第三节 三峡工程泥沙问题研究历程
1956年长江水利委员会全面开展长江流域综合利用规划工作。同时，开始进行三峡水利枢纽的勘测设计和科学研究工作。1958年，根据党中央提出的“积极准备，充分可靠”的建设方针，开展编制三峡工程初步设计要点报告阶段的科学研究工作，其中，作为三峡工程17个重大科学技术问题之一的“三峡水库调度和水库淤积问题”也逐步开展。
三峡工程泥沙问题关系到水库寿命、库区淹没，库尾段航道、港区和坝区船闸、电站的正常运用以及坝下游河道演变对防洪和航运的影响等一系列重要而复杂的技术问题，难度很大。
三峡工程泥沙问题研究可分为五个阶段：1958—1970年“积极准备，充分可靠”和“雄心不变，加强科研”阶段；1971—1983年修建葛洲坝枢纽为三峡工程做“实战准备”阶段；1983—1992年三峡工程可行性重新论证阶段；1992—2002年三峡工程设计与施工阶段；2003年6月以后初期蓄水运用阶段。
一、1958—1970年阶段
1958—1970年是编制三峡工程初步设计要点报告和专门研究人防与水库泥沙问题的阶段。
1958年3月党中央成都会议通过了《中共中央关于三峡水利枢纽和长江流域规划的意见》，对三峡工程提出“积极准备，充分可靠”的建设方针。会后根据周恩来总理的指示，国家科学技术委员会和中国科学院成立三峡科研领导小组（简称科委三峡组），组织全国性的科研大协作。同年6月在武汉召开了三峡水利枢纽科学技术研究会议第一次会议，三峡工程泥沙问题全面开展研究。1959年10月召开第二次会议，将“三峡水库调度和水库淤积问题”列为三峡工程重大科学技术问题之一。1960年国家遇暂时经济困难，科委三峡组根据周恩来总理关于三峡工程“雄心不变，加强科研”的指示精神，安排1963—1972年十年科研规划，三峡水库泥沙淤积问题是主要研究课题之一［1-3］。该阶段三峡工程泥沙问题研究的重点为长江上游悬移质和卵石推移质的来沙量和三峡水库泥沙淤积问题，主要内容如下。
（一）枢纽来沙研究
1949年以来，长江干、支流控制水文测站即系统地开展悬移质泥沙测验。1956年开始研究悬移质泥沙粒径分析方法，1960年以后，干支流控制测站均采用粒径计法系统进行分析。1969年7月—1970年9月，长江科学院和长江水利委员会水文局对长江干支流129个测站的悬移质泥沙资料进行整编，提出近20年系列整编成果。推移质泥沙包括沙砾（粒径0.1～10mm）和卵石（粒径10mm以上），由于测验技术尚未完全解决，该阶段从多种途径进行研究。
1.推移质泥沙测验技术研究
1956年宜昌站开始采用苏联顿式测验仪器施测沙砾推移质；1961年寸滩站采用软底网式测验仪器施测卵石推移质。为了提高测验技术，在测验过程中，一方面根据推移质泥沙在该河段的输移、运动规律，研究制定测验技术规程，如取样历时、垂线分布、测次分布等；同时对测验仪器的性能进行研究改进。1967—1970年长江科学院和长江水利委员会水文局先后在四川都江堰柏条河干渠和长江科学院试验水槽进行试验，研究改进卵石推移质测验仪器的性能；同时，对沙砾推移质测验仪器的性能，也经过野外和室内试验，研究改进。1973年在都江堰柏条河干渠分别对采用的沙砾、卵石推移质测验仪器根据器测和坑测资料，确定测验仪器的采样效率。
2.长江上游卵石推移质查勘调查
为研究川江卵石推移质特性，调查三峡水库卵石推移质来源和数量，该阶段多次进行查勘调查。1959年12月—1960年1月，长江科学院、成都工学院、武汉水利电力学院[1]（简称武水院）、武汉水运工程学院、水利水电科学研究院（简称水科院）、南京水利科学研究所（简称南科所）、西北水利科学研究所（简称西科所）、中国科学院四川分院、成都水电设计院、长江航道局川江航道处等10个单位，重点查勘大渡口至寸滩河段和嘉陵江澄江镇至河口河段的河床组成，卵石的形状、排列、堆积和运动特性，为研究三峡枢纽兴建后卵石推移质淤积对重庆河段港区和航道的影响搜集资料［4］。以后又由长江科学院和有关单位对川江卵石推移质特性进行多次查勘调查。1960年后，长江科学院和南京大学（简称南大）地理系组织多次查勘，调查川江卵石岩性（矿物），分析三峡枢纽卵石推移质的来源和数量，查明川江万县以上卵石推移质主要来源于金沙江，其次为岷江、嘉陵江，卵石岩性以火成岩为主。在第二研究阶段中，1973—1974年，长江科学院、长江水利委员会水文局、长江水利委员会勘测处、南大地理系继续进行卵石推移质的来源和数量调查，对川江万县至宜都河段干支流近10万颗卵石采样分析岩性（矿物），并通过黄柏河干支流水库淤积的卵石推移质数量实测资料对计算方法进行验证，计算得出宜昌河段多年平均卵石推移量为64万t，其中，三峡区间补给约占57%［5］。
（二）三峡水库库区典型河段观测研究
长江水利委员会荆江河床实验站于1960—1961年对重庆猪儿碛河段、嘉陵江金沙碛河段进行观测研究；1962—1963年对奉节臭盐碛河段进行观测研究。上述河段观测项目包括水位、流量、含沙量、床沙和断面地形等，资料比较全面系统。为研究重庆河段卵石运动规律，1960年长江科学院、长江水利委员会重庆水文总站、水科院在寸滩河段开展同位素锌65示踪标记卵石试验研究，查明川江卵石在河床中运动具有很大的间歇性，时滚时停，平均运行速度很小。
（三）三峡水库长期使用研究
该阶段长江科学院采用平衡输沙有限差分法和一些估算方法对三峡水库不同正常蓄水位、死水位方案水库淤积过程、淤积数量、淤积分布、淤积平衡年限以及对重庆港区影响等问题进行了大量计算，提出第一阶段技术总结［6］。60年代初期，黄河三门峡水库蓄水运用后，库区严重淤积，毛泽东主席、周恩来总理非常关心三峡水库的寿命问题。1964年长江水利委员会主任林一山写出《关于水库长期使用的初步探索》［3］，并于当年8月带领科技人员赴华北、东北、西北各地调查官厅、大伙房、闹德海、红山、青铜峡、三门峡、长山头、张家湾等8个水库，搜集大量水库淤积和运用资料，提出水库调查报告。报告指出：根据水库淤积规律和天然河流水沙过程年内分布特点，通过水库的合理运用，主要是汛期降低坝前水位泄洪排沙、汛后蓄水的运用方式，可以长期保留水库的大部分有效库容，做到长期使用［7］。1966年，长江科学院又对黄河三门峡、盐锅峡水库进行调查，并参加黑松林水库、水槽子水库排沙实验。同年林一山主任写出《水库长期使用问题》，对不同库型长期保留有效库容的比值，进行了分析［8］。第二研究阶段1978年，长江科学院对长期使用水库的平衡形态和淤积计算方法进行了研究［9］。
（四）重庆河段卵石推移质泥沙模型试验研究
1960—1964年长江科学院、武水院主持，水科院、南科所、成都工学院和武汉水运工程学院等单位协作，在武水院露天试验场兴建平面比尺500、垂直比尺100的重庆河段模型。河段干流从合江至涪陵，嘉陵江从北碚至河口。采用天然沙做模型沙，粒径比尺为78。模型对三峡水库正常蓄水位200m、死水位170m方案卵石推移质淤积对重庆市港区、航道的影响，进行了试验研究，阐明了库尾段卵石运动的间歇性及冲淤分布的分散性等特点［10］。
（五）长江河流泥沙运动规律研究
为研究三峡工程泥沙问题，该阶段开展河流泥沙运动规律研究，内容包括：
（1）水流挟沙能力研究。1956—1957年，长江水利委员会水文局根据长江中游宜昌等站资料，建立长江荆江河段全沙和床沙质的水流挟沙力经验公式。1958年由武水院主持从能量平衡出发，导出长江中下游水流挟沙力（床沙质）公式［11］。1963年以后，长科院根据水库实测资料，提出该公式适合水库淤积计算水流挟沙能力的系数和指数值。
（2）川江卵石起动流速试验研究。1960—1962年，长江科学院和武水院协作，根据川江卵石形状、排列、床面不同糙度等特点，对川江卵石推移质起动流速进行试验研究，得出不同条件下卵石起动流速公式。1965年，长江科学院在岷江支流茫溪河的渡船嘴处开挖长12m、宽1.2m的试验水槽，开展卵石起动流速试验，提出卵石起动流速公式。
（3）长江沙波运动观测研究。1958—1959年，长江水利委员会水文局在长江陈家湾、汉口和南京等河段进行沙波运动观测研究。观测项目包括流速、水深、比降、水温、床沙粒径及波高、波长、波速等，资料比较全。1959年长江水利委员会南京观测队、汉口观测队分别提出沙波测验分析报告。1960年长江水利委员会汉口观测队提出长江沙波运动基本规律分析报告，对长江沙波形态特征和运动速度与水力泥沙因子的关系，提出计算公式。
（4）长江黏性土壤冲刷观测试验研究。1961年长江科学院为研究下荆江裁弯工程新河冲刷发展情况，进行荆江地区黏性土壤冲刷室内试验，提出试验小结。1969—1970年，长江水利委员会荆江河床实验站在上车湾裁弯新河进行原型观测，实测黏土冲刷流速值与室内试验成果基本相同。
（六）丹江口水库滞洪期和蓄水运用期观测研究
丹江口水利枢纽于1960年围堰滞洪，1968年蓄水运用。该阶段长江科学院对丹江口水库滞洪期及蓄水运用后，库区泥沙淤积、排沙措施以及坝下游河床冲刷进行了大量计算。枢纽蓄水运用后，长江水利委员会水文局组建丹江口水利枢纽水文实验站，对水库淤积、坝下游河段冲刷演变开展观测研究，为三峡工程泥沙问题研究提供重要参考资料。
该阶段（1958—1970年）三峡工程泥沙问题研究取得的主要研究成果如下：
（1）悬移质泥沙方面，提出近20年系列整编成果。推移质泥沙方面，研究改进测验仪器性能，提高测验技术，为以后系统开展测验提供了条件。此外，通过卵石岩性（矿物）调查分析，提出三峡枢纽卵石推移质的来源和数量，为测验成果提供验证资料。
（2）提出长期使用水库的调度运用方式，长期保留水库大部分有效库容，解决水库寿命问题。
（3）开展三峡水库库区典型河段和丹江口水库及下游泥沙问题观测研究，为研究三峡水库变动回水区航道泥沙问题，提供重要资料。
（4）提出长江水流挟沙力公式。
二、1971—1983年阶段
1971—1983年是通过兴建葛洲坝水利枢纽为三峡工程做“实践准备”和编制正常蓄水位150m方案的三峡水利枢纽可行性研究报告阶段。
葛洲坝水利枢纽于1970年12月开工，1972年11月周恩来总理决定主体工程暂停施工，同年成立工程技术委员会，由长江水利委员会负责修改初步设计。根据党中央关于修建葛洲坝枢纽为三峡工程作“实战准备”的指导方针，该阶段有关三峡工程泥沙问题研究的重点为通过葛洲坝枢纽工程泥沙问题研究，为解决三峡工程泥沙问题研究做“实战准备”，通过丹江口水库泥沙冲淤观测分析，提出水库冲淤过程的计算方法。研究的主要内容如下。
（一）枢纽来沙研究
悬移质泥沙方面，根据钱宁教授的建议，于1973—1977年在寸滩、宜昌等水文站开展近底层悬移质泥沙测验，即采用10线7点法（相对水深1.0、0.8、0.4、0.2、0.1及河底以上0.5m、0.1m）进行精密悬移质泥沙测验。根据大量实测资料分析，宜昌站历年实测粒径大于0.1mm的床沙质泥沙年输沙量平均偏小约5.7%，约350万t。为了研究悬移质泥沙物质组成，长江科学院与南大地理系协作，通过对长江干支流19处控制测站的沙样分析，查明长江悬移质泥沙以石英、长石为主，硬度大于5的矿物含量达80%左右，沙粒磨圆度以棱角状为主［12］。该阶段长江科学院对长江上游流域产沙（悬移质）特性以及来沙量多年变化进行了分析。流域产沙特性主要是强产沙区面积小，仅占长江上游流域总面积的7%；地表侵蚀物质的颗粒粗，泥沙输移比远小于1；干支流主要测站的来沙量与上游降水量、降水强度和降水地区关系密切。近代长江上游水土流失虽较严重，但根据长系列年实测资料分析，来沙量没有增长趋势［13］。
推移质泥沙方面，1973年长江科学院与长江水利委员会水文局整理分析宜昌站和寸滩站历年实测沙砾、卵石推移质资料。在前阶段提高测验技术的基础上，1972年后，又相继在三峡枢纽上下游朱沱、寸滩、万县、奉节、宜昌五个测站全面开展卵石推移质测验；奉节、宜昌二站同时开展沙砾推移质测验。根据各站大量实测资料，对照前阶段采用卵石岩性（矿物）调查分析的成果，三峡枢纽不同库段的卵石、沙砾推移质的年输沙量、粒径和岩性等均已基本清楚。1978年，长江科学院韩其为根据川江卵石床面运动的随机性，提出《泥沙运动统计理论》（征求意见稿）。
根据各站实测卵石推移质资料，汛期5—10月的输沙量一般占年总输沙量的99%以上；但位于瞿塘峡上游的奉节站因汛期受峡谷壅水影响，枯水期的输沙量可占年总输沙量70%以上。可见在河谷宽窄相间的川江河段，卵石推移质的输移在时间和空间都是不连续的。
（二）水库不平衡输沙观测研究及水库冲淤过程计算方法研究
丹江口水库蓄水运用后，丹实站除系统地开展水库上下游泥沙冲淤观测研究外，1970年、1971年和1973年在水库常年回水区上段，距坝约92km上游长约25km的库段，系统地开展水库不平衡输沙观测研究，详细观测水沙变化过程、断面冲淤变化、淤积物粒径变化。1972年长江科学院提出水库不平衡输沙的初步研究［14］。1973年长江科学院在武汉大学数学系的协作下，提出水库冲淤过程计算方法及电子计算机的应用［15］。水库不平衡输沙方法的主要特点是每一断面的含沙量不一定刚好等于其水流挟沙力，同时还考虑了冲淤过程悬移质粒配和床沙粒配的沿程变化；在计算技术方面应用电子计算机运算。经过大量实测资料验证后，1972年应用于葛洲坝库区悬移质淤积计算。
（三）葛洲坝枢纽坝区泥沙问题研究
葛洲坝枢纽是三峡枢纽的反调节枢纽，属于低水头枢纽。单独运用时，坝区泥沙问题十分复杂，是工程泥沙问题研究的重点。1971年以来，为研究坝区河势规划、船闸上下游引航道的航行水流条件和泥沙淤积问题以及电站引水防沙问题，开展了大量原型观测调查和泥沙模型试验研究。
原型观测调查方面主要有：1971年6—11月由三三○工程指挥部勘测设计团组织的船闸淤积问题调查组去广西、广东、湖南三省（自治区），对23个设有船闸或筏道的水利枢纽的泥沙淤积问题进行调查。调查重点是广西郁江的西津枢纽和广东湛江地区鉴江干流的六个梯级；其中鉴江梯级在1975年又由三三○工程局试验室、武水院等单位进行河势调查。经过调查，提出在枢纽布置须特别考虑的三个因素：建坝前后的河势问题、凸岸与凹岸的差别问题、船闸与泄水闸及水电站等建筑物上下游水流情况的结合问题［16］。1975年12月和1976年6月，先后两次由长江科学院、南科所、清华大学水利系和水利电力部第十一工程局组成枢纽坝区河势调查组，对黄河三门峡、盐锅峡、青铜峡、三盛公，大渡河龚嘴，以礼河水槽子，耒水白鱼潭，岷江映秀湾8个枢纽进行调查，研究稳定坝区河势、改善引航道口门边滩淤积及电站防沙问题［17］。1973年8月长江水利委员会枢纽处、长江科学院和武水院组织黄河青铜峡水电站底孔排沙作用及射流差效益原型观测。资料表明：电站底孔对电厂前的“门前清”作用明显，底孔开启时，没有增加过机泥沙的现象。射流增差实测值较理论计算值小［18］。
1971年以来，由长江科学院、南科所、武水院负责先后开展4座葛洲坝枢纽坝区泥沙模型试验和1座电站断面泥沙模型试验研究，对坝区河势规划、船闸上下游引航道的航行水流条件和泥沙淤积问题以及电站引水防沙问题，均取得丰硕成果。坝区河势规划，通过对单槽方案、双槽方案、单槽分汊方案以及人字形导沙坎方案的研究，采用单槽方案［19］。船闸引航道的航行水流条件和泥沙淤积问题，通过“静水通航、动水冲沙”的基本途径解决［20］。电站引水防沙问题采用拦导沙工程、改善厂前流态，修建并合理运用排沙底孔解决［21］。这些经验对研究解决三峡枢纽库区淤积基本平衡阶段的坝区泥沙问题，都具有重要参考价值。
（四）葛洲坝水库变动回水区泥沙问题研究
三峡枢纽建成前，葛洲坝枢纽库区有急流滩和险滩65处、峡口滩2处。为研究葛洲坝工程水库淤积过程和回水变动区的航道变化，开展原型观测调查、泥沙数学模型计算和泥沙模型试验。原型观测方面，长江水利委员会设立葛洲坝枢纽水文实验站。设立水库进库站奉节站和出库站坝上南津关17号断面；连同坝下游原有宜昌站，系统地开展水文泥沙测验。1979年开展库区水位、断面和床沙观测。1979年10月—1980年8月在巫峡上游峡口滩扇子碛长2.5km河段进行水位、流速、断面和床沙观测。1981年，葛洲坝枢纽一期工程蓄水运用后，对变动回水区上段黛溪至巫山长约27km库段的峡口滩扇子碛和溪口滩至下马滩、宝子滩、油榨碛、铁滩进行观测研究。
1973年清华大学水利系在三门峡市进行奉节到香溪长约140km库段的泥沙模型试验，研究葛洲坝枢纽兴建后，水库变动回水区库段悬移质和卵石推移质的淤积过程和部位，泥沙淤积对峡口滩臭盐碛和扇子碛航道的影响［22］。泥沙模型试验是与数学模型计算相结合进行的。泥沙模型的尾门水位由数学模型计算给出，两种模型按相同系列年进行试验和计算，起相互补充和验证的作用。试验研究结果表明：葛洲坝枢纽壅水虽不高，但在常年回水区库段，航道得到显著改善；中枯水期变动回水区库段，航道也有较大改善。试验成果与枢纽一期工程运用后原型实测资料基本一致。因泥沙模型试验的回水末端较原型实测资料偏上游约10km，臭盐碛和扇子碛的试验成果偏于安全。
（五）水库下游河床冲刷、水位降低研究
为研究三峡枢纽兴建后坝下游河床冲刷、水位降低情况，1959年长江水利委员会荆江河床实验站对宜昌至涴市河段长约124km河段的河床组成进行较详细勘测；同年，长江水利委员会水文局估算三峡枢纽运用22年后，宜昌站同流量水位下降约1.5m。1974年，长江科学院估算三峡枢纽下游河床冲刷达到平衡情况下，宜昌站同流量水位下降约2m；葛洲坝枢纽单独运用时，宜昌站同流量水位下降值不超过1m。
根据丹江口枢纽下游河床冲刷、水位降低观测资料，1960年围堰滞洪至1968年蓄水运用阶段，下游黄家港站同流量水位下降1.32m；1968年蓄水运用后，同流量水位下降0.32m，共计1.64m；1974年已趋稳定。三峡枢纽与丹江口枢纽下游沿程河床组成基本相同，水力条件则有差别；黄家港站水位下降值，可供估算宜昌站水位下降值参考［23］。
（六）泥沙模型试验研究
1971年以来，共有4座坝区泥沙模型、1座水库变动回水区泥沙模型和1座电站断面泥沙模型研究葛洲坝枢纽泥沙问题。在研究解决工程泥沙问题的同时，对于泥沙模型相似问题［22，24-27］、模型沙选沙问题［28］、泥沙模型几何比尺变态问题［29］，以及数学模型计算与模型试验相结合问题［30］等，均在理论与实践方面取得较大进展［31］。在泥沙模型测试技术方面，水位、流速、流量、含沙量、泥沙粒径、淤积地形等测试仪器均有很大革新，并初步实现集中调控，大大提高泥沙模型的试验技术和成果精度。
该阶段（1971—1983年）三峡工程泥沙问题研究，通过葛洲坝工程泥沙问题的研究和实践，取得了很大的进展和提高。主要研究成果如下：
（1）枢纽来沙特性方面，开展近底层悬移质泥沙测验；对长江上游流域产沙特性进行了研究。根据长系列实测泥沙资料分析，长江上游悬移质泥沙来量近期无增长趋势。推移质泥沙通过测验和岩性（矿物）调查分析，沙砾、卵石推移质年输沙量和粒径、岩性，均已基本清楚。
（2）提出水库不平衡输沙研究成果和水库冲淤过程计算方法。
（3）泥沙模型相似律理论和模型试验技术等方面均取得较大进展。
（4）累积了研究水库变动回水区泥沙冲淤和航道演变的原型观测资料和模型试验成果。
（5）提出解决坝区泥沙问题的理论和工程措施研究成果。
三、1983—1992年阶段
1983—1992年是进一步深化水库正常蓄水位方案比较，重新全面论证和编制三峡工程新的可行性研究报告阶段。
1983年3月，长江水利委员会编制了正常蓄水位150m方案的《三峡水利枢纽可行性研究报告》。同年5月3—13日由国家计划委员会主持在北京召开长江三峡水利枢纽可行性研究报告审查会议。会议认为：长江水利委员会提出的可行性研究报告基本可行，建议国务院原则批准。随后，水利电力部委托张瑞瑾教授主持（陈济生、谢鉴衡协助）三峡工程泥沙试验研究工作的协调事宜，重点研究正常蓄水位150m方案初步设计中亟待解决的工程泥沙问题。1984年10月以后，为比较三峡工程不同蓄水位方案，开展正常蓄水位160～180m方案的工程泥沙问题研究。1986年6月，中共中央、国务院决定三峡工程进一步论证，重新提出可行性研究报告。1986年7月，论证领导小组成立三峡工程论证泥沙专家组，林秉南任组长，窦国仁、谢鉴衡任副组长，严恺、钱宁、张瑞瑾、杨贤溢、石衡为顾问。1986年7月，泥沙专家组讨论制定三峡工程泥沙专题论证工作计划。同年，国家科学技术委员会将“长江三峡工程重大科学技术研究”列入“七五”（1986—1990年）国家重点科技攻关项目，泥沙关键技术研究列入其中的第一课题。该阶段三峡工程泥沙问题研究在已往工作的基础上，针对三峡枢纽工程不同正常蓄水位方案，系统地开展原型观测调查、泥沙数学模型计算和泥沙模型试验研究，取得深度、广度和精度均能满足可行性研究阶段要求的研究成果。1988年2月，泥沙专家组在南京召开第五次会议，经过详细讨论，认为三峡工程可行性研究阶段的泥沙问题经过研究，已基本清楚，是可以解决的。该阶段三峡工程泥沙问题研究的重点为长江上游悬移质和卵石推移质泥沙来量及变化趋势，水库长期使用的调度运用方式以及水库变动回水区泥沙淤积对航运影响问题的研究。主要内容如下。
（一）枢纽来沙研究
该阶段由长江水利委员会水文局重新对长江上游悬移质泥沙来量的历年变化趋势进行补充分析，实测资料系列延至1986年。分析表明：长江上游及主要支流控制测站的悬移质来沙量呈不规则的周期性变化。来水量与来沙量的变化过程基本相应，没有系统偏离［32］。推移质泥沙方面，该阶段继续在朱沱、寸滩、万县、奉节、宜昌五个测站全面开展卵石推移质测验，在奉节、宜昌站开展砂砾推移质测验。
（二）水库的有效库容长期使用研究
通过前阶段对水库的有效库容长期使用问题研究，该阶段主要结合三峡枢纽的具体情况，研究不同正常蓄水位方案长期保留的有效库容问题。根据三峡水库的相对库容、库型和来水、来沙条件，采用长期使用的调度运用方式，既有利于长期保留水库的大部分有效库容，又有利于发挥枢纽的巨大综合效益。经过研究，三峡枢纽长期使用的具体调度运用方式是：汛期6—9月将坝前水位控制在较低的防洪限制水位，腾出库容防洪，减少库尾段泥沙淤积，汛末10月或稍长时段坝前水位蓄到正常蓄水位，翌年汛前5月底前，库水位消落至高于防洪限制水位的枯期限制水位，以利发电和航运。这种运用方式（以下简称“蓄清排浑”的运用方式）可以将水库长期使用与发挥枢纽近期的综合效益结合起来，实现远近结合的方针。经过水库不平衡输沙数学模型计算分析，正常蓄水位150～180m方案枢纽运用100年后，库区淤积已基本平衡，绝大部分防洪库容和调节库容均可保留，分别保留约83%～87%和91%～93%［33］。
（三）水库淤积抬高库区洪水位问题
三峡水库淤积抬高库区洪水位问题，由长江科学院、水科院分别应用水库不平衡输沙数学模型对枢纽不同正常蓄水位方案，枢纽运用若干年后，如遇不同频率的洪水流量，按库区沿程洪水位抬高值进行计算，互相验证。由于水库淤积抬高库区洪水位是随时程逐渐增大的，三峡枢纽正常蓄水位175m方案运用30年后，如遇1%洪水流量，重庆市朝天门抬高后的洪水位尚未超过成渝铁路基面高程196m，考虑上游干支流建库拦沙调洪的作用，数学模型计算的库区洪水位抬高值还可以降低。
（四）水库变动回水区泥沙问题研究
该阶段研究工作包括加强原型观测调查和大量开展泥沙模型试验。
原型观测调查方面，继续加强丹江口水库、葛洲坝水库观测研究［34-36］，并通过综合调查，重点研究水库变动回水区泥沙冲淤和航道变化规律。1984年4月，由长江科学院、武水院、清华大学水利系、南科院、水科院、交通部天津水运工程科学研究所（简称天科所）等12个单位组成的“丹江口水库泥沙调查组”，经过现场调查，资料分析，提出调查情况简报［37］，对水库回水变动区淤滩留槽的发展趋势进行分析。1984年12月，水科院、丹实站对我国南方富春江、新安江、渔梁、上犹江等16座水库回水变动区泥沙冲淤规律，河势变化特点以及对航运的影响等问题，进行了调查和分析［38］，1985年3月由交通部三峡枢纽通航办公室、长江航务管理局、南科院、天科所等7个单位组成联合调查组，对丹江口水库变动回水区航道进行调查，对航道变化、水库调度以及改善库尾航道的途径等问题提出调查分析［39］。1985年1月长江科学院对丹江口、柘溪、西津三座水库库尾泥沙淤积及航道情况进行了调查［40］。
泥沙模型试验方面，三峡水库正常蓄水位150～180m方案变动回水区库段长达270km，选定其中6段进行泥沙模型试验。兰竹坝河段、丝瓜碛河段、青岩子河段、长寿河段、铜锣峡河段，分别由清华大学、武水院、天科所、长江科学院承担；重庆河段，由清华大学、水科院、长江科学院3座模型平行进行试验。为比较分段模型与整体模型的差别，另由南科院修建剪刀峡至江津长河段模型进行试验。
泥沙数学模型计算方面，南科院、武水院、水科院等单位利用各自建立的二维泥沙数学模型进行了建库后变动回水区重庆河段、洛碛至王家滩河段和青岩子河段的冲淤计算［41-43］。
根据大量原型观测调查资料和泥沙模型试验成果，三峡水库常年回水区上段和变动回水区中下段泥沙淤积部位主要在凸岸边滩、回流区、缓流区、淤滩留槽，河势将向单一、规顺、窄深、微弯形态发展，改善建库前航道、港区的不利河势；对于新航槽可能存在的石梁、暗礁，应加清除。变动回水区上段的航道、港区，情况也有改善；个别河段如遇特殊水文年，在库水位消落期，可能出现航道尺度和港区水域、水深不足情况。这些问题经过研究，均已清楚，可以通过调度、整治工程、机械清淤等措施解决。
（五）坝区泥沙问题研究
长江科学院和南科院分别采用葛洲坝枢纽坝区泥沙模型设计的几何比尺和模型沙，经过三斗坪河段实测资料验证后，对正常蓄水位150～175m方案，平行进行了试验研究。试验成果表明：枢纽运用30年以内，船闸上下游引航道和电站前泥沙淤积量均不大；枢纽运用后期，根据处理葛洲坝枢纽坝区泥沙问题的经验，研究更经济有效的措施，问题可以解决。
（六）枢纽下游河床冲刷、水位降低、河床演变问题研究
三峡枢纽下游河床冲刷、水位降低问题在第一、第二阶段累积资料和分析研究的基础上，该阶段继续勘测并整理枢纽下游河床组成资料［44］。1990年长江水利委员会水文局完成宜昌至大通河段河床地质勘测［45-46］。1985—1988年长江科学院、清华大学、水科院分别进行三峡水库下游河床冲刷计算分析［47-49］。关于三峡建坝后坝下游河道演变、江湖关系变化以及坝下游冲刷对防洪航运的影响，长江科学院、水科院、清华大学、武水院、长江水利委员会水文局和长江航道局分别进行了分析研究［47-53］。
长江科学院对荆江河势控制问题进行了研究，认为“河势”可定义为河道在其演变过程中水流与河床的相对态势，可以河段内的主流线与河岸线的相对位置来表示；河势控制的主要任务是使河道主河槽主流线与河岸线的相对位置有利于防洪、航运、工农业取水以及岸线利用等要求；应根据三峡建坝后河势变化补充修订原有的荆江河势控制工程规划［48，54］。
该阶段河海大学海洋及海岸工程研究所和清华大学等单位对三峡枢纽兴建后，长江口的盐水入侵和航道、边滩演变进行了分析研究［49，55］。
该阶段正是国家改革开放、科学技术国际交流合作蓬勃发展的年代。1979—1980年水利部就开始组织对巴西和美国的水利水电工程技术考察，并派访问学者赴美国和加拿大等国进修并就三峡工程的重大技术问题开展了多方面不同形式的科技合作。
四、1992—2002年阶段
1992—2002年是三峡工程经过全国人民代表大会批准兴建后进行工程设计和全面施工阶段。
1992年4月3日，第七届全国人民代表大会第五次会议通过《关于兴建长江三峡工程的决议》。该阶段三峡工程泥沙问题研究按照三峡工程初步设计、技术设计和施工阶段的要求全面开展。1991年国家科学技术委员会将“三峡工程和长江治理开发科学技术研究”列入“八五”（1991—1995年）国家重点科技攻关项目，三峡工程泥沙研究列入其中的第二课题。1993年9月，国务院三峡工程建设委员会第二次会议决定在三峡工程建设委员会办公室下设“泥沙课题专家组”，协调整个泥沙科研工作，林秉南任组长。1994—1998年，国家自然科学基金委员会将“三峡水利枢纽工程几个关键问题的应用基础研究”列为国家自然科学基金重大项目，三峡工程泥沙问题为研究课题之一。三峡工程泥沙问题研究1996年起按照三峡工程“九五”（1996—2000年）和“十五”（2001—2005年）泥沙问题研究计划开展。考虑到三峡工程设计的需要和已往研究工作基础，该阶段三峡工程泥沙问题研究的重点：一是坝区泥沙问题；二是坝下游河道冲刷问题；三是长江上游来沙和三峡水库变动回水区泥沙问题。主要内容如下。
（一）坝区泥沙问题研究
为配合三峡工程设计，该阶段长江科学院、南京水利科学研究院、清华大学和西南水运工程科学研究所在先后修建的坝区泥沙模型进行坝区泥沙问题试验研究［56-62］。
1.坝区泥沙淤积及河势调整
1992—1996年，长江科学院、南京水利科学研究院和清华大学的坝区泥沙模型采用长江科学院水库泥沙数学模型的水库淤积计算成果作为进口水沙条件，研究三峡建坝后坝区泥沙淤积和河势调整过程，说明按照选用的枢纽总体布置方案，坝区上游河段总体河势朝平顺微弯方向发展。
2.通航建筑物引航道布置
1992—2000年，长江科学院、南京水利科学研究院和清华大学的坝区泥沙模型进行了船闸和升船机上游引航道布置各种方案的试验研究，认为从通航安全和航道泥沙淤积处理考虑，以全包方案为较好。
长江科学院、南科院的坝区泥沙模型同时进行了船闸和升船机下游引航道布置的试验研究。
3.通航建筑物引航道防淤和清淤措施研究
1992—2000年，长江科学院、武汉水利电力大学和清华大学的坝区泥沙模型、局部概化模型和试验水槽研究了引客水破异重流、射流破异重流和潜坝拦阻异重流，冲沙闸和冲沙隧洞引流冲沙和机械疏浚等防淤清淤措施。1997年，长江水利委员会三峡水文水资源勘测局和长江航道局在葛洲坝枢纽三江下游引航道进行了射流松动冲沙现场试验。综合分析认为，通航建筑物的泥沙淤积碍航问题可以采取机械清淤为主、冲沙闸引流冲沙为辅的综合措施加以解决。
4.电站引水防沙措施研究
1992—1995年，长江科学院、南京水利科学研究院和清华大学的坝区泥沙模型和局部模型分别进行了不同正常蓄水位方案电站引水防沙措施试验研究，认为左右电厂设置7个排沙孔、地下电站设置3条排沙洞可以保持电站正常取水。
5.施工期坝区明渠与临时船闸引航道泥沙问题研究
1992—1995年长江科学院的坝区泥沙模型和西南水运工程科学研究所、南京水利科学研究院的坝区泥沙模型分别进行了明渠和临时船闸引航道泥沙淤积与通航水流条件试验研究。
6.施工期坝区专用码头与取水点位置选择及岸线防护工程研究
1993—1994年，长江科学院坝区泥沙模型进行了施工一、二期坝区专用码头与取水点位置选择以及一期围堰与岸线防护措施试验研究。
（二）坝下游河道冲刷问题研究
为配合三峡工程初步设计和技术设计，坝下游河道冲刷问题作为三峡工程泥沙问题研究的重点之一，开展了如下研究工作［63-65］。
1.坝下游河道冲刷计算
该阶段长江科学院和中国水利水电科学研究院分别进行了宜昌至大通河段河道冲刷一维数学模型计算及重点河段二维数学模型计算。1991—1995年，天津水运工程科学研究所进行了宜昌至武汉河段冲刷一维数学模型计算及芦家河河段二维数学模型计算。
2.三峡建坝后坝下游河道演变及江湖关系变化研究
该阶段长江科学院、中国水利水电科学研究院、长江水利委员会水文局、武汉水利电力大学等单位进行了三峡建坝对长江中下游河道演变及洞庭湖、鄱阳湖影响的研究。长江科学院进行了三峡建坝后荆江河势控制工程方案研究。
3.三峡建坝后坝下游冲刷对近坝段及重点浅滩段的影响及整治措施研究
该阶段天津水运工程科学研究所、长江航道规划设计研究院、清华大学、武汉水利电力大学等单位进行了坝下游宜昌至虎牙滩河段和芦家河等浅滩河段整治工程措施的泥沙模型试验和数学模型计算研究。
（三）长江上游来沙和三峡水库变动回水区泥沙问题研究
该阶段在已往研究基础上开展如下研究［66］。
1.嘉陵江水土保持措施对长江三峡工程减沙作用的研究
该研究由长江水利委员会水文局等7个单位完成。
2.金沙江向家坝及溪洛渡水库修建后三峡水库淤积一维数学模型计算
该计算由长江科学院和中国水利水电科学研究院完成。
3.三峡工程施工期和175m蓄水初期变动回水区碍航河段及整治措施研究
1996—2000年，长江航道局等单位在已往各单位的变动回水区重点河段泥沙模型试验成果基础上，通过综合分析，提出了各碍航滩段初步整治方案。
4.三峡水库减少淤积、增大防洪能力的优化调度研究
清华大学通过研究，认为双汛限水位方案和多汛限水位调度方案对减少水库淤积和增大防洪能力有一定效果。
（四）三峡工程泥沙问题的应用基础研究
1994—1998年，国家自然科学基金委员会将“三峡水利枢纽工程几个关键问题的应用基础研究”列为国家自然科学基金重大项目，与中国长江三峡工程开发总公司联合资助，共同管理。三峡工程泥沙问题为研究课题之一。针对三峡工程设计阶段对泥沙问题研究的要求，长江科学院、中国水利水电科学研究院、四川联合大学、北京师范大学、武汉水利电力大学、清华大学及南京水利科学研究院共同开展了以下问题的研究［67］：
（1）泥沙起动机理和起动流速。
（2）宽级配推移质输沙特性及输沙率。
（3）淤积物密实及干容重变化。
（4）宽级配泥沙河床的冲刷机制。
（5）沙质河床的冲刷机制。
（6）坝下游河道河势调整和河型转化。
（7）枢纽通航建筑物引航道及电站的防淤减淤措施。
（8）泥沙实体模型的模型沙、变率、长系列年试验方法和图像分析方法。
（9）泥沙数学模型的泥沙输移方程α系数确定和回流计算方法。
五、2003年6月以后阶段
2003—2012年是三峡水利枢纽初期运用并开始发挥综合效益的阶段。
三峡工程于1993年开工，2003年6月1日开始蓄水，依靠大坝和施工三期上游围堰挡水，2003年6月10日坝前水位达到135m。2006年施工三期上游围堰拆除，大坝全线挡水，10月28日坝前水位达到156m。2008年9月28日起，坝前水位逐步抬升到175m，进入试验性蓄水期。根据三峡工程建设进程，考虑到20世纪90年代以来三峡水库上游来沙的变化，以及金沙江溪洛渡、向家坝水电站和嘉陵江亭子口水利枢纽先后建成后的拦沙作用，三峡工程泥沙问题研究“十五”（2001—2005年）和“十一五”（2006—2010年）泥沙问题研究计划安排的研究重点：一是三峡水库上游近期来水来沙变化；二是近期水沙变化条件下水库淤积的预测；三是重庆主城区河段整治方案试验研究；四是坝下游宜昌至杨家脑河段河道演变及对策研究；五是三峡工程初期运用后原型观测资料分析；六是三峡水库2007年蓄水位方案研究。主要内容如下［68，69］。
（一）近期长江上游来水来沙变化趋势及原因分析
长江科学院、长江水利委员会水文局和长江水利委员会长江勘测规划设计研究院进行了近期长江上游来水来沙变化趋势及原因分析，三峡水库进库水沙代表系列年的选定，以及上游新建骨干水库对三峡水库入库水沙条件的影响分析。
（二）三峡水库近期水库淤积计算分析
中国水利水电科学研究院、长江科学院和长江水利委员会长江勘测规划设计研究院进行了三峡水库近期（2008—2027年）水库淤积计算分析。
（三）重庆主城区河段冲淤变化及整治方案研究
西南水运工程科学研究所、南京水利科学研究院、长江科学院、清华大学、长江水利委员会水文局等单位进行了重庆主城区河段冲淤变化分析及港口、航道治理措施试验研究。
（四）枢纽上游引航道冲沙措施及地下电站泥沙问题试验研究
长江科学院、南京水利科学研究院和清华大学的坝区泥沙模型分别进行了枢纽上下游引航道冲沙措施（冲沙闸和冲沙隧洞方案）试验研究。长江科学院和南京水利科学研究院的坝区泥沙模型分别进行了地下电站泥沙淤积及改进措施试验研究。
（五）坝下游宜昌至杨家脑河段河道演变及对策研究
南京水利科学研究院、清华大学等单位进行了坝下游宜昌至枝城河段冲淤变化及整治措施的数学模型计算分析。长江航道局、武汉大学等单位进行了枝城至大埠街河段浅滩演变及整治方案数学模型计算及泥沙模型试验研究。长江水利委员会三峡水文水资源勘测局、长江航道局及武汉大学、长江科学院等单位对宜昌至杨家脑河段综合治理措施进行了数学模型计算和分析研究。
（六）三峡工程初期运用后水文泥沙原型观测资料分析
长江水利委员会水文局根据历年水文泥沙原型观测资料，对2003年以来三峡水库进出库水沙特性、水库淤积及坝下游河道冲刷进行了系统的分析［70］。长江科学院、中国水利水电科学研究院、南京水利科学研究院、清华大学等单位根据历年水文泥沙原型观测资料对已往数学模型和泥沙模型预测方法及成果进行了验证。
（七）三峡水库2007年蓄水位方案研究
三峡工程初步设计报告按“分期蓄水”的建设方针，三峡工程于开工以后第15年（2007年），水库开始按蓄水位156m运行，运行若干年后再抬高至正常蓄水位175m运行。2004—2005年三峡工程泥沙专家组组织有关单位进行了2007年三峡工程蓄水位方案研究。
（八）正常蓄水位175m试验性蓄水期水库优化调度研究
三峡水库2008年汛末开始正常蓄水位175m试验性运行。2009年长江防汛抗旱总指挥部、中国长江三峡集团公司及长江水利委员会水文局等单位开展了汛期中小洪水调度、汛期沙峰调度和汛前水库消落期变动回水区减淤调度试验，通过水文泥沙观测与泥沙数学模型计算，分析各种调度方案对水库淤积的影响。