渭河下游近期淤积发展情况的分析研究(唐先海)

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渭河下游近期淤积发展情况的分析研究水利论文(t/tT G:dR'~N.H"]j-W'c

唐先海

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(陕西省三门峡库区管理局)水利论文$k'_-U d*c3cv1a GVV

摘 要三门峡水库于1960年9月建成并投入运用已38年。本文分析了渭河下游在近期(1992年以来)的淤积发展情况,潼关高程一直居高不下,渭河下游泥沙淤积急剧增加,主槽过洪能力锐减,同流量洪水位迅速抬升,洪水灾害日趋频繁,防洪形势十分严峻,本文并对泥沙淤积发展的原因进行了分析研究,为渭河下游的防洪和工程治理提供科学的依据。

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关键词渭河下游 淤积发展 分析研究

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1 渭河下游近期的水沙条件

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  从年水沙量来看,根据渭河下游(华县站)1935~1996年的实测资料统计,其多年平均年径流量为80.6亿m3,多年平均年输沙量为3.866亿t。渭河下游1992年以来,一直处于枯水沙时期,1992~1997年临潼水文站实测年平均径流量为40.66亿m3,年平均输沙量为2.91亿t,该时期的平均水沙量分别占多年均值的50.4%和75.3%。不难看出,渭河下游近期不但沙量偏少,而且水量更枯。

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  从洪峰流量来看,根据华县站1935年以来的资料统计,年最大洪峰流量的多年均值为3900m3/s,临潼站相应年最大流量多年均值为4320m3/s。1992年以来,根据实测资料统计,1992~1997年临潼站年最大流量均值为2910m3/s,仅占多年均值的67.4%,年最大洪峰流量4170m3/s(1996年),年最小洪峰流量1500m3/s(1997年)。从以上数据分析表明,近几年以来渭河下游不但水量偏枯,而且洪峰数值也偏小,且均未超过多年平均洪峰值。

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2 渭河下游河道的冲淤情势水利论文DyV$o0k9P9M w5gp

2.1 三门峡建库前后渭河下游的冲淤概况水利论文\5? S*x6OM

  三门峡建库前,根据咸阳长陵渭河岸边的秦井,临潼唐代的古桥遗址以及临潼、渭南一带的有关钻孔资料证实,自汉唐以来,渭河下游河床是相对冲淤平衡的,潼关河床高程亦相对稳定。水利论文k6s3J!P!|

  三门峡建库后,渭河下游的冲淤发生了根本性的变化。随着水库的运用,潼关高程不断抬升,渭河下游泥沙淤积不断发展。根据实测淤积资料统计,自三门峡建库以来至1997年,渭河下游共淤积泥沙13.2208亿m3,各时期各河段的冲淤详见表1。可以看出,三门峡建库以来,渭河下游泥沙淤积在不断增加,淤积的重心不断向上游延伸,淤积的范围也不断向上游扩展,目前渭河下游为三门峡建库以来泥沙淤积最严重的时期。水利论文;v7H B$Tm.F{@

2.2 渭河下游近期冲淤情势

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  1992年以来,渭河下游共淤积泥沙2.8578亿m3,其中华县以下河段淤积1.5539亿m3,占54.4%,临潼至华县河段淤积1.1153亿m3,占39.0%,临潼至咸阳河段淤积0.1886m3,占6.6%。三门峡水库自1973年汛后全年控制运用以来共淤积泥沙2.9065亿m3,而1992年以来的淤积体积占控制运用时期的98.3%,不难看出,渭河下游近期泥沙淤积是严重的,直接影响着渭河下游的防汛问题。

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  根据实测资料,点绘了渭河下游不同河段的典型横断面图,如图1所示。可以看出,1992年以来,渭河下游的主槽和滩面均发生严重淤积。滩面不断抬升,滩面淤厚0.5~1.0m,主槽淤积缩窄,其宽度由300m左右缩窄至100m左右。

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表1 渭河下游淤积体积及分布表(单位:亿m3)水利论文+TK l I6D]/S

Deposition and its distribution in the Lower Weihe River

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河段水利论文RK6\}Jr \G4} ^ i

水库枢纽改建前

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第一期改建时期

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第二期改建时期

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全年控制运用时期

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1973.10~1997.10

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其中1991.9~1997.10水利论文I Q nR]v+`L;C

建库以来水利论文OsV4FJvG#E \/_

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1960.6~1997.10

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图1 渭淤下游不同河段的典型横断面图

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Typical cross-sections in the lower Weihe River水利论文o8Z&Y iubu~

  渭河下游不仅泥沙淤积严重,而且河势变化更加频繁。由于泥沙淤积的发展,河床进一步抬升,影响主流变化较大,原来兴建的一些节点控导工程多数已失去了对河势的控导作用,有的已完全或部分脱溜,近期渭河下游河势变化的特点,一是主槽左右摆动加剧,二是弯道顶冲点不断上提下挫,且多处出现垂直的“S型”河弯。由于河势变化加剧,对两岸堤防和村镇威胁很大,防汛安全尚无保证。水利论文$yk6P-{;f [we#T:EM$E

3 主槽过洪能力及洪水位变化

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3.1 渭河下游主槽过洪能力锐减水利论文B ViE+x@i A

  三门峡建库前,渭河下游的主槽过洪能力一般为4500~5000m3/s。三门峡建库后,水库溯源淤积不断向上游延伸,其主槽过洪能力不断降低。特别是1967年黄河洪水严重倒灌渭河,同时又遇北洛河加沙,形成在渭河河口段淤塞8.8km,华县站主槽过洪能力仅1040m3/s,后在淤塞段经人工开挖和洪水冲刷,主槽过洪能力逐渐增大,一般为3000~4000m3/s。

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  近几年来,随着渭河下游泥沙淤积的迅速发展,其主槽过洪能力锐减,1995年华县站主槽过洪能力仅800m3/s,这是三门峡建库以来所未有的,相应临潼站的主槽过洪能力也降至3520m3/s。1996年渭河发生较大洪水,临潼站和华县站洪峰流量分别为4170m3/s和3450m3/s,华县站最大含沙量500kg/m3,形成渭河下游洪水全面漫滩,其滩面平均淤厚0.5m左右,但主槽有所拓宽,过洪能力有所增大。到目前,临潼站和华县站的主槽过洪能力分别为3200m3/s和1700m3/s。渭河下游各时期主槽过洪能力详见表2。水利论文4c@E3so`7\G

表2 渭河下游历年主槽过洪能力表

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Flood conveying capacity in main channel

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站名

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建库前

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1968

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1973水利论文8t KY RHMp

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1977水利论文/n7N,~:r\oq*J$F/c:{

1981

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1984水利论文 cgC9m\R(O

1986水利论文 S&L)vII-|r/B

1990

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1995

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1998

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3.2 同流量洪水位不断抬升

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  随着渭河下游泥沙淤积的发展和主槽过洪能力的锐减,其同流量洪水位不断抬升。渭河下游的洪水位变化情况列于表3。可以看出,三门峡水库建库以来,特别是1992年以来,渭河下游的同流量洪水位抬升更加迅速。例如1992年和1996年渭河下游的洪峰流量相差不大,但1996年比1992年的洪水位抬升较大,临潼站抬升0.4m左右,华县站抬升1.5m左右。华县站1996年洪峰流量仅3450m3/s,其洪水位高达342.24m,为华县站建站以来的最高值。由于同流量洪水位的急剧抬升,使渭河下游的防洪工程的防御标准大大降低,加速了中小洪水灾害的发展。

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表3 渭河下游洪水位变化表

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站名水利论文k(JbYl^)y

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1996.7水利论文AqCnE


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4 近期淤积发展的原因分析

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4.1 潼关高程的影响水利论文_$s*LL3a+w2E6w.v

  众所共知,潼关高程历来对黄、渭、洛河起着局部侵蚀基准面的作用,潼关高程的升降对渭河下游的冲淤影响极大。笔者点绘了三门峡全年控制运用以来潼关高程与渭河下游累计淤积体变化图,如图2所示。可以明显看出,渭河下游淤积量的变化与潼关高程的升降趋势是一致的,随着潼关高程抬升,渭河下游泥沙淤积发展;潼关高程下降,渭河下游泥沙就冲刷减少。水利论文3Z8{N)EA\pd h$R

990311t2.gif (2703 bytes)水利论文1l3V~#i}i#zvN3?2Q{

图2 三门峡水库全年控制运用时期水利论文r&GX9T `M%M

潼关高程与渭河下游累计淤积体变化图水利论文/m@)g1c {2@k

Relation between bed elevaion at Tongguan and accumulative deposition in the lower Weihe River

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  1992年以来,潼关高程居高不下,一直维持在328m左右,1996年汛前达到328.5m,较建库前抬升5.1m。1998年汛后仍为328.2m。近期潼关高程居高不下,从而失去了潼关以上河道溯源冲刷的条件,同时也造成河道比降变缓而淤积。分析潼关高程居高不下的原因,除来水来沙条件和水库运用等因素外,笔者分析认为,近期在潼关以下至古夺河段达不到年内冲淤平衡而形成淤积体,同时,潼关以上黄河西倒,黄、渭汇流区河势发生较大变化,造成主流分散,对潼关河床的冲刷带来一定的影响,这也是较为重要的原因。

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4.2 水沙条件的影响

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  根据多年资料分析,渭河下游具有大水冲槽淤滩和小水淤槽的特性。如前所述,近期除1996年临潼站洪峰流量为4170m3/s外,其余各年的洪峰流量均较小。特别是1994年以来,泾河上游多出现局部暴雨,形成渭河下游多次出现以泾河来水为主的小水大沙洪水过程,1994~1995年渭河临潼站的来水来沙条件详见表4。可以看出,渭河下游多次出现小水大沙过程,必然造成主槽的严重淤积。根据实测淤积资料统计,1994年汛期渭河下游淤积泥沙0.8436亿m3,1995年汛期淤积泥沙0.8244亿m3,且大多淤在主槽内,从而形成渭河下游河床抬高,断面缩窄,过洪能力降低。例如华县站下游的渭淤9断面,1993~1995年主槽淤积了71.6%,华县站的主槽过洪能力仅800m3/s左右。

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表4 1994.7~1995.8渭河临潼站洪水情况表水利论文:Pk'Uu%kcE)[L(Cc

Floods at Lintong Station on Weihe River from July 1994 to August 1995水利论文 hl0L[oc$|


1994年

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1995年水利论文%}8GnP.U7|)}~$G



7月8日

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7月22日

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7月28日

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8月7日

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8月12日水利论文){9rJ F7O!}8tFZ

9月2日水利论文^$IG)olioZ

7月15日水利论文:XB.H;j7nz[0?-F"r

8月7日水利论文+_d6}Z.KJ*e|m

15∶12水利论文N.n6gylp_wFz

8∶00水利论文t,F)r3J!\

3∶00

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3∶30

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20∶00水利论文4tj5E s4hc(I^

3∶42

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水位(m)水利论文IF)u8O1PD4V/j

355.87水利论文Q%tHxr"a-j po&k

353.40水利论文fZ?7P k xC4P

354.55

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354.66水利论文H Ow:`%n%HV

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354.25

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356.46

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310水利论文!M"At \0sFe0B5{uj

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771

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667水利论文N/u$\ zB{} F


4.3 黄渭汇流区河势变化的影响

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  自70年代以来,由于黄河左岸工程原因,使黄河主流进入汇流区西摆,形成黄河夺渭、渭河口不断上提的不利局面,到1995年渭河口累计上提5km。渭河口历年上提情况详见表5。由于黄河比降大,渭河比降小,渭河口上提后,改变了黄渭交汇点的位置,加剧了黄河洪水对渭河倒灌和顶托的影响,在潼关高程与黄河水沙条件相同的情况下,根据资料分析,与河口不上提前,吊桥同流量水位抬升近1m,从而加重了渭河河口段的淤积。同时,黄河主流西倒夺渭、渭河口不断上提,汇流区黄河河宽由1km左右变成近5km,形成汇流区河床宽浅,主流散乱,泥沙淤积加重,根据资料统计仅1992~1995年汇流区淤积泥沙0.4593亿m3,渭河的出流条件更加恶化,加重了渭河下游溯源淤积的发展,根据近期渭河下游泥沙淤积的分布,其重心仍然在华县以下河段,这是一个明显的例证。

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表5 渭河口上提情况表

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Shifting for the join point of the Weihe and the Yellow rivers

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时 段水利论文t(f_my0{x

1971~1972

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1973~1975水利论文 _-y&CPB g_

1976~1978

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1979~1983水利论文^6t,ib zL

1984~1987

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1988水利论文nl2O%T/ulZ

1989水利论文Nd p7JJN

1990~1991水利论文Sq]n~:ka{,z

1992~1995

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上提距离(m)水利论文#fa|2[)H'j3n)^&MS8A

200水利论文0|KLQ:j&i$C

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250

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累计上提距离(m)

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200水利论文zZ7@i]kO X q

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平均上提速度(m/a)

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120水利论文~IG} dRTP2t \

62.5水利论文u#s-YlQ)B [K-QC(d

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25.0

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5 结论

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  1.目前渭河下游泥沙淤积是三门峡建库以来最严重的时期,防洪形势十分严峻。为了保障库区人民生命财产的安全,在加快渭河下游工程治理的同时,必须进一步落实非工程措施建设,努力提高抗御各种洪灾的应变能力和保障条件。水利论文 y B1XIe

  2.近期潼关高程居高不下是加剧渭河下游泥沙淤积的重要原因,应采取措施,把目前居高不下的潼关高程降下来,以减缓潼关以上特别是渭河下游泥沙淤积的发展和洪涝灾害的发生。

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  3.渭河下游不利的水沙条件亦是加重泥沙淤积的重要原因,而小水大沙主要来自泾河,经论证,在泾河干流兴建调沙水库很有必要,为渭河下游的减淤防洪创造条件。水利论文(^Je9z!O7W+c7l

!YLG\6kuyN{H0  4.三门峡建库已30余年,已积累了大量的水文泥沙资料,近几年来,三门峡库区特别是渭河下游的冲淤形势发生了很大的变化,应组织有关专家,对库区和渭河下游的重大技术问题进行研究,为防汛、工程治理和水库运用提供科学的依据。水利论文/N[s GM.WX

水利论文*APq f#w%iLGf][T

 

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TAG: 渭河 下游 研究 唐先海 淤积
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