渭河下游近期水沙特性及冲淤规律(张翠萍 张原锋 高际萍)

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渭河下游近期水沙特性及冲淤规律

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张翠萍 张原锋 高际萍水利论文pR,Y m1Nk IM

(黄委会黄河水利科学研究院)水利论文P5u,[ki k2z

摘 要本文着重分析了近十年渭河下游水沙变化的情况。指出近十年渭河下游水量、沙量的减少主要是渭河咸阳以上干流大流量级水量、沙量的减少造成的,水量减少的幅度远大于沙量的减少幅度。分析表明:小流量级水量的减少与对应沙量的增加,使得高含沙小洪水发生的机会增加。不利的水沙条件是渭河下游主槽严重萎缩、平滩流量急剧下降、洪水位陡涨的重要原因。水利论文MiRD4fB[ Y?I4^2e

关键词水沙特性 高含沙洪水 冲淤规律

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1 前言

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    从三门峡水库运用以来,对渭河的研究就不断开展。1973年三门峡水库改变运用方式以前,由于水库运用初期带来的淤积上延,使渭河下游发生了巨大变化,对此很多文献①~③[1]从不同方面:来水来沙、输沙特性、河道冲淤、拦门沙、侵蚀基准面等进行过研究。1973~1985年随着三门峡水库的蓄清排浑运用和渭河下游有利的水沙条件,河道形态得到了较大恢复,文献[1,2]分析研究了该阶段渭河下游河道的调整。90年代初期文献[3~5]④⑤以1969年前为研究水沙变化的基准期,采用水文法和水保法计算了渭河流域1970~1989年水利水保工程减水减沙效益,统计分析了咸阳以上、泾河的水沙来源和降雨产流产沙关系。文献[6]对1990年以前渭河下游河道的水沙特性、河床纵剖面及河床物质组成变化进行过研究,着重分析了渭河下游淤积末端延伸变化及影响因素。文献[7,8]运用1960~1988年水文站实测水文泥沙资料深入分析了渭河下游临潼—华阴的冲淤输沙特性,研究表明:高的和较高的含沙量的小水,主槽淤积,高含沙大洪水淤滩刷槽,形成窄深河槽。并对1973年和1977年高含沙洪水的冲淤分布及断面形态调整进行了研究。近十年来,渭河上游来水来沙出现了新特点,并由此带来渭河下游河道发生了巨大变化,本文对此进行了分析并探讨了高含沙洪水对渭河下游平滩主槽的影响。

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注:① 黄委会水利科学研究所。泾渭河水沙变化及发展趋势的初步研究。黄河泥沙研究报告选编,第一集,下册。黄河泥沙研究工作协调小组,1978年。
② 黄委会水利科学研究所。渭河下游一九七三年洪水位升高原因的初步分析。黄河泥沙研究报告选编,第一集,下册。黄河泥沙研究工作协调小组,1978年。
③ 水电部第十一工程局勘测设计研究院。渭河下游冲淤中的几个问题。黄河泥沙研究报告选编,第一集,下册。黄河泥沙研究工作协调小组,1978年。
④ 唐先海,章西莉。渭河(咸阳以上)水沙变化情况及分析。黄河水沙变化研究论文集 第五卷。黄河水沙变化研究基金会,1993年。
⑤ 曾茂林,孙赞盈。泾河流域水沙变化分析研究。黄河水沙变化研究论文集,第五卷。黄河水沙变化研究基金会,1993年。

2 水沙特点水利论文rF*` A \9Wh

    渭河下游(见图1)水、沙来源于渭河干流、泾河、北洛河和南山诸多支流,主要来自渭河干流和泾河。多年平均(1950~1986年,下同)来看,咸阳水量占华县水量的62%,张家山占18%;咸阳沙量占华县沙量的38%,张家山占61%。由此看出,渭河下游水量主要来自渭河干流咸阳以上,沙量主要来自泾河。

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    渭河下游水、沙年内分配不均衡,水、沙主要集中在汛期。汛期水量占年水量的60%以上,沙量占年沙量的85%以上。水利论文\F9Q3D#T%`UBfT a

    全年水、沙量集中于汛期,汛期又集中于几次洪水过程。如华县站1977年7月7日~13日洪水过程,输沙量高达3.5亿t,占全年总输沙量的62%。

,gAz$`!@\0    1987~1996年渭河下游的水沙变化主要是咸阳以上干流和泾河张家山以上地区水沙变化造成的。很多资料和文献研究表明,气候变化和人类活动是影响流域水沙变化的主要因素。根据王云璋等人的分析近十年来,渭河流域咸阳以上地区气候因素是影响径流减少的主要因素,影响程度占总减少量的55.9%,对泥沙的影响占47.5%;张家山以上地区气候因素是影响水沙变化最显著的时期,其影响量分别占水沙减少量的51.8%和44.5%。水利论文.L-py H%A0D'c:?

^+HtQP5}j0注:①黄河水利科学研究院水保水资源研究所,渭河水沙变化及影响因素分析,1997年9月。水利论文/yKB r [S&q

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图1 渭河下游示意图水利论文U5](V AGaE

Sketch of the Lower Weihe River

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    1987~1996年渭河下游的水沙变化主要是咸阳以上干流和泾河张家山以上地区水沙变化造成的。很多资料和文献研究表明,气候变化和人类活动是影响流域水沙变化的主要因素。根据王云璋等人的分析近十年来,渭河流域咸阳以上地区气候因素是影响径流减少的主要因素,影响程度占总减少量的55.9%,对泥沙的影响占47.5%;张家山以上地区气候因素是影响水沙变化最显著的时期,其影响量分别占水沙减少量的51.8%和44.5%。

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2.1 近期水量变化特点

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2.1.1 年水量变化水利论文0sC+i+J-ICy

    咸阳站1987~1996年年均水量是29.6亿m3,占同期华县水量的54%,占多年平均年水量的59%;年水量减少20.7亿m3,占华县减水量的78%。1990年以后咸阳水量也更加偏枯,1990~1996年年均水量只有26.1亿m3,占同期华县水量的54%,占多年平均年水量的52%,水量减少24.2亿m3,占华县减水量的75%。1995年咸阳站年水量只有5.3亿m3,占多年平均水量的11%,占同年华县水量的30%,与多年相比下降32个百分点。

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    泾河张家山站1987年以来,水量减少不多。1987~1996年年均水量是11.6亿m3,占同期华县水量的21%,占多年平均年水量的78%,年水量减少3.2亿m3,占华县减水量的12%。1990~1996年张家山年均水量12.1亿m3,占同期华县水量的25%,占多年平均年水量的82%,水量减少2.7亿m3,占华县减水量的8%。1995年张家山站年水量8.5亿m3,占多年平均年水量的57%,占华县水量的49%,与多年相比上升了31个百分点。

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    1987~1996年华县年均水量54.5亿m3,占多年平均年水量的67%,年水量减少26.5亿m3。1990年以后华县水量更加偏枯,1990~1996年年均水量只有48.7m3,占多年平均年水量的60%,水量减少32.3亿m3。其中1995年华县站年水量只有17.5亿m3,占多年平均年水量的22%,与9月份多年平均水量15.3亿m3相当。1995年是渭河下游华县建站以来水量最枯的一年。各水文站水量统计见表1。

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    渭河下游水量的减少,主要是咸阳以上干流来水减少造成的。水利论文A+Qw;R6MH)@!S]

    从各流量级减水量来看,华县站减水量主要是由大流量级水量的减少造成的。华县站各级流量的天数、水沙量见表2。1987年以来,日均流量小于500m3/s的天数在增加,对应水量减小,平均流量由多年平均145m3/s下降到117m3/s,下降19%,水量减少5亿m3;减水量占年减水量比例较小。日均流量500~1000m3/s的天数也在减小,1987~1996年和1990~1996年分别由1951~1986年的平均29.1天,减为20.3天和16.7天,天数减少8.8天和12.4天。对应水量由17.4亿m3减为11.7亿m3和9.5亿m3,减水量5.7亿m3和7.9亿m3,分别占同期年减水量的22%和24%。日均流量超过1000m3/s的天数也在减少,减少的幅度最大,由1951~1986年多年平均的15.8天减为1987~1996年的4.7天,水量由23.7亿m3减为6.1亿m3,减水17.6亿m3,占同期年减水量的66%。1990年以来,日均流量超过1000m3/s的只有3天,天数减少了12.8天,水量只有4.2亿m3,减少19.5亿m3,占同期年减水量的60%。1995年华县日均流量大于500m3/s的只有3天,水量1.8亿m3,日均流量没有超过1000m3/s的。由此可以看出,华县近十年水量的减少主要是大流量级对应水量的减少造成的。水利论文"X ?o yQ%] p

表1 不同时期各水文站水量统计表 单位:108m3水利论文0x{.Nb$dO?o5_

Runoff at stations in different periods水利论文X"uo'B5{v){l


水文站水利论文U`Mv9m1[(j

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1950~1986

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1987~1996

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1990~1996

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1987~1996

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1990~1996

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1~4月2.01.21.21.40.80.80.20.10.1
2月2.11.41.41.30.80.90.40.30.3
3月2.72.62.41.71.61.50.60.60.6
4月4.74.13.83.02.42.20.50.60.6
5月6.84.73.84.42.92.51.00.70.6
6月4.65.54.93.13.32.80.70.91.0
7月11.38.37.36.84.43.62.62.52.6
8月10.89.67.36.34.12.93.13.43.3
9月15.36.96.69.63.63.32.61.41.5
10月12.15.55.37.33.02.91.70.91.0
11月5.93.63.53.61.91.91.10.60.6
12月2.71.11.21.80.80.80.30.10.1
汛期49.530.326.530.015.112.710.07.98.3
非汛期31.524.222.220.314.513.44.83.93.9
81.054.548.750.329.626.114.811.612.1

表2 华县站各流量级对应天数、水量、沙量和含沙量统计表水利论文#}w%}w;^icG

Days, runoff, sediment load and sediment concentrations at Huaxian Station corresponding to various discharge in different periods

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各流量级(m3/s)对应

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时段

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天数(d)水利论文-| j?6U+Q$U'E8J8M

水量(108m3

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1950~1986

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17.4

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1987~1996水利论文 yT-lu'W] },\

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4.21.270.940.913699216

    由以上可知,1987年以来,渭河咸阳以上干流和泾河来水都有减少,咸阳以上干流减水量较大,使渭河干流来水占华县水量的百分数下降,泾河上升。渭河下游大流量级的天数和水量急剧减少。日均流量大于500m3/s的水量减少占年减水量的80%以上,日均流量大于1000m3/s水量的减少占年减水量的60%以上。渭河下游年水量的减小主要是咸阳以上干流大流量级的水量减少造成的。水利论文 ]"Uz xI(~/bO0r

2.1.2 汛期水量变化水利论文L9[*yX/]N/s b}

    多年平均来看,咸阳汛期水量占华县同期水量的61%,张家山占20%。

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    1987~1996年咸阳汛期水量15.1亿m3,占华县水量的50%;占汛期多年平均水量的50%,水量减少14.9亿m3,占同期全年减水量的72%,占华县减水量的78%。1990~1996年汛期水量只有12.7亿m3,占华县水量的48%;占多年平均汛期水量的42%,水量减少17.3亿m3,占同期年减水量的71%,占华县减水量的75%。1995年汛期水量只有3.2亿m3,占同期多年平均值的11%,占华县水量的28%。

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    咸阳多年平均汛期水量占年水量为60%。1987年以来,汛期水量减少使得该比例下降。1987~1996年为51%,1990~1996年为49%。

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    1987年以来,咸阳站水量的减少主要是9和10月份水量的减少。9和10月咸阳多年平均水量16.9亿m3,7和8月份水量13.1亿m3。1987~1996年9和10月份水量6.6亿m3,占同期多年平均水量的39%,与多年平均9和10月份水量相比减水10.3亿m3,占汛期减水量69%,占年减水量的50%,占同期华县减水量的69%。7和8月份水量8.5亿m3,是同期多年平均水量的65%,减水4.6亿m3,占汛期减水量的31%,占年减水量的22%,占同期华县减水量的110%。1990~1996年9和10月份水量6.2亿m3,是同期多年平均水量的37%,减水10.7亿m3,占同期汛期减水量的62%,占年减水量的44%,占同期华县减水量的69%。7和8月份水量6.5亿m3,占同期多年平均水量的50%,减水6.6亿m3,占汛期减水量的38%,占年减水量的27%,占同期华县减水量的88%。

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    与咸阳站相比,泾河张家山站汛期减水量较少。1987~1996年张家山站汛期水量7.9亿m3,占华县水量的26%;占汛期多年平均水量的79%,水量减少2.1亿m3,占同期全年减水量的66%,占华县减水量的11%。1990~1996年汛期水量8.3亿m3,占华县水量的31%;占多年平均汛期水量的83%,水量减少1.7亿m3,占同期年减水量的63%,占华县减水量的7%。1995年汛期水量7.4亿m3,占同期多年平均值的74%,占华县水量的65%。

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    泾河多年平均汛期水量占年水量为68%。1987年以来,基本维持该比例。

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    1987年以来,泾河张家山站水量的减少也主要在是9和10月份,9和10月多年平均水量4.3亿m3,1987~1996年水量2.3亿m3,1990~1996年水量2.5亿m3,水量分别减少2亿m3和1.8亿m3;占华县减水量的13%和12%。7和8月份水量比多年平均略有增多。

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    1987年以来,华县站年水量的减小,主要是汛期水量的减少。1987~1996年汛期水量平均30.3亿m3,占汛期多年平均水量的61%,水量减少19.2亿m3,占同期全年减水量的72%。1990~1996年汛期水量只有26.5亿m3,占多年平均汛期水量的54%,水量减少23.0亿m3,占同期年减水量的71%。1995年汛期水量只有11.4亿m3,占同期多年平均值的23%。

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    1987年以来,华县汛期水量的减少,主要是9和10月份水量的减少。1987~1996年9和10月份水量12.4亿m3,占同期多年平均水量的45%,与多年平均9和10月份水量相比减水15亿m3,占汛期减水量78%,占年减水量的57%。7和8月份水量17.9亿m3,是同期多年平均水量的81%,减水4.2亿m3,占汛期减水量的22%,占年减水量的16%。1990~1996年9和10月份水量11.9亿m3,是同期多年平均水量的43%,减水15.5亿m3,占同期汛期减水量的67%,占年减水量的48%。7和8月份水量14.6亿m3,占同期多年平均水量的66%,减水7.5亿m3,占汛期减水量的33%,占年减水量的23%。由此可以看出,1990年以来汛期7和8月份水量减少的幅度有所加大。

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2.1.3 非汛期水量变化

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    1987年以来,华县站非汛期水量也有所减少。1987~1996年、1990~1996年非汛期水量分别是24.2、22.2亿m3,占多年同期水量的77%和70%,减水量分别为7.3和9.3亿m3,占同期年减水量的28%和29%。从表1可以看出,非汛期主要是5月和11月的水量减少。在这两个时段,这2个月水量的减少量占非汛期减水量的60%和58%。从水量来源上看,非汛期水量减少比例与汛期相当,咸阳以上干流减水量占渭河下游减水量的70%以上,泾河占15%以下。水利论文:x$W%g,h)q'Tx Q&B

    以上分析可知:1987~1996年,华县站汛期减水量占年减水量72%,9和10月份占57%;非汛期5月和11月份减水量较大。从水量减少的流量级分配上看,日均流量大于500m3/s的减水量占年减水量的88%;日均流量大于1000m3/s的水量的减水量占年减水量的66%。1990年以来,汛期和非汛期的水量减少幅度都在加剧,同时汛期7、8月份的减水量也在增加,大流量级出现的机会更小,水量也更少。水利论文l KS*I,w

    渭河咸阳干流以上来水减少的幅度大,泾河来水减少的幅度小。华县水量的减少主要是咸阳以上干流大流量级水量减少造成的。水利论文$g#]FX,b3\IC

2.2 近期沙量变化特点

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    华县站1950~1986年多年平均输沙量3.94亿t,咸阳输沙量1.51亿t,张家山输沙量2.42亿t。咸阳、张家山输沙量占华县输沙量的38%和61%。各水文站沙量见表3。

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    咸阳站1987~1996年平均输沙量0.59亿t,占多年平均输沙量的39%,占华县沙量的19%;而1990~1996年年均输沙量0.54亿t,占多年平均输沙量的36%,占华县沙量的17%。与水量相比,沙量减少的幅度大于水量。咸阳站汛期多年平均沙量占年沙量的86%。1987年以来,年沙量的减少主要是汛期沙量减少,1987~1996、1990~1996年汛期输沙量为0.44和0.43亿t,占华县同期沙量的16%。与多年相比,汛期沙量减少0.86和0.87亿t,占年减沙量的93%和90%;占华县同期减沙量的105%和112%。咸阳非汛期沙量略有减少。

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表3 不同时期各水文站沙量统计表(单位:108t)水利论文#^K9Y)X gS Gg9L

Sediment load at stations in different periods

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时段(年)水利论文y} O7_[;Z+D

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咸阳

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汛期

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汛期

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非汛期

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水利论文AJKcE(he

1950~1986水利论文G ]a1e6b u:L B

3.510.433.941.300.211.512.200.222.42

1987~1996水利论文^'`:d g I-c5vM

2.690.353.040.440.150.591.900.222.12

1990~1996

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2.730.383.110.430.110.541.860.252.11

    咸阳多年平均汛期沙量占年沙量为86%。1987年以来,下降为75%。1990~1996年为80%。

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    张家山站1987~1996年平均输沙量2.12亿t,占多年平均输沙量的88%,占华县沙量的70%;而1990~1996年年均输沙量2.11亿t,占多年平均输沙量的87%,占华县沙量的68%。与水量相比,沙量减少的幅度小于水量减少的幅度,使得年对应含沙量增大,来沙系数变大。沙量的减少主要是汛期沙量减少。张家山汛期多年平均沙量占年沙量的91%。1987~1996、1990~1996年汛期输沙量1.90和1.86亿t,占同期年输沙量的90%和88%;占华县同期沙量的71%。与多年相比,汛期沙量减少0.30和0.34亿t,占年减沙量的100%和110%;占华县同期减沙量的37%和44%。张家山非汛期沙量基本持平,1990年以后略有增加。水利论文y"QI/o3Hhf"y8r/Y

    张家山站多年平均汛期沙量占年沙量为91%。1987~1996年为90%。1990年以后非汛期沙量略有增加,使汛期沙量占年沙量的比值稍有降低为88%。水利论文#y sH o[h W,DF;HRc1R

    华县站1987~1996年平均输沙量3.04亿t,占多年平均输沙量的77%,而1990~1996年年均输沙量3.11亿t,占多年平均输沙量的79%。与水量相比,沙量减少的幅度小。沙量的减少主要是汛期沙量减少,1987~1996、1990~1996年汛期减沙0.82和0.78亿t,占同期年减沙量的91%和94%。汛期沙量占年沙量的比例在88%左右,与多年相比,变化不大。水利论文!N^X%D~-~5T

    从表2华县水文站各级流量对应沙量来看,1987年以来,日均流量小于500m3/s的沙量较多年平均增加,1987~1996年和1990~1996年沙量增加0.19和0.37亿t;对应水量的减少使得含沙量由22kg/m3增大到30kg/m3和36kg/m3。500~1000m3/s对应沙量略有减少,减沙量为0.14和0.12亿t,占对应时段年减沙量的16%和14%。日均流量大于1000m3/s的沙量减少0.91亿t和1.03亿t,占对应时段年减沙量的101%和124%;含沙量由82kg/m3增大到169kg/m3和216kg/m3

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图2 华县站各级流量来沙系数年过程线水利论文^g7br1{$Q/V

Variations of silt coefficient corresponding todifferent discharge at Huaxian Station in years

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    图2是华县站各流量级的来沙系数图,不同时段水沙量的变化,使来沙系数也发生很大变化。1987~1996年与长系列相比,流量小于500m3/s、500~1000m3/s、大于1000m3/s分别增大了1.58、1.34、2.40倍。1990~1996年增大了2.02、1.70、2.83倍。小于500m3/s流量级的来沙系数增大的幅度最大,大于1000m3/s流量级的来沙系数增大的比例最大,达2.83倍。

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    以上分析可知,1987年以来,渭河咸阳以上干流,汛期沙量减少的幅度大于非汛期,使汛期沙量占年沙量的百分比下降;沙量减少比例大于水量。泾河沙量减少比例小于水量。咸阳以上干流水沙变化大于泾河,使咸阳以上干流水量占华县水量的比例下降,泾河沙量占华县沙量的比例上升。

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    华县站沙量减少主要是渭河干流咸阳以上的沙量减少造成的,日均流量大于1000m3/s的减沙量占年减沙量的100%以上,小流量级水量对应的沙量增加。沙量减少幅度小于水量,各流量级对应含沙量和来沙系数都增大,1000m3/s以上的含沙量增加的幅度最大。

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2.3 高含沙洪水特性水利论文;O0n2i4vX

    华县站1955~1986年(华县站从1955年开始有洪水要素摘录表)含沙量峰值超过400kg/m3的洪水共有71场(见表4),年均2.22场,天数12.6天,水量6.39亿m3,输沙量2.058亿t,占总来水、沙量的7.9%和51%。1987~1996年共有24场,年均2.40场,天数15.5天,水沙量占总来水、沙量的10.2%和61.8%。1990~1996年共17场,年均2.43场,天数18.3天,水沙量占总来水、沙量的12%和66%。在所统计的95场高含沙洪水中,平均含沙量超过500kg/m3的洪水共有4次,其中一次发生在1977年,另外三次发生在90年代。1987年以来,高含沙洪水发生的场次、天数都在增加,对应水、沙量占年水沙量的比例也在增加,水量增加了2.3%,沙量增加了10.8%,沙量增加幅度大于水量,使含沙量增大。1990年以来,高含沙洪水水量增加了3.9%,沙量增加了15.0%,沙量增加幅度也远大于水量。

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表4 华县站高含沙洪水(Smax≥400kg/m3)统计表(年均值)水利论文,nla!r(\(O.P#Fxu

Characteristics of hyperconcentrated floods in different periods at Huaxian Station

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时段场次天数水量沙量含沙量水量占年水量沙量占年沙量
(次)(天)(亿/m3(亿t)(kg/m3百分数(%)百分数(%)

1955~19862.2212.66.392.0583227.951.0
1987~19962.4015.55.551.88133910.261.8
1990~19962.4318.35.772.05935711.866.0
197363319.146.90536130.782.8
197752810.874.91445229.286.2
19945277.593.23042620.384.4
19954457.422.30431142.496.9

表5 华县站高含沙小洪水(Smax≥400kg/m3、Qmax≤2000m3/s)统计表(年均值)

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Characteristics of hyperconcentrated floods in different periods at Huaxian Station水利论文-V0Lu3z4K+a,xz


时段场次天数水量沙量含沙量水量占年水量沙量占年沙量
(次)(天)(亿/m3(亿t)(kg/m3百分数(%)百分数(%)

1955~19861.669.63.321.0303104.125.5
1987~19962.1012.33.261.0733296.035.3
1990~19962.1414.43.481.2103487.138.8
19734234.611.6593607.420.0
19774203.351.4224249.024.9
19945277.593.23042620.384.4
19954457.422.30431142.496.9

    为了分析高含沙小洪水发生的情况,统计了华县站洪峰流量小于2000m3/s,最大含沙量超过400kg/m3的场次洪水(表5),1955~1986年共有53场,年均1.66场,9.6天,水沙量占年水沙量的4.1%和25.5%。1987~1996年共有21场,年均2.10场,12.3天,水沙量占年水沙量的6.0%和35.3%,水量增加1.9个百分点,沙量增加9.8个百分点。1990~1996年共有15场,年均2.14场,14.4天,水沙量占年水沙量的比值上升到7.1%和38.8%,水量增加3个百分点,沙量增加13.3个百分点。高含沙小洪水发生的场次、天数都在增加,平均流量降低,来沙系数增大,水沙量增加比例失调。

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    华县站1970~1995年高含沙洪水输送的沙量占年沙量的比例在80%以上年份,有1973、1977、1994和1995年。对比表4和表5可以看出:1973和1977年的沙量主要是洪峰流量大于2000m3/s的高含沙洪水挟带,而1994年和1995年主要是洪峰流量小于2000m3/s的高含沙洪水挟带。

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    1994和1995年咸阳以上几乎未出现洪水,最大流量分别为585和189m3/s。而泾河小流量高含沙洪水频繁出现,使华县站年内高含沙洪水场次达到5和4场,水量占年水量的比值分别为20%和42%,沙量为84%和97%。由此可见,1995年的沙量几乎全部是由高含沙小洪水输送。1994和1995年华县最大洪峰流量为2000m3/s和1500m3/s,最大含沙量为883kg/m3和771kg/m3,最大含沙量对应的流量只有510m3/s和319m3/s。

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    1994年7月28日~8月1日、8月12日~8月17日、9月2日~9月6日三场洪水华县站最大洪峰流量分别为1010、1450和612m3/s,最大含沙量分别为802、728和883kg/m3,平均流量为224、288和156m3/s,平均含沙量为503、522和509kg/m3。这三场洪水平均含沙量都超过了500kg/m3,来沙系数分别达到2.25、1.81和3.26kg·s/m6。比1955~1986年53场洪水的平均来沙系数0.775kg.s/m6增大2.9、2.3和4.2倍。

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    综上所述,1987年以来水量减少的幅度大于沙量减少的幅度,使得含沙量增大,来沙系数也变大。特别是小于500m3/s水量的减少与对应沙量的增加,使小水时挟带的沙量增加,高含沙小洪水发生的机会增多,大流量出现的天数及相应水量锐减。这种情况在1990年以后显得更加突出。水利论文QW|*K{-vm

3 河道冲淤基本规律

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    据文献[1]分析,三门峡水库修建前渭河下游河道是微淤的。以往研究表明三门峡水库运用以来,由于潼关河床淤高,汇流区壅水滞沙和渭河河口拦门沙的增长,以致渭河下游河床发生由下向上的溯源淤积。1960年至1996年9月,渭河下游共淤积泥沙12.78亿m3。淤积量分布是:渭淤10以下淤积8.84亿m3,渭淤10~26淤积3.68亿m3,渭淤26以上淤积0.26亿m3。淤积量分布主要集中在渭淤10断面以下,占总淤积量的2/3。

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表6 不同时期渭河下游渭淤1-渭淤26平滩主槽体积变化表水利论文#C5] q|/z"` V M;?

Variations of deposition volume in main channel水利论文'u$A8yLA3l


时段总冲淤量平滩主槽体积变化量△V/Ws(%)
△Ws(108m3)△V(108m3)

1960.6~1973.109.930.787.9
1973.10~1986.10-0.74-0.2939
1986.10~1996.102.751.6058
1973.6~1973.101.08-0.71
1977.6~1977.100.660.1117
1994.6~1994.100.770.77100

1995.6~1995.10

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0.770.4660

990303t3.gif (3079 bytes)水利论文&ov5x;_\[~5C

图3 渭河下游累积淤积过程线及华县平滩流量变化过程线水利论文 Oe6B!u+_&N$p

Curves of sediment deposition in the Lower Weihe River and variations of formative dischare at Huaxian Station in years水利论文MiT"o']y%w1nl

8\2VC'k?Af0    从1973年10月三门峡水库蓄清排浑运用到1996年9月,渭河下游淤积2.47亿m3泥沙。其中1973年11月~1986年10月,冲刷泥沙0.58亿m3;1986年10月以来,由于来水来沙条件不利及潼关高程的影响,渭河全下游淤积泥沙3.05亿m3,渭淤10以下和渭淤10~26分别淤积1.66和1.09亿m3泥沙,分别占总淤积量的54%和36%。1986年10月以来,渭河下游泥沙淤积主要发生在1992、1994和1995年汛期,三年汛期淤积量达1.71亿m3,占1986年10月以来总淤积量的56%。1987年以来渭河下游累积淤积过程线见图3。

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    主槽淤积,相应主槽体积就减少;主槽冲刷,相应主槽体积就增大。为了分析渭河下游主槽的变化,对三门峡水库运用以来不同时期平滩主槽体积变化进行了计算(见表6)。为了使主槽体积变化量的正负与主槽泥沙淤积量的正负相一致,用负值表示主槽体积增大,正值表示主槽体积减少。三门峡水库蓄清排浑运用以前,1960年6月~1973年10月渭淤1—渭淤26,平滩主槽体积减小量占总淤积量的7.9%,这一时期泥沙主要淤积在滩地,平滩主槽体积变化量不大。1973年10月~1986年10月,随着上游有利的来水来沙条件,主槽发生了冲刷,主槽体积增大。1986年10月~1996年10月,主槽迅速减小,主槽淤积严重,平滩主槽体积变化占总淤积量的58%。水利论文8v~4h\2a6]_

:[ M1i$a8`%] A0    赵文林、茹玉英分析1960~1988年历次洪水资料[7],点绘临潼至华阴河段排沙比与洪峰平均流量的关系,排沙比大小主要取决于水流强度,平均流量大约在500m3/s左右,排沙比可达100%。小于这一流量时排沙比小于1,流量100~300m3/s的高含沙小洪水,排沙比很低。一次小水主槽淤积量较大,对河道不利。为分析高含沙洪水对主槽的影响,对高含沙洪水的沙量占年沙量的80%以上的1973年、1977年、1994年汛期平滩主槽变化进行对比(表6)。1973年汛期,主槽发生冲刷,平滩主槽体积增大0.71亿m3。1977年汛期平滩主槽淤积0.11亿m3,占总淤积量的17%。1994和1995年,连续几次平均流量小于300m3/s、平均含沙量大于300kg/m3的高含沙小洪水,使1994年汛期淤积的0.77亿m3泥沙全部淤积在主槽,1995年0.46亿m3泥沙淤积在平滩主槽内。1994年汛期平滩主槽淤积量占1986年10月~1996年10月平滩主槽淤积量的48%,1995年占29%。因此,1994年和1995年的高含沙小洪水是造成渭河下游主槽严重淤积的重要原因。从图4渭淤8断面主槽面积和主槽河宽变化过程线中可以看出,主槽面积和主槽河宽在1994、1995年发生巨大变化,河宽由300m变窄到几十米,滩唇以下过水面积由1500多m2变为500m2左右。主槽淤积,过水面积减小,平滩流量迅

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