲刷，河道原有的相对平衡状态被打破（许全喜，2013），河槽发生了较大的变化，部分河段河床纵横断面形态、滩槽格局和局部河势均发生了新的调整，河道泄流能力、槽蓄量等均发生相应的变化。同时，由于长江中下游河道河岸基本由冲积土组成，抗冲性差，受河床冲刷及水位变化等多方面影响，迎流顶冲段和主流贴岸段常发生岸坡崩塌险情，河道岸坡失稳风险增加。
　　针对长江中下游河道面临的新形势、新问题，通过研究阐明三峡水库蓄水以来长江中下游水沙情势、造床流量、河槽发育特征和岸坡稳定情势方面的变化，提出满足多目标需求的三峡水库控泄流量过程和有利于河槽发育的水库优化调度方式，预测新水沙条件下长江中下游洪水河槽发育趋势及岸坡稳定性变化趋势。本书研究不仅是长江中下游河道治理与保护的需要，更是长江经济带高质量发展的水利支撑与保障。
　　1.2长江中下游干流河道概况
　　1.2.1河道基本情况
　　长江出三峡水库后，进入长江中下游平原地区，流经湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海六个省市，注入东海，全长1893km。其中：宜昌至湖口河段为长江中游，长955km， 流域面积68万km2；湖口以下为长江下游，长938km，流域面积12万km2。长江中下游干流河道受区域地貌及地质构造控制，属冲积平原河流。
　　汇入长江中下游干流的大小支流约106条，其中最大的支流为汉江。长江中下游地区拥有中国*大的淡水湖区，其中包括鄱阳湖、洞庭湖、太湖和巢湖等大湖。由于降雨、径流分布不均，加之河网湖泊密集，长江中下游在历史上水患灾害严重。随着人类活动和经济发展，自东晋以来，陆续在两岸建有大量的堤防，这些堤防对长江中下游的防洪起到了重要的屏障作用。
　　长江中下游干流河道，依地理环境及河道特性可划分为5大段，即宜昌至枝城河段、枝城至城陵矶河段、城陵矶至湖口河段、湖口至徐六泾河段和长江口河段（潘庆燊和胡向阳，2011）。
　　1. 宜昌至枝城河段
　　宜昌至枝城河段全长60.8km，流经湖北宜昌、枝城、枝江等地。该河段一岸或两岸为高滩与阶地，并傍低山丘陵，河道属于顺直微弯河型，受两岸低山丘陵的制约，整个河段的走向为西北—东南。
　　2. 枝城至城陵矶河段
　　枝城至洞庭湖口的城陵矶河段通常称为荆江河段，全长347.2km。荆江贯穿于江汉平原与洞庭湖平原之间，流经湖北枝江、松滋、沙市、公安、石*、监利及湖南岳阳等地。两岸河网纵横，湖泊密布，土地肥沃、气候温和，是我国著名的粮棉产地。荆江两岸的松滋口、太平口、藕池口和调弦口（调弦口于1959年建闸控制）分泄水流入洞庭湖。洞庭湖接纳四口分流和湘江、资江、沅江、澧水四水后于城陵矶汇入长江。荆江按河型的不同，以藕池口为界分为上荆江、下荆江，上荆江为微弯分汊型河道，下荆江为典型的蜿蜒型河道。
　　3. 城陵矶至湖口河段
　　本河段分为城陵矶至武汉河段、武汉至湖口河段两段。
　　城陵矶至武汉河段上起城陵矶，下迄武汉新洲阳逻，全长275km，流经湖南岳阳、临湘和湖北监利、洪湖、赤壁、嘉鱼、咸宁、武汉等地，武汉龟山以下有汉江入汇。受地质构造的影响，河道走向为北东向。左岸属江岸凹陷，右岸属江南古陆和下扬子台凹。两岸湖泊和河网水系交织，本河段为藕节状分汊河型。
　　武汉至湖口河段上起武汉新洲阳逻，下迄鄱阳湖口，全长272km，流经湖北武汉、黄冈、鄂州、黄石和江西九江及安徽宿松等地。本河段河谷较窄，走向为东南向，部分山丘直接临江，对河道形成较强的控制。本河段两岸湖泊支流较多，河道总体河型为两岸边界条件限制较强的藕节状分汊河型。
　　4. 湖口至徐六泾河段
　　本河段分为湖口至大通河段、大通至江阴河段和江阴至徐六泾河段。
　　湖口至大通河段上起湖口，下迄大通羊山矶，全长228km，流经江西湖口、彭泽和安徽宿松、望江、东至、怀宁、枞阳、池州等地。起点湖口为鄱阳湖水系（饶河、信江、抚河、赣江、修水）入汇处。本河段河谷多受断裂控制并偏于右岸，河道流向为东北向。右岸阶地较狭窄，左岸阶地和河漫滩宽阔，河谷两岸明显不对称。本河段为藕节状分汊河型。
　　大通至江阴河段上起羊山矶，下迄江阴鹅鼻嘴，全长431.4km，流经安徽铜陵、芜湖、马鞍山和江苏南京、仪征、句容、镇江、江都、常州、泰州、泰兴、江阴等地。本河段河宽一般为2～3km，水深为20～40m，河谷右岸靠近宁镇山脉和下属黄土（晚更新世）阶地，左岸主要为平原，河漫滩较宽，*宽可达25km。自大通以下为感潮河段，本河段有滁河汇入，京杭大运河横贯南北，在镇江、扬州附近与长江干流相交，左岸三江营有淮河入江。本河段为藕节状分汊河型。
　　江阴至徐六泾河段全长96.8km，流经江苏江阴、靖江、张家港、常熟、南通等地。
　　江阴附近江面宽为1.4km，至徐六泾江面宽为5.7km，本河段*尾窄，中段宽并向北弯*。上段右岸有黄山、肖山和长山滨江，下段左岸有黄泥山、马鞍山龙爪岩临江。本河段两岸河港纵横，右岸有望虞河等太湖水系通入长江。本河段为江心洲十分发育的分汊河型。
　　5. 长江口河段
　　长江口地处长江三角洲，自徐六泾至河口原50号灯标，长约181.8km，流经江苏海门、启东、常熟、太仓等地和上海宝山、川沙、南汇、崇明等地。徐六泾断面河宽约为5.7km， 河口启东嘴至南汇嘴河宽扩展为90km。长江口河段平面呈扇形，总体呈三级分汊、四口入海的河势格局。在徐六泾以下，崇明岛将长江分为南支和北支，南支在吴淞口以下又被长兴、横沙等岛分为南港和北港，南港由九段沙分为南槽和北槽，共有北支、北港、北槽和南槽四个入海通道。本河段右岸吴淞口有黄浦江入汇。长江口为陆海双相中等强度潮汐河口，是洲滩发育的多汊河段。
　　1.2.2河道边界条件
　　1. 地质地貌
　　长江中下游位于长江流域自西向东地势第三级阶梯，地貌形态为堆积平原、低山丘陵、河流阶地和河床洲滩。汉江-洞庭湖平原及下游左岸广大平原为冲湖积平原，城陵矶至大通河段右岸多为狭窄的冲洪积平原。枝城以上低山丘陵较多，石*、岳阳附近也有少数低山丘陵，鄂州至武穴河段低山丘陵沿两岸分布，湖口以下沿江南岸山丘断续分布。河道两岸有反映其演变过程的多级阶地，其级数越向下游越少，宜昌附近有五级阶地，荆江河段有两级阶地发育，城陵矶以下沿江丘陵有三级阶地发育。长江中下游洲滩较多，两岸滩地一般在长江高水位以下，易发生冲淤，江心洲多发育于上下节点间的河道宽阔段。
　　2. 河床边界条件
　　长江中下游岸坡按物质组成可分为基岩（砾）质岸坡、砂质岸坡和土质岸坡，其中基岩（砾）质岸坡数量不多。砂质岸坡多具二元结构，一般上部为细粒物质，下部为砂卵石或粉细砂等。
　　基岩（砾）质岸坡：包括基岩丘陵和基座阶地下部基岩、砾质岸坡，其抗冲能力较强，岸坡稳定。基岩（砾）质岸坡主要分布在长江中游地区，如宜昌下游右岸五龙山、虎牙滩、枝城段，下荆江石*附近，黄石至武穴等段。节点是长江中下游干流的一种河谷地貌，是河床的一种特殊边界条件，可分为天然节点和人工节点两大类，对河势稳定起着重要的控制作用。
　　砂质岸坡：河谷岸坡中下部以砂层为主，稳定性差。上荆江河岸地层结构上部为黏土层，中部为砂层，下部为卵石层；下荆江河岸地层结构上部为黏土层，下部为粉细砂、中砂层；长江中下游砂质岸坡较多，以粉土和细砂为主，岸坡不够稳定；洲滩岸段多以粉细砂为主。
　　土质岸坡：该类河岸具有二元结构，上部为黏土、亚黏土，下部为粉土或细砂，河谷岸坡以上部土层为主，如城陵矶至武汉左岸多数岸坡、下游九江至大通左岸岸坡均为此类岸坡，这种岸坡的稳定性与黏土层厚度有极大的关系。
　　3. 河床组成
　　三峡水库蓄水后，随着河道冲刷，宜昌至大埠街干流河段河床逐步由蓄水前的沙质河床或沙夹卵石河床演变为卵石夹沙河床，床沙组成逐年粗化和沿程粗化的趋势明显，中值粒径一般为0.32～62mm，大埠街以下为沙质河床，床沙中值粒径一般在0.25～0.30mm， 总体分布是越往下游越细。
　　1.2.3堤防及河道（航道）整治工程
　　1. 堤防工程
　　堤防是长江中下游干流防洪的基础设施，目前宜昌至长江口干流堤防3938km已基本完成达标建设，其中左岸1884km，右岸1643km，江心洲411km。按照保护对象重要性划分，长江中下游干流1级堤防747km，2级堤防2719km，3级及以下堤防472km。
　　2. 河道治理工程
　　为了保障长江中下游河势稳定和防洪安全，研究者相继开展了以河势控制工程与护岸工程为主的河道治理工作。20世纪50～60年代对重点堤防荆江大堤、岳阳长江干堤、同马大堤及无为大堤和重要城市武汉、南京、马鞍山等江岸岸坡实施了防护。20世纪60～70年代，实施了下荆江中洲子、上车湾系统裁弯工程，以及武汉、南京、芜裕、镇扬等重点河段河势控制工程，对部分趋于萎缩的支汊如安庆河段的官洲西江，太子矶河段的扁担洲右夹江、玉板洲夹江，铜陵河段的太阳洲，南京河段的兴隆洲左汊进行了封堵。20世纪80～90年代中期，开展了界牌、马鞍山、南京、镇扬等河段的系统治理。
　　1998年长江发生流域性大洪水后，水利部长江水利委员会组织实施了长江重要堤防隐蔽工程，对直接危及重要堤防崩岸段和少数河势变化剧烈的河段进行了治理，工程涵盖湖北、湖南、安徽、江西四省所辖范围内的长江干堤、汉江遥堤、赣江赣抚大堤等约2000km堤防，累计护岸长度436km，完成抛石量2215万m3，混凝土铰链沉排100万m2。
　　2003年三峡水库蓄水运行以来，为积极应对“清水下泄”对长江中下游防洪、河势等方面带来的影响，水利部组织实施了部分河段河势控制应急工程。1998～2010年长江中下游干流河道治理长度约720km，2011～2013年治理长度约310km。2016年以来，按照《加快长江中下游崩岸重点治理实施方案》，开展了列入《三峡后续工作规划》的宜昌至湖口河段崩岸重点治理项目26项，以及列入172项节水供水重大水利工程中的湖口以下江西、安徽、江苏三省共计37项崩岸重点治理项目（卢金友，2020）。
　　3. 航道整治工程
　　20世纪90年代以来，长江中下游干流河道开展了大量航道整治工程，截至2016年，共计完成54项航道整治工程，初步形成了有利的滩槽格局，改善了重点碍航水道的航道条件，提高了航道维护水深，为后续系统航道整治奠定了基础。