渭河下游水沙變化特征與河道淤積機理研究*

韓小軍

(小開河引黃灌溉管理局， 山東 濱州 256600)

渭河下游水沙變化特征與河道淤積機理研究*

韓小軍

(小開河引黃灌溉管理局， 山東 濱州 256600)

采用實測資料分析的方法，研究了渭河下游水沙變化特征與河道淤積機理。研究結果表明：1986年以后，渭河下游汛期、非汛期水量均明顯減少，但沙量未見相應降低； 水沙的不同步變化引起了水流含沙量的相形上升，渭河下游河道淤積明顯加重。分析渭河下游河道淤積的主要原因包括：潼關高程的抬高、洪水條件的變化、黃河對渭河的倒灌以及北洛河的來沙。

渭河下游； 水沙變化； 河道淤積； 演變機理； 潼關高程

1 渭河下游河道概況

渭河發源于甘肅省渭源縣西南的烏鼠山，流經隴東黃土高原、天水盆地、寶雞峽谷，進入關中平原，至潼關附近注入黃河，全長約818km，流域面積13.5萬km2。渭河谷地北鄰黃土高原，南臨秦嶺，境內沖積平原阡陌相連，田疇萬頃，人口眾多，歷史悠久，成為我國西北地區富庶的工農業生產基地[1]。渭河是黃河的最大支流，其上游為山地，出寶雞峽谷后，谷地豁然開闊，河道蜿蜒曲折，自西向東至下游地區橫貫咸陽、西安、臨潼、渭南和華縣等重要城鎮。渭河下游河道在涇渭匯流區及以下河道設有臨潼水文站(在渭淤26斷面附近)和華縣水文站(在渭淤10斷面附近)，沿程還設置了包括道口(渭淤30附近，涇渭匯流區上游)、耿鎮(渭淤27附近，涇渭匯流區下游)、交口(渭淤21附近)、渭南(渭淤18附近)、詹家(渭淤13附近)、陳村(渭淤6附近)、華陰(渭淤2附近，北洛河入匯上游)和吊撟(渭攔5斷面，北洛河入匯下游)等水位站。

2 渭河下游水沙變化特征

2.1 水量年際變化較大，總體趨勢是減小

從1935—2013年華縣站的實測年徑流變化看，年徑流最高的是187.52億m3，而最低的卻只有16.83億m3。在1949年以前的15年中，年水量超過100億m3的有7年，最低的是1942年的51億m3；在1950—1969年的20年中，年水量超過100億m3的有8年，最低的是52.9億m3。在1970—1985年的16年中，年水量超過100億m3的只有3年，最低的是31億m3。在1986—2013年的28年中，年水量沒有超過100億m3的，最大的是92.9億m3，最小的不到17億m3。總的來看，從前到后，各年的徑流量有起有伏，有峰有谷，年際變化較大；但無論是峰還是谷，總體趨勢均在變小，尤其是20世紀70年代以后，水量總的下了一個臺階。

2.2 水量年內分配變化，大水月份明顯減少

從徑流量的月分配看，多年平均9月最大、8月其次。 6—10 月的多年平均月水量分別是：4.8億m3、10.55億m3、11.4億m3、14.33億m3、10.65億m3。最少的是 1月、2月，平均不到2億m3。12月、3月的水量不到3億m3。月徑流量最大的是47.72億m3，最小的是0.072億m3。1949年前月徑流量超過20億m3的有16個月；1950—1969年月水量超過20億m3的有17個月；1970—1989年中有13個月；1990年—2013年的24年中，只有2個月超過20億m3，其中1989—2013年連續24年中最大的月徑流量也只有15.15億m3，說明大水量的月份和水量明顯的減少。

2.3 沙量呈減少的趨勢，但水沙減少不同步

華縣站的沙量年際變化也較大，1964年年沙量達10.6億t，是平均年輸沙量的2.75倍，是1972年年輸沙量0.497億t 的21.4倍。年沙量超過4億t的年數，1949年前有7年，1950—1969年間有8年，1970—1985年間有5年，1986—1996年間有3年。月沙量超過2億t的月數，按上列時段統計分別為：10個月、13個月、4個月、4個月。由此可見，沙量也有減少的趨勢，但不如水量變化的急劇。1986年以后，尤其是90年代以來，汛期、非汛期水量均明顯減少，但沙量未見相應地降低。水沙的不同步變化引起了含沙量的改變，水量的急劇減少，引起了含沙量的相形上升，對渭河下游河道沖淤演變十分不利[2]。

3 渭河下游河道淤積特征

3.1 渭河下游河道淤積空間分布特征

自三門峽水庫建成運用到2013年10月，渭河下游河道(渭攔1—渭淤37)共淤積泥沙13.09億m3。1960—2013年，沿程各河段的累積沖淤量分別為：渭攔1—渭淤1為0.5661億m3，渭淤1—渭淤10(華縣)8.3081億m3，渭淤10—渭淤21(交口)3.5141億m3，渭淤21—渭淤26(臨潼)0.3922億m3，渭淤26—渭淤31(道口)0.2189億m3。

淤積主要部位在華縣以下及華縣至交口段，各占總淤積量的63.5%及26.9%，占下游河道淤積總量的90.4%。渭淤1—渭淤10河段，主要淤積時段為1960—1973年和1990—2013年兩個時期，淤積占該河段總淤積量的79.8%和16.6%，兩個時期合計淤積量占總淤積量的96.4%；對于渭淤10—渭淤21河段，主要淤積時段也為1960—1973年和1990—2000年兩個時期，淤積占該河段總淤積量的84.6%和26.4%。

3.2 渭河下游河道淤積時間分布特征

1973—1985年，渭河下游河段總體上表現為沖刷，總沖刷量為0.3898億m3。從分布來看，沖刷主要出現在渭淤10—渭淤21河段，沖刷量為0.6795億m3；而其他河段仍表現為淤積。

1986—1990年，渭河下游河道又轉為淤積時期，總淤積量為0.7764億m3。從分布來看，渭淤1—渭淤21河段淤積比例與1973年以前相比有所減小，該河段淤積量占渭河下游淤積總量的70.7%，渭淤21以上河段淤積比例與1973年以前相比明顯增大，淤積量占渭河下游淤積總量的26.5%。

1991—2013年，渭河下游河道淤積加重，總淤積量達到2.627億m3。從分布來看，渭淤1—渭淤21河段淤積比例有所提高，該河段淤積量占渭河下游淤積總量的87.8%，渭淤21以上河段淤積比例也有所減小，淤積量占渭河下游淤積總量的9.6%。從渭淤21以上河段淤積量來看，四個時期該河段淤積量有逐漸增大的趨勢，四個時期該河段淤積量分別為0.0736億m3、0.167億m3、0.2056億m3、0.2528億m3。1973年以來渭淤1—渭淤21由沖變淤，并逐漸增大，三個時期該河段淤積量分別為-0.639億m3、0.5491億m3、2.3074億m3。

4 渭河下游河道淤積機理

4.1 潼關高程抬高

潼關高程是影響渭河下游河道淤積的局部侵蝕基準面，三門峽建庫以后，潼關高程經歷了三起兩落的明顯過程，兩落時期為：第一次是1970—1975年，潼關1000m3/s流量時水位由1970年汛前的328.45m下降到326.04m，下降了2.41m;另一次是1980年汛后的327.82m下降到1985年汛后的326.64m，下降1.18m。第三次抬高以后，潼關高程持續上升，成為“居高難下”的局面[3]。

潼關高程抬高，相當于渭河下游河道局部侵蝕基準面的抬高，是渭河下游河道淤積的重要原因。這從下面兩點可以得到反映：一是渭河華縣下游各站的常水位的變化與潼關1000m3/s 的水位相互密切對應，華陰、華縣枯水位與潼關的枯水位呈直線關系；二是渭河下游的淤積量取決于潼關高程的上升，當潼關高程從326m上升到328m左右時，渭河下游累計淤積量急速增加。

4.2 洪水條件的變化

渭河下游淤積主要取決于汛期洪水。渭河咸陽以上來水，水流平穩，歷時長，含沙量小，對渭河下游的作用：一是對涇河來的高含沙水流有稀釋作用；二是與涇河來水一起，加大了渭河下游的輸沙能力。根據資料分析[4]，咸陽站流量小于4500m3/s 的洪水，進入渭河下游后，往往發生小的淤積。咸陽站洪峰流量大于4500m3/s的洪水，對渭河下游河槽有沖刷和拓寬作用。近十多年來，渭河咸陽站缺乏4500m3/s 以上的大洪水，是渭河下游淤積加劇的原因之一。

涇河洪水峰型尖瘦，歷時短，含沙量高。1986年后，涇河小流量高含沙的洪水增多，而渭河咸陽以上來水減少，對涇河來水的稀釋作用減小，這樣的洪水往往在渭河下游產生嚴重淤積。例如1994年、1995年渭河咸陽以上幾乎未出現洪水，而涇河張家山在這兩年中共出現洪峰流量大于750m3/s 的洪峰7次，含沙量均在520kg/m3，這些洪水都在渭河下游產生淤積，

4.3 黃河對渭河的倒灌

黃河對渭河水流的頂托和倒灌是黃渭交匯口的地理條件和黃、渭、北洛河洪水不同遭遇及潼關水位的影響等共同作用造成的。渭河下游比降平緩，當汛期黃河發生較大洪水而渭、北洛河來水較小時，渭河來水常受黃河水流的項托，甚至黃河水流倒灌入渭河。三門峽建庫以后，由于潼關高程抬高，黃河對渭河頂托、倒灌的概率增大。黃河水流對渭河來水頂托時，渭河下游的流速因受頂托而減小，甚至流速為零，黃河來水以異重流的形式潛入渭河尾閭河段，自黃河進入渭河的泥沙一般不多，所以黃河對渭河來水的頂托，在渭河下游一般不致出現嚴重的淤積。當黃河洪水較大時，潼關水位高，而渭河、北洛河沒有洪水或小水的情況下，將發生黃河洪水向渭河倒灌，倒灌發生在黃河洪水的漲水期，如黃河來高含沙洪水，倒灌時往往在渭河河口形成攔門沙。

4.4 北洛河的來沙

北洛河來水含沙量高，當來水進入渭河時往往在河口形成淤積錐體，增加上游河段的淤積。當含沙量很高的北洛河水匯入渭河，而渭河來水很小，又遇上黃河對渭河來水的倒灌，則北洛河口嚴重淤堵，可導致北洛河口以上局部河段堵塞淤死，如1967年8月北洛河洪水，洪峰流量374m3/s，最大含沙量850kg/m3，渭河來水僅13m3/s，而潼關水位329.79m，最大流量6360m3/s，最大含沙量199kg/m3，黃河倒灌的來水將北洛河水推向上游，導致華陰站倒灌流量達10.5m3/s，含沙量673kg/m3，北洛河入渭河段強烈淤積，并向上延伸，渭河下游淤堵斷流達8.8km，引起決口，洪水自二華夾槽下泄，華陰水文站兩側成為澤國。因此，北洛河來沙對于渭河尾閭河段及入黃河口門有至關重要的影響。

[1] 胡春宏.黃河水沙過程變異及河道的復雜響應[M].北京：科學出版社，2005.

[2] 戴明英，趙業安.渭河水沙變化分析[R].黃河水利科學研究院，2005.

[3] 陳建國，胡春宏，戴清.渭河下游近期河道萎縮的特點及治理對策[J].泥沙研究，2002(6)：8-13.

[4] 戴清，胡健，張治昊.渭河下游河道輸水輸沙能力研究[R].中國水利水電科學研究院，2006.

Research on water sediment variation features and river channel sedimentation mechanism at lower reaches of Weihe River

HAN Xiaojun

(XiaokaiheYellowRiverIrrigationManagementBureau,Binzhou25660,China)

Field data analysis method is adopted to study water sediment variation features and river channel sedimentation mechanism at low reaches of Weihe River. The research results show that water flow was prominently reduced at lower reaches of Weihe River during both the flood period and the non-flood period since 1986. Water flow sediment content is correspondingly increased due to out-sync variations of water sediment. River channel sedimentation at lower reaches of Weihe River is prominently aggravated. Main reasons of river channel sedimentation at lower reaches of Weihe River are analyzed, including the follows: increase of water level at Tongguan, changes in flood conditions, backward flowing of Yellow River toWeihe River and the incoming sediment from Beiluo River.

lower reaches of Weihe River; water sediment variation; river channel sedimentation; evolution mechanism; water level at Tongguan

國家自然科學基金面上項目(51679260)；國家重點實驗室自主課題(泥實驗科研07170107)；中國水科院科研專項(泥基本科研KY1785)

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.08.021

TV85

A

2096-0131(2017)08- 0074- 03