澽河入黄段输沙量计算及泥沙淤积变化规律分析

2017-12-20，，

地下水 2017年5期

关键词：主槽河段淤积

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(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安 710018)

澽河入黄段输沙量计算及泥沙淤积变化规律分析

王小永，徐亚萍，刘彬侠

(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安 710018)

澽河系黄河右岸的一级支流，发源于陕西省黄龙县黄龙山主脊冢字梁，自西北向东南流经黄龙、韩城两县(市)，于韩城市芝川镇司马庙东汇入黄河，流域面积1 083 km2。澽河入黄段因黄河洪水倒灌淤积，河床不断抬升，加之黄河主槽不断西移，导致澽河入黄口己上提2.50 km。通过对澽河入黄段河道输沙量进行计算，并对泥沙淤积规律进行分析，结果表明，实际产沙进入澽河的流域面积为119 km2，年平均进入澽河河口段的泥沙量为6.77万 m3。澽河入黄泥沙量较小，对河道淤积影响不大，澽河下游黄河洪水倒灌段受黄河高含沙洪水倒灌影响，淤积明显，倒灌段以上河段冲淤平衡。为该河段治理工程建设、防汛工作和黄河流域同类型河流泥沙分析提供参考。

澽河；黄河；河口；泥沙淤积

澽河入黄段因黄河洪水倒灌淤积，河床不断抬升，加之黄河主槽不断西移，导致澽河入黄口己上提2.50 km。据推算，黄河5 a一遇洪水倒灌澽河长度9.4 km，20 a一遇洪水倒灌澽河长度10.0 km，因黄河洪水倒灌，澽河下游河道淤积严重，比降变缓，甚至形成倒比降，导致洪水下泄不畅，防洪问题突出。澽河入黄段因河滩淤积面抬高，地下水位逐渐抬升，使沿河部分地区土壤沼泽化或盐碱化趋势明显。加强该河段泥沙研究，从泥沙角度分析该河段淤积原因，为该河段治理工程建设和防汛工作提供依据。

1 流域概况

澽河系黄河右岸的一级支流，发源于陕西省黄龙县黄龙山主脊冢字梁，自西北向东南流经黄龙、韩城两县(市)，于韩城市芝川镇司马庙东汇入黄河，流域面积1 083 km2，河道总长85.4 km，比降6.7‰。

澽河以韩城市薛峰水库大坝为界，划分成上、中、下游三段。薛峰水库大坝以上为上段，河道长50.0 km，流域面积529 km2，河床平均比降11.1‰；薛峰水库大坝至土门口为中段，属峡谷型山区河道，长23.3 km，较大支流左岸有小迷川、右岸有侯家峪汇入,区间流域面积128.8 km2，河床平均比降7.0‰；土门口至入黄口为下段，区间支流主要分布在右岸, 自北向南依次有韦村河、轨水、白水河、徐村北沟、芝水河等,区间流域面积425.2 km2，河床平均比降2.9‰。

澽河入黄口段主河槽宽80～100 m，滩面宽800～1 400 m，河床质多由砂卵石组成，河道两岸修筑有防洪堤。由于受黄河倒灌淤积的影响，入黄口以上约8.0 km范围内河道平均比降仅为0.1‰，洪水下泄不畅，经常泛滥成灾。

澽河中游修建有薛峰水库，坝址位于板桥镇薛峰村小迷川口，以农田灌溉、城市供水为主，兼顾防洪滞洪，属中型水利工程，控制流域面积为529.0 km2，总库容4 360万 m3。

黄河由独泉乡康家岭村进入韩城市，自北而南沿县东界流经独泉乡、桑树坪镇、龙门镇、昝村镇、新城街办、芝川镇，至龙亭镇姚家庄出境，韩城境内流长74 km。其中禹门口以上为峡谷段，石门峡河宽仅60 m左右，禹门口以下属于平原型河流，最宽达10 km左右。

2 澽河泥沙分析

澽河下游无实测泥沙资料，故采用水文比拟法、输沙模数分区图查值计算法等计算多年平均输沙量。根据牛心水文站1959～1966年共8 a实测资料统计，多年平均年输沙量为4.38万 t，多年平均含沙量0.572 kg/m3，输沙模数为88 t/km2·a，实测最大输沙模数为218 t/km2·a。根据薛峰水库1975～2005年共31 a实测库区淤积资料统计，水库运用以来多年平均年输沙量为6.0万 m3，输沙模数为153 t/km2·a。

根据《渭南地区暨铜川市实用水文手册》和《陕西省地表水资源》中的悬移质多年平均年输沙模数分区图，查得澽河薛峰水库以上流域多年平均输沙模数为 ≤200 t/km2·a；流域薛峰水库以下的土石山区1956～1980年多年平均输沙模数为500～2 000 t/km2·a，1980～2000年多年平均输沙模数为 ≤1 000 t/km2·a。

经分析，澽河薛峰水库以上流域输沙模数取153 t/km2·a，薛峰水库以下流域包含了植被良好的土石山区、植被一般的土石山区、产沙产流均较少的塬区及川道区，综合输沙模数取550 t/km2·a。

考虑到薛峰水库以上来沙均被水库拦截，无泥沙下泄；其次薛峰水库以下澽河支流上拟建小迷川水库、侯家峪水库，两水库控制流域面积分别为46.6 km2、35 km2，两水库建成后也无泥沙下泄，扣除小迷川水库、侯家峪水库控制流域面积后，薛峰水库以下至河口段流域面积为47.2 km2，输沙模数取550 t/km2·a，年平均输沙量为2.6万 t，合1.92万 m3。

薛峰水库以下至河口段主要有5条支流韦村河、轨水、白水河、徐村北沟、芝水汇入，除这些支流输沙入澽河干流外，其余区域基本无泥沙进入；这5条支流中轨水、白水河、徐村北沟及芝水上有很多水库及淤地坝控制泥沙，经统计实际产沙进入澽河的流域面积为119 km2，输沙模数取550 t/km2·a，年平均输沙量为6.6万 t，合4.85万 m3。年平均进入澽河河口段的泥沙量为6.77万 m3。

3 河道冲淤变化分析

3.1 黄河禹潼河段冲淤变化分析

3.1.1 三门峡建库前河道冲淤变化分析

从历史上看,禹潼河段就是一条堆积性河道，其淤积情况和来水来沙条件及河床边界条件有关。根据三门峡建库前的10年实测资料，采用输沙率法求得龙、华、河、状～潼关河段1950年7月～1960年6月(1956～58年潼关站无实测资料，采用陕县站代替)年平均淤积0.94亿 t，其中禹潼河段年平均淤积量0.884亿 t。结果表明，禹潼河段历史上就是一个堆积性河流，近代仍处于缓慢的淤积抬高态势。

3.1.2 三门峡建库后禹潼河段冲淤变化分析

三门峡水库1960年9月蓄水至今，水库经历了蓄水拦沙、滞洪排沙以及“蓄清排浑”控制运用三个时期。不同运用时期的冲淤量，详见表1。

表1 三门峡水库建库后禹潼河段淤积分布表亿m3

分析禹潼河段不同时期的横向(滩、槽)淤积情况可知，如果洪水的含沙量不是很大，则洪水漫滩时，滩地淤积，主槽发生冲刷；如果洪水的含沙量很大(“揭河底”的情况例外)，则主槽和滩地均发生淤积，大水过后，水流归槽，主槽淤积。滩地和主槽的这种相互调整和转化，形成了禹潼河段滩、槽同步抬高的趋势。在滩槽同步抬高的同时，主槽变小，漫滩机率增加。据对1968～1982年的资料分析，本河段滩地淤积量约占全断面淤积量的72.8%，主槽淤积量占27.2%。由于近十多年来，进入该河段的漫滩洪水明显减少，加之多年来未产生“揭河底”冲刷，滩地淤积也相对减少(约占全断面淤积量的59.5%)，主槽淤积明显增加(约占全断面淤积量的40.5%)。如1992年桃汛期间，龙门站发生2 140 m3/s洪水，滩地就已过水，水面最宽处可达5 km左右。

综上所述,禹潼河段演变的基本规律为：随着来水来沙条件的周期性变化，河床调整存在一个往复性演变过程。在一定的河床边界条件下，经过高含沙洪水产生“揭河底”冲刷，淤滩刷槽，滩槽高差增大，形成高滩深槽，河势趋于归顺，一般洪水漫滩机会减少，削峰滞洪能力减小；尔后，随着来水来沙条件的变化，河床回淤抬高，河槽变浅，河势摆动，河岸坍塌，平滩流量和输沙能力降低，洪峰漫滩机会增大，削峰滞洪率增大。这一周期性循环和河道往复性演变，是该河段河床演变的基本规律。

3.1.3 河道冲淤变化预测

依据《黄河流域综合规划》的计算成果，即由设计水沙条件，利用数学模型计算、实测资料分析等手段，得到禹潼河段设计水平年累计淤积量8.11亿 t(折合体积5.79亿 m3)，年平均淤积量为0.811亿 t，见表2。

表2 禹潼河段2020年水平冲淤量及其沿程分配表

表3 澽河入黄口河段2020年淤积高程表 m

考虑到目前禹潼河段滩槽高差较小的实际情况，本次分析河段继续采用滩槽同步抬高的方法进行铺沙计算。

经过计算，黄河禹潼河段2020年水平年的主槽淤积厚度为0.69～1.10 m，滩地淤积厚度为0.35～0.79 m，据此在2014年汛后断面的基础上推算2020年水平禹潼河段沿程各断面的水位～流量关系。

3.2 澽河入黄口河段冲淤变化分析

澽河缺乏淤积测验资料。根据现场调查和2014年断面测验情况分析，由于受黄河淤积的影响，澽河入黄口河段有明显的淤积，上游河段淤积很少。

从澽河的防洪安全考虑，澽河入黄口河段2020年淤积高程按2015年1月黄河右岸滩面高程加2015～2020年黄河滩面淤积厚度，得出黄河右岸2020年淤积高程，并以水平淤积推算澽河入黄口河段受黄河淤积影响河段的淤积范围和高程。在水平淤积交汇点以上河段，因澽河河道坡陡而泥沙又很少，洪水位计算时直接采用2015年1月实测河床断面，不考虑淤积。计算成果见表3。