汾河中游段河道演变分析

吴村玲

（山西省水文水资源勘测局）

1 汾河流域基本情况

1.1 流域概况

汾河是我省流域面积最大、河流长度最长的第一大河，被喻为山西人民的“母亲河”。源头地处宁武县的雷鸣寺泉，在万荣县荣河镇庙前村汇入黄河。全长713 km，流域面积39 721 km2。根据河道特性并考虑行政分界，以便于河道管理，兰村以上至源头为上游段，兰村至洪洞河滩为中游段，洪洞河滩至入黄口为下游段。中游段流经太原市的万柏林、阳曲、尖草坪、杏花岭、迎泽、晋源、小店、清徐，吕梁市的文水、孝义，晋中市的祁县、平遥、介休、灵石，临汾市的霍州、洪洞，共计4个市16个县（市、区）。汾河中游段河长266.9 km，区间流域面积20 509 km2。年均降水量502.6 mm，年均径流深42.8 mm。由于中游段汇入支流较多，径流量大，坡度较缓，汛期排泄不畅，是汾河的防汛防洪重点段［1］。

1.2 径流泥沙

汾河中游的降水量主要集中在7-9月，降水量的年际变化和年内分布相差很大，易形成历时短、强度大的暴雨。水土流失严重，年输沙量较大，大部分泥沙产生于汛期，呈现大水大沙的特点。据资料，义棠水文站1956-2000年间，年均径流量11.16亿m3，最大值为23.3亿m3，最小值为3.99亿m3，极值比为5.8。1965-1996年，汾河二坝水文站年均输沙量517万t，汛期平均输沙量481万t，占年输沙量的93%；义棠水文站年均输沙量747万t，汛期平均输沙量693万t，占年输沙量的92.8%。

1.3 洪水特征及洪灾情况

汾河流域洪水一般大多数发生在汛期，历年最大洪峰主要出现在7-8月，约占60%-80%。从洪量的年际变化来看，丰枯年份的洪水大小十分悬殊，Cv值各测站均在1.05-1.15之间。中游段是汾河河患的多发区。汾河进入太原盆地后，河道纵坡变缓，有较多的支流汇入，泥沙淤积严重，主要靠堤坝挡水，因而容易遭受洪灾。据记载，1954年、1959年、1977年、1988年和1996年，汾河中下游共发生了5次规模较大的水灾。尤其是1977年的平遥水灾，导致尹回水库溃坝，南同蒲铁路中断10 d，死亡70人［1］。

2 河道历史演变与整治情况

汾河中游段属平原型河流，地势平坦，土质疏松，河谷中冲积层深厚，河流两岸抗冲击能力低，在水流的长期作用下，两岸形成了较宽阔的河漫滩，河型蜿蜒曲折，一般流水河床与洪水河床分界明显。该河段纵坡平均比降1.7‰，水流不稳定，主槽摆动相对频繁，冲刷和淤积均有发生，以淤积为主。新中国成立以来，政府对汾河的防洪抢险和治理十分重视，共开展过三次大的治理：

第一次全流域大规模治理，从1969年9月开始，到1974年5月结束，先后历时近5年。在太原市管辖区段完成了汾河干流治导线双河堤工程，接通了从二坝枢纽供水至三坝枢纽的东西干渠，并从介休义棠桥至灵石崔家沟，深挖疏竣河道2.5 km。同时，在汾河支流上新建了一批中、小型水库。

第二次干流河道治理，从1977年6月开始，到1981年7月结束，历时4年。汾河中游的主要任务：一是改建三坝枢纽工程，过闸流量由760 m3/s提高到2 000 m3/s，河底比旧闸降低3.1 m；二是继续完成上兰至两渡间干流河道治导线的规划治理。

第三次干流河道整治，从1998年开始，到2000年结束，中游段全部治理完成。晋中市共新建堤防118.8 km，旧堤加固 25.7 km，生物防护 666.7 hm［2］。

通过水利工程和河道整治工程建设，使汾河河势发生了很大变化，洪水峰量、历时也随之发生了相应变化。

3 河道近期演变分析

3.1 汾河中游段横向变化分析

汾河中游河段属典型的蜿蜒型河道，河相关系ζ为2.5-3.0，河道横向摆幅一般为300 m，最大为700 m。主槽改道频繁，即使在平常小水作用下，河身也处于不停的摆动之中，河势极不稳定。造成河势不稳定的原因如下：

3.1.1 河床、河岸地质条件抗冲刷能力低

根据1999年1月采集的22组河床质颗粒资料分析，河床质主要由细沙和轻砂壤土组成，粘粒小于5%，泥沙粒轻细，中值粒径d50在0.036-1.2 mm之间（见表 1）。

3.1.2 水沙特点为洪、中、枯水变幅大

河床地形是与一定的流量级相适应的，较小流量所塑造的地形，在遭遇洪峰后往往会被破坏，从而引起主流和河势的变化。

表1 汾河中游段河床质中值粒径表

3.1.3 弯道较多

汾河中游段共有大小弯道百余处，弯道内由于环流的存在，易引起横向输沙不平衡，凹岸冲刷，凸岸淤积，从而使河道向更加弯曲的方向发展。由于水流动力轴具有“大水取直，小水走弯”的特点，经过一场大水后，往往会发生切滩、撇弯等突变现象，继而使上下游河势发生一系列的变化。

3.2 汾河中游段纵向变化分析

从汾河二坝水文站、义棠水文站横断面套绘图及义棠站水位—流量关系进行分析。

汾河二坝水文站设立于1968年，位于汾河二坝下游250 m处。由于受汾河二坝拦蓄、放水的影响，从实测大断面图（图1）可以看出，1975-1985年断面呈冲刷的趋势，1985年后虽然主流下切但整体呈淤积趋势。

义棠水文站设立于1958年，从实测大断面图（图2）可以看出，1975年后呈累积性淤高状态，至1995年河槽平均淤高1.8m左右。

根据义棠水文站Q=200 m3/s历年水位进行统计分析（表2）。1962-1970年间水位基本稳定，说明汾河水库建库初期拦蓄泥沙后中游段河道基本处于冲淤平衡状态；1970年以后由于进行河道整治，河床下切，水位下降；1980年以后水位上升，说明河床呈淤积趋势。

图1 汾河二坝水文站实测大断面图

图2 义棠水文站实测大断面图

综上所述，河道演变状况为：横向上主流方向易变化，纵向上河道呈逐年淤积的上升态势。

表2 义棠站Q=200 m3/s历年水位统计表

4 河道演变趋势分析

根据汾河中游河段现状演变情况，预测未来主河槽的摆动明显受控于两岸河堤和来水量的大小，随来水来沙的不同，冲刷和淤积都有可能发生。小水时，水流基本稳定在主槽内，平面变形比较小，但水流流速小，容易产生淤积；大水时水流流速加大，容易产生冲刷，河床的纵向变形将会加剧。在平面上，该河段堤防标准仅为20年一遇，当发生超标准洪水或持续长时间洪水时，容易发生溢流或冲刷溃决，根据地形及历史情况，水流主线可能仍在现状河道内，主槽摆动的可能性较小。

预测未来河道演变趋势为：中小水时河岸在平面上比较稳定，纵向有冲有淤；发生超标准或持续长历时洪水时，由于受地形条件的限制，平面上主槽易发生改变，但摆动幅度有限，纵向上河道冲刷会有所加剧，并呈淤积趋势。

5 结语

由于天然河道来水、来沙条件瞬息多变，河床演变的形成及过程及其复杂，现阶段要进行精确的定量计算，尚有不少困难。本文借助汾河干流义棠、汾河二坝水文站实测资料，采用天然河道实测资料分析法，对汾河中游河道演变进行了定性分析，可为汾河中游段防洪减灾提供依据，对当地的经济社会发展、水资源评价、水利工程建设及保障沿线人民群众的生命财产安全等具有重要意义。

[1]李英明，潘军峰主编.山西河流[M].北京：科学出版社，2004.

[2]裴 群主编.汾河志[M].太原：山西人民出版社，2006.