渭河下游近期河槽过洪能力分析

◎雷文青 张广林 陈乃联

1 渭河下游堤防情况

渭河综合整治后，渭河下游现有干流防洪大堤265.42km(左岸138.32 km，右岸127.10km)。其中西安城区段堤防防洪标准为300年一遇洪水，渭南城区段堤防防洪标准为100年一遇洪水，其余为50年一遇洪水防御标准，堤顶宽度均为20～50m。目前，渭河综合整治堤防主体工程除部分支流河口交通桥外，堤防加宽加高土方工程全面完工，多数堤防路面已经硬化，河道防洪能力显著提高。

2 近年来河道水沙及冲淤情况

2.1 近年来河道水沙情况

2003年以来，渭河下游咸阳至临潼区间和华县以下区间，水量大幅度减少。2003年～2013年渭河下游临潼水文站、华县站年均水量分别为59.28亿m3、56.51亿m3，临潼站比多年 (1961年～2002年)平均减少了10.7%，华县比多年(1934年～2002年)平均减少了25.9%。

渭河下游洪峰流量减小，洪水场次减少，经统计临潼、华县站近年来发生洪峰流量 1000m3/s以上、2000m3/s以上、3000m3/s以上场次洪水分别为：32次、14次，6次、34次，14次、4次。临潼、华县站只有2003年、2005年、2010年～2013年洪峰流量超过2000m3/s；发生最大洪水为2011年9月，临潼、华县站洪峰流量分别为5400m3/s、5050m3/s。根据有关资料分析，渭河下游水沙主要来源于咸阳以上及泾河、北洛河和南山支流，具有以下特点：

（1）水沙异源

渭河下游水量主要来自干流咸阳以上，沙量主要来自泾河。据1950年～2013年实测资料统计，华县站年均水量67.55亿m3,年均输沙量3.104亿t；咸阳站年均水沙量分别为42.39亿m3、1.117亿t，占华县站水量和输沙量的62.75%、35.99%；泾河张家山站平均水沙量分别为12.64亿m3和2.080亿t，占华县站年水量和输沙量的18.71%和67.01%。

（2）年内分布不均

渭河下游水沙量年内分配不均，主要集中于汛期。以华县站为例，1950年～2013年汛期平均水沙量分别为41.85亿m3和2.785亿t，分别占年水沙总量的61.95%和89.72%。

（3）年际变化大

仍以华县站为例，实测最大年水量为171.2亿m3（1964年），最小年水量为19.40亿m3（1997年），变幅8.8倍；实测最大年沙量为10.03亿t（1964年），最小年沙量为0.408亿t（2012年），变幅达24.58倍。

（4）近年来水沙量明显减小

据统计，近年来（2001年～2013年）渭河（华县站）年平均水沙量分别为51.76亿m3和1.24亿t，分别较1950年～1973年减少38.9%和71.8%，减沙幅度大于减水幅度。水沙条件的变化给工程建设和库区防汛带来了一系列新的问题。

2.2 渭河下游冲淤变化

1960年以后，渭河下游淤积严重，据统计，1960年4月～2013年10月，渭河下游累计淤积泥沙10.881亿m3，渭河下游累积淤积量过程见图1，各时期各河段的冲淤情况见表1。

表1 渭河下游不同时期淤积量统计成果表(断面法成果,以水文年计)淤积量：亿m3

图1 渭河下游累积淤积量

由图1和表1可以看出，第一，渭河下游的淤积主要发生在1960年4月～1973年10月，该时期淤积泥沙10.075亿 m3，占历年淤积总量的92.6%。1973年10月～2013年10月，淤积泥沙0.807亿m3，占历年淤积总量的7.4%；其中1974年～1986年由于潼关高程下降，渭河下游总的表现为冲刷；1987年～2002年，渭河下游淤积泥沙3.379亿m3，占历年淤积总量的31.1%；2002年10月以来，由于潼关高程下降及有利水沙，渭河下游河槽以冲刷为主，冲刷泥沙2.337亿m3。第二，泥沙淤积的重心在渭淤26（临潼）以下河段。1960年～2013年渭河下游淤积泥沙10.881亿m3中，渭淤1～10淤积量占69.4%，渭淤10～渭淤26占33.9%；1974年～2013年渭河下游淤积泥沙0.807亿m3中，渭淤1～10淤积量占114.6%，渭淤10～渭淤26占77.0%，渭淤26以上为冲刷。

2.3 各水文站断面变化

临潼水文站、华县水文站2012年～2013年断面变化见图2、3。可以看出：临潼站主槽右岸淤积、左岸冲刷，主流向左摆动，整体主槽面积变化不大；华县站明显淤槽刷岸，整体主槽过水面积变化不大。

2.4 各典型断面冲淤变化

渭淤33断面、渭淤17断面、渭淤4断面2012年～2013年断面变化见图4～6。可以看出：渭淤33、渭淤4断面总体上主槽冲淤变化不大，渭淤17断面主槽淤积较为明显。

图2 2012年～2013年临潼断面图

图3 2012年～2013年华县断面图

图4 2012年～2013年渭淤33断面图

图5 2012年～2013年渭淤17断面图

图6 2012年～2013年渭淤4断面图

3 河槽过洪能力分析

3.1 水位～流量关系法推求典型断面河槽过洪能力

根据2003年～2014年洪水资料分析典型断面及水文站水位流量关系（见表2），结合断面断面冲淤可知，渭淤33断面滩面高程为375.90m，河槽过洪能力为4000m3/s；临潼站断面滩面高程357.70m，相应河槽过洪能力为3700m3/s；渭淤17断面主槽略有淤积抬升，滩面高程347.81m，相应的河槽过洪能力为3300m3/s；华县站断面滩面高程341.34m，相应河槽过洪能力为3130m3/s；渭淤4断面滩面高程335.4m，相应河槽过洪能力为2800m3/s。

3.2 水力因子法推求典型断面河槽过洪能力

通过对1974年～2013年渭淤17断面、华县站、渭淤4断面平槽以上洪水及前一年汛后断面资料的分析，统计了各断面汛前平槽过洪能力与前一年汛后断面水力因子的关系，见图7～9。

图中关系点据的资料范围为1974年～2013年，比降按附近渭淤断面的测时水位计算。据图中关系，渭淤17断面平槽过洪能力与前一年汛后水力因子关系为：

华县站平槽过洪能力与前一年汛后水力因子关系为：

在上述关系中加入渭淤4断面1976年、2003年～2013年点据后，得到综合华县站及渭淤4断面的关系为：

依据2013年汛后各典型断面实测成果，应用曼宁公式按上述关系估算渭淤17、华县站、渭淤4断面2014年汛前的河槽过洪能力见表3。由水力因子法推求渭淤17、华县站和渭淤4断面平槽过洪 能 力 分 别 为 2860m3/s、3090m3/s、3400m3/s。

表2 各典型断面及水文站水位流量关系

图7 1974年以来渭淤17断面各年汛后AR2/3 J1/2计算值与次年汛前过洪能力关系

图8 1974年以来华县站断面各年汛后AR2/3 J1/2计算值与次年汛前过洪能力关系

图9 1974年以来华县站与渭淤4断面各年汛后AR2/3J1/2计算值与次年汛前过洪能力关系

表3 近期汛前渭河下游河段平槽过洪能力

表4 渭河下游各典型断面河槽过洪能力分析 单位:m3/s

根据曼宁公式计算和水位流量关系推算的河槽过洪能力结果对比，见表4。对比水位～流量关系法成果，除渭淤17断面外，两者相差较小，由于水位～流量关系法推求的河槽过洪能力一般准确性较高，本次仍采用水位～流量关系法成果作为最终成果，水力因子法用于验算复核。依此确定各断面河槽过洪能力分别为：渭淤33断面 3500m3/s，临潼站 3700m3/s，渭淤17断面 3300m3/s，华县站 3100m3/s，渭淤4断面2800m3/s。

3.3 现状各河段河槽过洪能力分析

根据水文站与典型断面河槽过洪能力分析成果，结合河段内查勘河道情况，综合确定近期渭河下游各河段河槽过洪能力为：咸阳河段3500m3/s，高陵、临潼河段3700m3/s，临渭区河段3300m3/s，华县、大荔河段 3130m3/s，华阴河段2800m3/s。

4 结论

（1）2003年以来渭河来水来沙发生了一定变化，加之2006年以后三门峡水库汛期1500m3/s流量以上洪水期敞泄运用，潼关高程较上世纪末期有所下降，河槽过洪能力有所扩大。

（2）近年来洪水量级不大，下游河势变化较小，中水河槽相对较为稳定，“冲淤量不大、河势变化较小，中水河槽与流路相对稳定，主流河槽整体下切”是近期渭河下游河势变化的显著特点。

（3）根据水文站与典型断面河槽过洪能力分析成果，结合河段内查勘河道情况，综合确定渭河下游各河段河槽过洪能力为：咸阳河段3500m3/s～4000m3/s，高陵、临潼河段3500m3/s～3800m3/s，临渭区河段3300m3/s，华县、大荔河段 3100m3/s，华阴河段2800m3/s。陕西水利