渭河、北洛河下游河道冲淤变化分析
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水利资源与建设区域治理陕西省渭河下游从咸阳铁路桥至渔关河口全长208公里,是受三门峡水库回水影响的特殊河道。
近年来,经过渭河的综合治理,渭河的水动力环境有了新的变化,使渭河下游的泥沙由原来的淤积变成现在的冲刷形态,同时渭河下游的河道整治工程对渭河的河势起到了一定的调整作用。
一、渭河下游河道现状三门峡水库建成前,渭河下游河道基本保持冲淤平衡,河道相对稳定。
三门峡水库建成后,三门峡库区泥沙淤积严重,造成潼关高程逐渐抬升,渭河下游河道泥沙淤积,河床不断抬高。
近年来,通过调整三门峡水库的运用方式,潼关高程有所下降,同时水流情况和泥沙条件对渭河河势比较有利,渭河下游河道的淤积现象得以改变,现以冲刷为主。
2011年,政府为改变渭河河势和河道环境进行了综合治理,在渭河下游实施了河道整治工程。
各河段的河道整治工程给河势的调整起到了积极做用,但同时也给河道带来一些新的变化,虽然总体河势变化不大,但是个别区段变化显著,形成畸形河段,从而影响整个河势走向。
二、渭河下游河道河势变化存在的问题根据近年来渭河下游各河段的演变情况,结合各河段河势及河道治理工程的现状,经分析发现渭河下游河道的河势变化存在着一定的问题。
(一)渭河下游河势变化剧烈渭河河势整体变化不大,但局部变化剧烈,主流摆动幅度大,河道治理工程建设后易发生脱流现象,使工程修建后不能有效发挥其作用。
如西安~咸阳河段,河势总体上比较稳定,但是部分河段摆动幅度较大。
2005年~2011年,受控导工程影响,水流顶托右岸作用减弱,部分河段主要向左岸摆动;2011年~2015年,由于水沙组合变化较大,该河段整体向右岸摆动。
移民围堤河段2011~2015年河势变化较大,河道摆动明显。
其中仁西工程呈“V”字型河弯,部分河段弯顶下挫明显,严重的造成护岸工程脱流。
渭河下游剧烈的河势变化使整治工程建设后不能发挥其效益,造成极大的经济损失和资源浪费,也给河道的治理造成了极大地困扰。
(二)渭河下游畸形河弯增多2005~2011年,渭河下游河势总体变化不明显,部分河段有较大变化,畸形河湾还相对较少;2011~2015年,受渭河综合治理的影响及上游来水来沙条件的变化,渭河下游畸形河湾增多。
三门峡建库前后渭河下游河道冲淤特性研究钱胜 廖晓芳(规划研究院)[摘要]渭河是黄河最大的支流,根据实测淤积资料统计,从1960年至2001年,渭河下游共淤积泥沙13.25亿m3,并且渭河下游具有泥沙淤积数量上增大、重心上移、范围延伸的特点,这对渭河流域的防洪、生态、社会经济发展产生了重大影响。
因此,研究不同时期渭河下游河道冲淤特性及减淤对策成为一个持续性研究的问题。
[关键词]三门峡水库渭河下游淤积1渭河下游河道概况渭河下游咸阳至渭河河口,全长200多公里,沿程北岸支流大而长,主要有泾河、北洛河、石川河等,南岸支流短且多,有沣水、灞水、赤水等18条支流汇入。
渭河出口为黄河、渭河、北洛河交汇区,由于受到潼关“卡口”局部侵蚀基面的作用及渭河拦门沙消长的影响,汇流区冲淤演变频繁。
渭河华县站多年平均(1919~2000年)来水量为74.1亿m3,来沙量为3.81亿t,含沙量为51.4kg/m3。
流域来水来沙具有水沙异源、水沙年内分配不均和年际变化较大的特点。
渭河下游上段(耿镇以上)为游荡型河段,比降0.63‰,河心多沙滩,水流散乱;耿镇~渭淤14断面,为过渡型河段(游荡向蜿蜒过渡),比降0.46‰,水流摆动;渭淤14断面以下,为蜿蜒型河段,比降0.18‰~0.1‰。
河床淤积物组成沿程变细,河道糙率沿程变小。
河槽水力几何形态受流量和含沙量影响,河槽输沙能力受流量和含沙量影响,在水沙变化中长时期冲淤相对平衡。
2三门峡建库前渭河下游河道冲淤特性三门峡水库于1960年9月15日运用后,渭河下游成为三门峡水库的一部分。
三门峡建库前无堤防的渭河下游河道变为修筑堤防的河道,由于渭河口潼关高程升高,渭河溯源淤积发展,大堤使河道行洪和淤沙宽度变小,发展地上悬河;洪水位升高,回水向上游延伸;河道排洪输沙能力降低,防洪形势严峻。
根据咸阳长陵、渭河岸边秦代古井、临潼三王古桥遗迹的考证、临潼~渭南一带有关钻孔资料等的分析测算,渭河下游咸阳~渭南河段2500年来滩地和河槽淤高均在1m以下;又据李淑的研究,2500年来华县至潼关河段累积淤高4m,年平均淤高0.0016m,为潼关河床年平均淤高的26.7%。
4河床演变及泥沙冲淤分析4.1河段特性渭河是黄河最大的一级支流,发源于甘肃省渭源县鸟鼠山,自西向东横跨甘肃、宁夏、陕西三省(区),于潼关注入黄河。
主河道全长818km,流域总面积13.5万km2。
林家村至咸阳陇海铁路桥全长171km,被划分为中游段。
咸阳城区河段从上游吕村至陇海铁路桥全长9.5km,平面形态比较顺直,河宽约450~760m。
河道纵坡较缓,比降为0.65‰~0.95‰。
岸坎北高南低,其中南岸坎高2~3m,系粘土、壤土岸质;北岸坎高3~4m,上部为壤土,下部由粘土组成,抗冲力强,历史上该河段河势变化不大。
后经多年治理,现主河槽单一,平面摆动进一步减小,河势也较为顺直。
1965年进行渭河流域规划时,对此段河道平面形态指标进行过分析,1999年进行渭河中游干流防洪工程可行性研究时,进行了复核,两次比较成果见表4—1。
由表4—1可以看出,经过多年治理,该河段现状1999年比1965年河道的曲率半径增大,中心角减小,过渡段和弯道纵距相应加长,河道形态趋于平顺,对行洪更加有利。
该河段河床多为细沙、粗沙组成,洪水中泥沙含量较大,颗粒甚细。
从长时段来看,河床冲淤基本平衡,而2003年汛期连续发生5次较大洪水,河槽较前出现明显的冲刷。
历史上该河段相对稳定,俗称“咸阳”十里峡。
该河段内已建有西宝高速公路桥、西兰一号、二号公路桥和陇海铁路桥组。
咸阳水文站位于一号公路桥上游约120m处。
按照2001年水利部审查通过的《陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告》,渭河咸阳城区段堤防间距不小于600m,北岸堤防洪水标准为100年一遇,南岸堤防洪水标准为50年一遇。
目前,北岸堤防建设已基本完成,南岸堤防正在建设之中。
4.2来水来沙分析4.2.1 泥沙概况渭河是一条多泥沙河流。
从总体看,渭河中游段输沙基本处于动平衡状态,但年际之间的变化较为悬殊。
咸阳水文站为本次设计依据站,其多年平均悬移质输沙量为1.52亿吨,最大输沙量为3.88亿吨,发生在1973年,最小为0.06亿吨,发生在1997年,最大值是最小值的65倍。
渭河下游河道冲淤规律及断面形态变化研究戴 清 ,胡 健 ,周文浩(中国水利水电科学研究院 ,北京 100048)摘 要 :渭河具有水沙异源的特性 ,水量主要来自于咸阳以上干流 ,沙量主要来源于支流泾河 。
在天然水沙断面资料分析及实体模型试验研究的基础上 ,根据平滩水位变化情况等 ,将泾 、渭河洪水分为 4类组合 ,分析了典型年份不同水沙组 合条件下渭河下游河道的冲淤规律及主槽形态的变化特点 。
结果表明 : 1975 年以渭河为主的大洪水 ,对扩大主槽形态 、 提高主槽输水输沙能力具有明显作用 ,而 1992年以泾河为主的大洪水的作用却不明显 ;河道萎缩条件下的 1995 年小水 大沙使主槽严重淤积、变得更为宽浅 ,断面面积减小 。
关 键 词 : 水沙组合 ; 冲淤规律 ; 断面形态 ; 平滩水位 ; 渭河下游 中图分类号 : TV147文献标识码 : Ad o i : 10. 3969 / j . issn . 1000 - 1379. 2010. 04. 018渭河具有水沙异源的特性 , 水量主要来自于咸阳以上干 流 ,沙量主要来源于支流泾河 。
渭河下游河道冲淤主要取决于 汛期洪水 ,而不同洪水来源和组合具有不同的冲淤特性 。
河道 特性主要受来水来沙条件决定 ,通过泥沙冲淤调整 ,改变河道几何形态及床面组成 ,以适应来水来沙条件 [ 1 ]。
分析研究和掌 握不同水沙条件与渭河下游的冲淤变化关系及其相应的河道 形态调整规律 ,尤其是平滩水位下主槽的形态变化特点 ,是控制渭河下游河道萎缩 、行洪能力下降 [ 2 ]的迫切要求 。
笔者在天 然水沙断面实测资料分析及黄河下游 、渭河下游河道实体模型试验研究 [ 3 - 6 ]的基础上 ,根据平滩水位变化情况等 ,分析了泾 、 渭河不同水沙搭配条件下渭河下游河道的冲淤规律及主槽形 态的变化特点 。
图 1 渭河下游河道示意2 渭河下游淤积发展规律2. 1 河道淤积纵向分布情况渭淤 21断面 (交口 ) 以下起始平滩水位采用 1960 年 5 月资料 ,交口至泾渭汇流区 (渭淤 27 断面) 起始平滩水位采用 1963年 7月资料 ,渭淤 27断面以上起始平滩水位用 1964 年 6 月资料 ,点绘典型年渭河下游主槽平滩水位 (即主槽两侧滩唇 高程 )变化幅度纵向分布曲线表明 : 1964 年汛前仅渭淤 4 断面 以下平滩水位明显抬升 ,渭淤 1和渭淤 2断面抬升约 3 m ; 1973 年汛前 ,渭淤 26 以下河道均明显抬升 ,纵向分布表现为下大上 小 ,渭淤 1和渭淤 2 断面抬升超过 4 m , 华县河段抬升 2 m 以 上 ,交口至临潼抬升 1 m 左右 ; 1985 年汛后 ,主槽明显拓宽 ,有 的断面横向摆动 ,冲掉滩唇 ,在相对宽阔的河槽内形成新的低 滩主槽 ,相对较稳定断面的滩唇继续抬升 ,因此各断面平滩水 位有升有降 ; 1998 年汛后 , 断面萎缩 , 渭淤 1 和渭淤 2 断面抬1 渭河下游概况渭河下游自咸阳至河口全长约 208 km ,如图 1 所示 ,按照 河床平面形态可以分为 3 段 : ①咸阳至耿镇桥为游荡型河段 , 长 38 km ,比降为 6. 39 , 河道比较顺直 , 河床宽浅 , 多心滩沙 洲 ,易冲易淤 ,主流摆动不定 ,但游荡强度不大 ; ②赤水河口至 渭河口为蜿蜒型河道 ,长 108 k m ,比降为 1. 3 9 ,河湾发育 ,弯 曲率为 1. 6~1. 7,最大弯曲率为 3. 92,河床相对窄深 ,枯水河 宽为几十至 500 m ,洪水漫滩河宽可达 6 km ,随着河湾的发展 , 洪水期有自然裁弯情况发生 ; ③耿镇桥至赤水河口为过渡型河 段 ,长约 62 km ,比降为 4. 6 9 ,弯曲率为 1. 2 ,宽 、窄河段相间 , 宽段有心滩 。
渭河下游河道的冲淤平滩流量特征分析作者:贺莉闫云霞颜明王随继来源:《南水北调与水利科技》2015年第01期摘要:渭河下游河道平滩流量大幅度减小,给渭河下游的防洪排涝带来严重威胁。
以渭河下游咸阳-临潼河段为研究对象,采用一维恒定水沙动力学模型模拟计算河段在60年内的冲淤变化,并通过基于断面几何标准的WOL方法,辅以过水断面范围及有效河宽的限制来估算断面平滩水位,结合一维恒定水沙动力学模型,估算渭河下游咸阳-潼关河段的平滩流量和平滩水位的变化,以及断面平滩水位、河段平滩水位与水沙系数及淤积量的关系。
结果表明,渭河下游河段淤积主要发生在临潼-华县河段,该河段的滩地淤积尤为严重,同时,河段平滩流量逐渐减小。
分析可知,此外,采用WOL方法估算的平滩水位与断面或河段的主槽淤积量的相关性较好。
关键词:冲淤变化;平滩流量;WOL方法;渭河中图分类号:TV122文献标志码:A文章编号:1672-1683(2015)01-0103-05Analysis of bankfull discharge characteristics in the lower reach of Weihe RiverHE Li,YAN Yun-xia,YAN Ming,WANG Sui-ji(Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes,Chinese Academy of Sciences 100101,China)Abstract:The decreasing of bankfull discharge in the lower reach of the Weihe River can lead to serious threats to the flood control.The fluvial process in the Xianyang-Lintong section of the lower reach of the Weihe River in 60 years was simulated by the one-dimensional steady water and sediment dynamics model.The method of WOL based on the cross-section geometric standard was adopted to estimate the bankfull elevation in the lower reach of the Weihe River with the help of cross section range and limit of effective river width.The variations of bankfull discharge and bankfull elevation in the Xianyang-Lintong section of the lower reach of the Weihe River were analyzed,and the relationships between the bankfull elevations of the cross section and river section and the sediment coefficient and sedimentation amount were studied.The results showed that sedimentation occurs mainly in the Lintong-Huaxian section,especially in the floodplain,while the bankfull discharge decreases in this section.Moreover,both the bankfull elevations of the cross section and river section have good correlation with the sedimentation amount in the main channel of both sections.Key words:fluvial process;bankfull discharge;WOL method;Weihe River渭河原是一条冲淤平衡或微淤的地下河[1],自从1960年三门峡水库修建后,渭河下游河道严重淤积,河道排洪输沙能力不断降低,潼关高程(1 000 m3/s流量对应的水位)大幅抬升[2];1974年三门峡水库改为“蓄清排浑”的运行方式,渭河下游平滩流量呈现逐年增大的趋势,至20世纪80年代最大曾达4 600 m3/s[3];90年代以后,由于渭河下游来水较枯,含沙量大幅度增加,洪峰流量及出现场次大幅度减少,下游河槽迅速萎缩,1995年平滩流量最小仅800 m3/s[4]。
渭河、北洛河下游河道冲淤变化分析
渭河是黄河最大的支流,渭河下游全长208km。
三门峡建库前渭河咸阳—华县河段,1934~1960年间河床的淤积厚度为1.7m,建库前渭河下游河段总趋势是微淤的。
水库运用初期,渭河下游发生了严重的溯源淤积。
三门峡水库蓄清排浑运用后,渭河下游淤积减缓。
近年渭河下游水沙搭配相对有利,较大洪水场次较多,2002年6月~2011年11月渭河下游累计冲刷1.8914亿m3。
北洛河下游累计冲刷0.0157亿m3,减缓了近年渭河、北洛河下游连续淤积的不利趋势。
标签:渭河;北洛河;淤积
1渭河下游河道概况
渭河是黄河最大的支流,干流全长818km,流域面积13.48万km2,其多年平均年径流量为80.6亿m3,多年平均输沙量为3.86亿t。
渭河下游(咸阳铁桥至潼关入黄口)全长208km,其中咸阳铁桥至耿镇桥间37km河道属游荡性河道,河宽1.2~1.5km,比降0.65‰;耿镇桥至赤水河间63km河段属过渡性河道,河宽1.0~3.0km,比降0.5‰~0.14‰;赤水河以下108km河段属弯曲性河道,河宽2.0~3.3km,比降0.14‰~0.07‰。
渭河下游支流汇入较多,北岸有泾河,石川河和北洛河,南岸有沣河、灞河、产河、尤河、罗夫河、度涧河等。
泾河和北洛河都是多泥沙河流,因此渭河下游处于多泥沙河流的汇流区,也是渭河“揭河底”多发河段。
2渭河下游淤积变化分析
据有关资料分析,三门峡建库前渭河咸阳—华县河段,1934~1960年间河床的淤积厚度为1.7m,其中1934~1943年河床淤积1.9m;1944~1960年间河床冲刷0.2m。
1934~1943年河床逐年淤高;1944~1952年间冲刷;1953-1957年间冲淤交替,大体上冲淤平衡;1958年以后又有淤积趋势,总趋势是微淤的。
三门峡水库运用初期,汇流区壅水滞沙和渭河河口拦门沙的增长,致使渭河下游发生了严重的溯源淤积。
1969年10月~1973年10月渭河下游淤积1.3亿m3,1974~1985年,随着三门峡水库泄流设施的两次改建和采用蓄清排浑的运用方式,潼关高程回落,基本控制在327m左右,渭河下游淤积减缓。
从渭河1977、1992、1994、1995、1996年5个典型年冲淤分析,渭淤1~37断面共淤积3.899亿m3,汛期占102%,非汛期占-2.0%。
渭淤1~10断面5年淤积量为2.466亿m3、汛期淤积量为2.48亿m3,分别占渭淤1~37断面淤积量的63.2%、62.3%。
其中1977、1994年华县最大流量分别为4470、2000m3/s,年水量分别为37.2、37.45亿m3,汛期水量分别为19.2、16.84亿m3,沙量分别为5.48、3.75亿t,渭淤1~37断面年淤积量分别为0.634、0.77亿m3,汛期淤积量分别为0.627、0.83亿m3,显然,发生“揭河底”的1977年与未发生渭河“揭
河底”的1994年相比,年水量小025亿m3,汛期沙量多1.73亿t,但年淤积量(渭淤1~37断面)却少0.136亿m3,汛期淤积量少0,203亿m3,说明在年水量基本接近的情况下,“揭河底”年较未“揭河底”年淤积较少。
1991年之后渭河下游河道淤积主要受来水来沙以及黄、洛、渭河洪水遭遇影响,由于渭河水量大幅衰减,洪水场次减少,洪峰流量降低,高含沙小洪水场次增多,水沙搭配失衡,输沙水量严重不足,河道淤积增加。
2002年6月~2011年11月渭河下游累计冲刷1.8914亿m3。
其中2002年6月~2006年4月渭河下游累计淤积0.10亿m3,年均淤积0.050亿m3;2006年4月~2011年4月渭河下游累计冲刷1.7914亿m3,年均冲刷0.2985亿m3。
2002年后渭河下游河道淤积有所减轻,2011年渭河发生了1981年以来最大的一场洪水,华县洪峰流量5050m3/s,渭河下游河道大幅度冲刷,冲刷量为0.6212亿m3。
可见随着时间推移,渭河下游水沙搭配相对有利,“03.8”、“0510”、“11.9”等场洪水场对下游冲刷较多,减缓了渭河下游淤积较为严重的趋势。
3北洛河下游近期淤积变化分析
北洛河在渭河下游陕西大荔汇入渭河,1999年10月~2011年11月北洛河下游累计淤积0.0801亿m3。
其中1999年10月~2006年4月渭河下游累计淤积0.0958亿m3,年均淤积0.01916亿m3;2006年4月~2011年11月北洛河下游累计冲刷0.0157亿m3;年均冲刷0.00262亿m3。
2006年后北洛河下游河道淤积同样有所减轻,呈略微冲刷状态。
4结语
三门峡建库前渭河咸阳~华县河段总趋势是微淤的。
三门峡水库运用初期,汇流区壅水滞沙使渭河下游发生了严重的溯源淤积。
三门峡水库蓄清排浑运用后,渭河下游淤积减缓。
近年渭河下游水沙搭配相对有利,“03.8”、“0510”、“11.9”等场洪水场起到了良好作用,渭河下游除渭淤10~26略微淤积外,其余河段均发生了较大幅度的冲刷。
北洛河基本具有同样规律,其中2006年4月~2011年11月北洛河下游累计冲刷0.0157亿m3,减缓了近年连续淤积的不利趋势。
参考文献
[1]张诚等.渭河水文[M].西安:陕西科技出版社,2012.
[2]张玉忠.渭河防洪的治本与应急之策[J].渭河论坛,2011.
作者简介:吴峰,男,讲师,主要从事船舶轮机设备教学研究。