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的横断面上施测，例如涪江三台柳林滩、遂宁、太和镇都有岩基露面，在这上面
置采样器施测，则比较可靠。又如岷江都江堰，电视里放映有人工用铁丝网兜取
卵石的镜头，这样测得的结果大致是有意义的，虽其误差可能仍很大。在大江里 深层取样，则很难令人信服可能得出有意义的结果。
就是因为大江卵石输移率难以测好，所以不得不改用从小块流域测得的年输 移量间接推算。
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2．关于卵石在长江上游的分布问题
长 委水文 局认 为 ：“ 长江 三峡 卵石来 源区 大都分 布在 宜昌以 上 1000km 之
外，……，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‰，……，成为可以浮游前进的悬沙，不再属于卵石推移质”。
（97 页）这点很容易实地辩明是非：在合川嘉陵江、涪江和渠江交汇处低水时的
河滩上可以看到铺着几十厘米的大卵石，1981 年洪水时有人描述这些大卵石怎样
飞起来打到岸上，并冲向下游，这里距重庆只有 100km，似难经此就会变成悬沙。
而且实地观察，便知卵石上游的反而较小。
水文局文（97 页）又说：“卵石推移质主要来源于溪、河沿岸的局部重力侵 蚀（如崩塌、滑坡、滑溜等）。后者所产生的巨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”。这些说明水文局负责人员完全误解
了长江上游流域上的砾卵石的来源和形成，以为它们是滑坡、泥石流等的产物。
而且这样说又自己否定了来源区在宜昌以上一千公里。实际上这是人类史前的流
域内地质断裂、岩层破碎处喷出的溶浆冷却后所凝成的火成岩经长期滚成的。其
间还经过地层隆起和沉陷，亿万年间地形多次改变，岩石多次产生并来回滚动，
因此流域上峰峦和丘陵高地都铺有卵石，例如长江下游南京雨花台铺满着各式各
样著名的美丽卵石。它们被雨水径流冲到小溪沟，再转入大溪沟，而滚到各级支
流内，在河口堆成三角洲，正如水文局文 99 页图 8 金沙江平面图那样。这些卵石
在支流里小水冲不走，留下成为浅滩急流。在支流纵断面上形成三类水力控制断
面的一类，这些跌流的表现便是江河上游受着冲刷侵蚀的象征。当洪水经过时，
这些三角洲卵石大都被冲入大江，洪水退落时又将带不动的卵石沉落下来，仍恢
复为浅滩急流，人们可以从水面观察到其形成、冲动下移，和沉积的过程。在浅
滩水面上可以观察到卵石的大小组成和夹杂的粗沙。所有这些是由本断面以上集
水面积上的卵石集合起来的，并不限于“宜昌以上 1000km 以外”起源的，也不
限于干支流本身的河床里才有卵石。这些很容易从流域丘陵和溪沟里观察到。
3．关于长江上游流域内卵石粒径大小的分布问题
为了解释卵石运移在重庆只有 28。2 万 t/年，宜昌只有 75。8 万 t/年（集水面积
1；000；000km2 ）的量测是通过“从严从难的精细”工作得出的可靠结果，当作者
列举岷江上游都江堰所提供的实测资料，卵石运移竟达 200 万 t/年（那里集水面
积只有 23；037km2 ，占宜昌集水面积只有 1/43。5，而陈济生先生的文里 109 页表 1
映秀湾，卵石运移也达 116 万 t/年，数量也不小），为了解释这个对比的矛盾数据，
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长委水文局就拟出上节所述理由，认为卵石来源于宜昌 1000km 以外，都江堰恰
合此距离，所以才可能产生 200 万 t/年之多，而距宜昌 1000km 以内人们目睹的
所有卵石则设定为全是不动的。但是水文局自己测验的、建有两个水库的宜昌黄
柏河只有 1；911km2 集水面积，却输出卵石也达每年 10。5 万 t 之多，竟达重庆以上
集水面积近百万方公里的一半之钜。这难免令人怀疑实测 28。2 万 t/年究竟是否可
靠。
于是除 了申 言宜昌 1000km 以 内 少有卵 石运 移外， 水文 局还设 法解 释这
1000km 外包括都江堰的 200 万 t/年在内以及金少江等从山头下来的卵石其总数应
不下于 2000 万 t 是怎样会大多转变为悬沙的。这才可能讲得通卵石到重庆只剩下
28。2 万 t/年：“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”
（97 页）。但是经实际观察沿江的卵石粒径，（作者曾从平武到合川沿涪江步行有
些河段来回达四次）竟是上游的小，反而下游的大，这怎样用水文局磨损原则解
释呢？原来在人类史前按地质年代亿万年以前长江是倒流由东向西入地中海的，
这样流向颠倒以前，干支流下游的卵石在史前早经磨损为 20 至 30mm 的小圆卵
石。又由于亿万年来流域内地层裂缝并非均匀分布，喷出的岩浆沿程多少不同，
可以有小有大，卵石粒径原非均匀分布，更非沿程递减。我们无法据以说明山头
的卵石由小变大，到重庆会变成悬移的泥沙。这些参考后面概述的长江地质历史 就自然明白。
4．关于卵石输移过程中沿途临时沉积的不同认识
为了解释实测卵石年输移量重庆的反而少于上游山区河流的，水文局认为：
“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。”又说：“长江上游干流及嘉陵、岷、沱等大支流，由于流经坡
度较缓的四川盆地，造成卵石推移质大量累积性沉积。……岷江的推移质流出高
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，普遍存在的沿程分选沉积，只有一部分能连续输 移，进入三峡区”。（98 页）
这种说法， 混淆了个体 分析（ infrastracture analysis ）和整体运营（ system
engineering，俗误译为系统工程）、（有的译成微观分析和宏观调控）的区别。照
此推论，则长江上游流域和河床应成为淤积性的，而不是前面大家所公认其为侵
蚀性的和冲刷性的。按照力学分析，山区坡陡流急，石子会被冲下来；及到下游
坡缓谷宽河段，石子就沉积了。这是对于一批石子、在一次降雨流水下，在一定
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不长的河段、一定不长的时间内按力学分析的结果。这叫做个体分析，大家认识
得很清楚，运用的是力学分析方法。假使对于一大批石子，在整个流域很长的河
段里、很长的时间，譬如一年里，经过多次的降雨集流，人们都普获得这样的经
验公式：输沙率 G 是随着流率 Q 的平方 Q2 一起增减的。而且还随着 Q 的时变率
？Q
一起增加或一起减少。虽然理论上应该可先援用力学按微分 dx、dt 分析，再
？t
综合积分起来，但因不定流理论复杂，也没有完全的观测资料可以采用，这和汛
期降雨集流一样，力学分析是做不出来的。这里只能用统计法对实测资料分析；
实测资料不足或不可靠，就进一步用相关法（即二元统计法）对有关资料全面分
析。这就是整体运营的方法。我们先已知道长江上游大面积内在长期间（多年平
均卵石输移率）是不淤积的，是属于侵蚀性的或长期在冲刷的过程中。我们设计
要求的正是综合到重庆或宜昌的大面积里所综合起来的多年平均卵石年输沙量，
只须各其大概的数据，究竟是每年平均几万 t、几十万 t、或几千万 t？只要这均
值如果达到五百万 t，而且这沉积量是发生在一个汛期、甚至一个月或一次洪水
沉积下来的，把它急忙间掏挖掉很难做到。况且还须考虑到它的年限差异程度：
离差系数 Cv 和更高级的系数，则年输沙量还将成倍地加大均值。总之，这个问题
只能用统计法和相关法为根据的整体运营原理来解释并运算，而不可能用力学分 析法为根据的个体分析来计算。
至于说到岷江卵石输出峡谷进入四川盆地后大量沉积，形成了广阔的成都平
原，这确是事实。但这事是发生在人类史前亿万年，那时那里地形是湖相，远处
有山，仍属峡谷，称为“湖峡”。经岷江山区的湔水冲破玉垒，挟带卵石淤积为成
都平原。作者《都江堰颂》诗曰：“君不见西蜀岷山发湔水，飞沙走石摧玉垒，（在
灌口上游）一訇灌口圹原开，湖峡成都斯积起，”即记其事。今成都平原土壤只有
一米厚，下面全是卵石。作者在原文（109 页附图）中描述的冲积平原形成的过
程中“I。开端”图中支流横断面图就是指在史前成都平原早已形成后河貌演变的
开端。以后卵石在河床内运移，把 U 形河谷冲成 V 形，这些却不是水文局文中所
称当今的“由于大量沉积，形成了广阔的成都平原”。
凡此作者 愿 在后面和 同 志们共同 学 习一番长 江 河貌的地 质 演变史以 及 个体 分析与整体运营的内在含义。
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四、长江的地质史概述
拦河坝的修建，改变了水和沙经常自然流的情况，沙在这里是指水流中泥、
沙和砾卵石等各种固体的统称。自然界经常的风化和降水所引起的地貌和河床的
演变，在工程修建后会额外地影响到人类生活的环境以及各种生物的动态，总称
为工程修建对“生态和环境的影响”（Ecological and environmental impact）。如果
这些影响对于人类生活无害，则这工程的修建是可行的，这是凡拦河坝修建前必 须考查的五类可行性之首。
暴雨、径流（即地面流，run…off）、潜流和川流在自然条件下招致水土流失及
上游沙石河床质的被冲刷下移，及到下游便泛滥为洪积平原。在人类占领平原后，
筑堤约束了水沙流，使淤积限于两堤间的河道内。拦河筑坝建立水库，使库内河
道落差集中到坝址，改变了自然的水沙流速，引起新的河床演变，这就是拦河筑
坝所引起的改变环境的影响。理解这些影响首先要了解所在流域和河床原来的地
质、地貌状况，以及它们在历史中演变的过程。下面摘录长江流域规划办公室编
写的《长江水利史略》（2 页）中有关长江地质演变的简要过程。
（1 ）距今二亿年前的三迭纪 那时我国南方和华北的地形是东高西低，长
江流域西部被古地中海所占据，海水淹没着西藏、青海南部、川西、滇西、滇中、
黔西和桂西大片地区，并向四川盆地和鄂西延伸，形成了一个广阔的海湾，直到 巫峡和西陵峡之间。
（2 ）距今一亿年以前的侏罗纪 一次强烈的造山运动形成了横断山脉，秦
岭升高，古地中海大规模后退，云贵高原开始形成，并在横断山脉、秦岭、云贵
高原之间的低地遗留下云梦泽、巴蜀湖、西昌湖、滇池等几个大水域，它们由一
条水系从东向西串连起来，由南涧海峡流入古地中海，这就是古老的长江雏形。
（3 ）随后的白垩纪燕山运动 四川盆地上升，洞庭盆地下降，湖北西部的
古长江发育，向四川盆地溯源伸长，和盆地各水系联系起来。
（4 ）距今三、四千万年前的喜马拉雅造山运动 全流域地面普遍上升，上
游上升最烈，形成高山、高原和峡谷；中下游上升较少，出现丘陵和山地；低凹
地带下沉为西湖平原、南襄平原、鄱阳平原，苏皖平原等。地形于是西高东低， 汇成今日的长江。
我国地形这些总的演变情形，先则东高西低，继而改为西高东低，又全面各
地不均匀地抬升或沉落，不排除其中出现一些不规则的局部升降；水成岩中断层
裂缝喷出岩浆凝成火成岩，在时空上不均匀地形成，时行时停。这些现象可以解
释为什么全流域高地和河谷都铺满着大小卵石，了无规则。东端南京雨花台、西
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部高地平武都有细小卵石，中部合川反而有较大卵石，长江上游地区溪沟都有久
经运动的大小卵石，其粒径与分布漫无规则。
1938 年夏一位刚从美国回来的李凤澜硕士先生被派在川江工作，汛期正立在
寸滩上督工修堤时，忽然堤塌陷，不及逃避而淹死。作者事后前去当地吊唁查察，
了解到堤是河中挖起的卵石夹粗沙堆成的，没有用土壤掺入夯紧，江水涨高时，
可能是堤底河床移动使堤塌陷，并非因江水冲刷堤面而堤塌，因为那样还能及时 奔避免灾。
1938 年 11 月作者率队测量涪江时，一组横断面队员在平武城下游 25km 处
船破将沉，全体人员下船涉水扶船靠岸，惟测量员卢伯辉等两人自恃水性高强，
离船而行，竟倾倒在河中被水流冲起一两公里，撞破头骨而淹毙。作者赶到勘查，
发现水深不及没膝，水清见底，河床质卵石仅 30mm 左右，竟能在这枯水下随急
流运移。试伸一足入河底，乃知是多层卵石在同时输移着，整个河床坡陡达 1/100，
是移动着的。两人既无法立足，又因水浅流急，无法泅划乃头被冲石上而毙。同
时期，看到在涪江下游卵石片大到 100×200×300mm 铺在滩面上。若来阵雨，雨
水贱击岸上表土，径流冲土入河，河水上涨，立刻变浑，则卵石流随着加快。继
而雨停，则河水回落，一清到底，不留丝毫悬泥底沙痕迹，这是山区水沙流情况， 涪江彰明以上所见皆如此。
降至绵阳以下，沿程几公里就有一浅滩跌流。凡急滩上皆有潭，储沙储石，
枯水时无床沙流，山区终日输移下来的卵石到此沉积，但一遇涨水，卵石堆沙受
击起飞，直摧两岸。大者暂堆成岸边滩地或江心洲，小者随流直下。待下次更大
？ ？Q ？
洪水，则再起飞下移；中小卵石在退水时 ？ 《 0 ？ 又重新沉积为浅滩急流。沿途
？ ？t ？
经左右岸来汇的许多溪沟，也象上述山区支流一样，坡陡且甚于 1/100，凡经大
雨，沙石事先就聚于溪口成为小三角洲，此时被支流较大的水流一起带走。如此
大 小卵石走 走停停： 停则因坡 减流缓， 走则因聚 流增多且 加速增力 ，
？ ？Q ？
？ 内含加速度与加流率？ 。若一一推算，就较复杂困难，论理亦非不可能，但
？ ？t ？
从长期统计其多年平均值，则明知长江各支流是受侵蚀的、是冲刷性的，本来毋 须逐点逐步推算，固知其必然长期间受侵蚀。
从上述长江地质历史和河床演变过程，便可明确下列事实：
（1 ）卵石是漫铺在长江上游广阔的流域内的，当然在干支流和溪沟里较为 集中，岸坡及丘陵上容易落到溪沟里，故较少。
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（2）卵石是从水成岩断层裂缝中喷出的溶浆凝结成后经长期滚动而成形的。
它们可从流域各处喷出，经地质历史上地形的升降与来回滚动，趋向于较均匀地 分布在流域里。
（3 ）这些卵石在河槽岩基上组成覆盖层。下层的粗大些，上层的细小些。
两边滩地上洪水过后留有较大的卵石，河中深水处可流动着较小的卵石。这些卵
石便是组成河床的河床质。卵石间夹有些从沟两岸塌下的粗沙。
（4 ）由于地质史上地层的升降和地形的演变，卵石曾多次东西来往运移。
运移过程虽使卵石磨损减小，但因其起源地点和运移方向多经变化，不一定是上 游山区的较大，下游平坦地区的较小。
（5 ）岩基水成岩经风化后，再被径流冲入河里，成为悬沙，其量很大。大
多为细粒，可以一泻千里，不沉河底。这就是水土流失，是下游洪积平原的原料。
它们不参与造床，在筑坝后库内流缓处沉积。部分随流出库。
五、长江支流中卵石输移的个体分析和整体运营
前面说过，凡卵石输移的个体分析所运用的是固液两体流的力学分析。其复
杂性在于：首先，所分析的对象不是仅一粒卵石或一股水，卵石群体是间隔的连
续介体，它们随着流水和降雨沿程（x）和随时（t）按边界条件不断改变着，而
这些边界条件，如横断面（A）、坡降（s）和糙率（n）等，还受着下游各断面的
这类条件以及最后的控制条件（Q~H 关系）的控制而变化，分析是极其复杂的。
其次，在水石流运移过程中，逐个断面的进水、进石随着 x 和 t 或增或减，变化
无穷，只能大概地定性，如水文局文中所描述的那样：（98 页）“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。当河流进入到山前缓坡宽谷
河段后，水流减弱，粗大颗粒便会沉积下来，……”这些仅是现象的定性描述，
人们既不可能通过量测取得各运动有关因素定量定率的确定资料，更无完善的力
学理论对此作出时空变化的具体分析。所以说，水沙流或卵石的输移要比暴雨集
流更为复杂，不可