渭河下游近期冲淤变化及其原因分析

石长伟， 张 英， 梁林江， 刘 俊

(1.陕西省河流工程技术研究中心， 陕西 西安 710018；2.陕西省江河水库管理局， 陕西 西安 710018；3.陕西水利水电工程集团有限公司, 陕西 西安 710086)

1 渭河下游冲淤概况

渭河下游历史上是微淤的冲淤平衡的地下河[1]，由于三门峡水库修建与运用，渭河下游河道局部侵蚀基准潼关高程大幅度抬升，造成渭河下游泥沙大量淤积，由微淤的冲淤平衡的地下河演变为地上“悬河”，从根本上改变了渭河下游的河道条件和冲淤形势，影响深远而复杂[2]。

渭河下游不同时期冲淤情况统计见表1，可以看出，渭河下游淤积呈“下大上小”典型的溯源淤积形态，2002年汛期后累计淤积体达历史最大值13.2182×108m3；之后，渭河下游冲淤以冲为主，2015年汛后累计淤积体10.4876×108m3，较最大淤积量减少2.7306×108m3，有所冲刷[3]。从淤积程度看，淤积最严重时期发生在蓄清排浑运用之前，累计淤积体10.0746×108m3，占历史最大淤积量的76.22%，占目前下游总淤积量的96.06%。从淤积部位看，各个时期淤积重心均在渭淤10以下河段，一般占下游全部淤积的70%左右；渭淤10～26河段也有较大的累计淤积量，一般占下游全部淤积的30%左右；渭淤26以上河段有冲有淤，总体呈冲刷状态，共冲刷1.4923×108m3。

2 渭河下游近期(2002年汛后原型试验以来)冲淤变化情况分析

2.1 综合整治前冲淤变化情况

2002年汛后三门峡水库开始原型试验运用至渭河下游综合整治前(2002年9月-2010年11月)，渭河下游冲淤体成果统计见表2。可以看出，该时期河道以冲为主，共冲刷泥沙1.5023×108m3，年均冲刷量0.1879×108m3。从河段冲淤看，渭淤10以下河段年度有冲有淤、总体以冲为主，冲刷1.0068×108m3；渭淤10～26河段年度有冲有淤、总体以淤为主，淤积0.3390×108m3；渭淤26以上河段全部为冲刷，冲刷0.8354×108m3；全河段呈“上下冲、中间淤，总体冲”的淤积分布。

表1 渭河下游不同时期各河段淤积量统计成果表(断面法成果,以水文年计) 108 m3

表2 2002年汛后-2010年汛后渭河下游各河段冲淤量 108 m3

从时段冲淤变化来看：2002年10月-2009年10月期间，渭河下游年度冲淤变化为冲淤相间，泥沙冲淤量一般介于-0.18×108～0.14×108m3的正常年度冲淤量之间，7年共冲刷0.4754×108m3，年均冲刷量为0.0679×108m3；2009年10月-2010年11期间，渭河下游在没有发生较大洪水(2010年最大洪水临潼站洪峰流量为2 800 m3/s)的情况下，冲刷量达1.0278×108m3，远超过正常年份冲淤变化，经调查发现，这主要是渭河华县河段淤背工程建设在河道内大量取土及由此影响断面测量造成的。

2.2 综合整治以来冲淤变化情况

渭河下游综合整治以来(2010年11月-2015年10月)总体来讲是冲刷的，共冲刷泥沙1.2274×108m3，年均冲刷0.2455×108m3，详见表3。

从河段冲淤分布看，渭拦河段冲刷0.0124×108m3；渭淤1～10河段淤积0.3919×108m3，其中渭淤1～4河段冲刷0.2187×108m3，渭淤4～10河段淤积0.6106×108m3，河槽变化不明显；渭淤10～26河段冲刷0.6786×108m3,渭淤26～37河段冲刷0.9283×108m3，部分河段河槽河底刷深明显，如咸阳至农六河段河槽下切加剧，下切最大深度大约达2～3 m，上游段已发展至西宝客运专线桥附近，并向上游较快发展；河道总体上呈“上下冲、中间淤”的冲淤格局。

表3 2010年汛后-2015年汛后渭河下游各河段冲淤量 108 m3

从年度冲淤变化来看：2010年11月-2015年10月期间，渭拦河段有冲有淤，主要是“11.9”洪水冲刷，总体呈冲刷；渭淤1～4河段除2013年度外，其他年度均为冲刷，总体为冲刷；渭淤4～10河段除2015年度外均为淤积，总体为淤积；渭淤10～26、26～37河段各年度均为冲刷。

3 近期冲淤变化原因分析

3.1 潼关高程变化的影响

2002年汛后三门峡水库开始原型试验运用[4-5]，加之水沙条件有所改善与相关各方先后采取了潼关河段清淤[6]、东轳裁湾[7]、黄河北干流放淤试验[8]与调水调沙[9]等措施，渭河下游局部侵蚀基准——潼关高程由2003年汛前历史最高328.82 m逐步下降，2012年汛后潼关高程为327.38 m；之后，潼关高程又呈连年抬升变化，2016年汛后潼关高程抬升至327.94 m。三门峡水库非汛期运用水位与非汛期潼关高程升降变化关系见图1，可以看出：三门峡非汛期平均运用水位高低对潼关高程升降有着明显而重要的影响，特别是原型试验以来，关系更为密切，相关系数R=0.79。因此，由于2010年度以来三门峡水库汛期、非汛期运用水位全方面突破原型试验指标与“潼关高程控制与三门峡水库运用方式研究[10]”确定的指标，潼关高程又呈抬升趋势。

图1 1973年汛后以来非汛期平均水位(Z非)与潼关

1973年汛后三门峡水库蓄清排浑运用以来潼关高程升降变化与渭河下游累计淤积量关系见图2，可以看出：2010年前随着潼关高程的升降渭河下游累计淤积量发生相应的冲淤变化，变化趋势基本一致，只是略有滞后；2010年汛后以来潼关高程变化不大，围绕327.50m上下波动，相对稳定，渭河累计淤积量大幅度下降；2012年之后潼关高程微升，渭河下游累计淤积量仍呈下降趋势；表明在潼关高程较为稳定条件下，对渭河下游冲淤变化有重要影响的潼关高程影响因子的作用有所减弱，并且有一定的滞后现象。尽管两个时期两者相关性不尽一致、有一定变化，但渭河下游泥沙淤积量随着潼关高程的抬升或降低而增大或减少的规律仍然明显存在[3]。因此，渭河下游累计冲淤量与潼关高程变化密切相关，潼关高程升降变化对渭河下游冲淤有着重要影响，是渭河下游冲淤的直接影响因素。

图2 1973年以来渭河下游历年累积淤积量与潼关高程变化

3.2 水沙条件变化的影响

渭河下游不同时期水沙量变化统计(图3)可以看出：2002年汛后渭河水沙发生了较大变化，华县站2003-2015年系列年均径流54.78×108m3、年均输沙量0.986×108t，分别为1961-2002年系列均值67.18×108m3、3.336×108t的81.5%、29.6%，属平水特枯沙系列。对比分析表明：1973-2002年华县站水沙一致性较差；2003-2015年华县水、沙量关系相关系数为0.645(图3)，说明该时期水沙较为协调，有利于河道冲刷；而各个时期渭河水沙量与下游河道淤积量均无明显相关性，说明水沙量对冲淤的影响受其它因素的制约，处于从属地位。

图3 渭河下游华县站水沙量关系图

3.3 人类活动的影响

按临渭区河段从2005年采砂量[11]42×104m3增加至2010年采砂量[12]196×104m3估算，渭河下游2003-2010年平均年采砂量大致在120×104～150×104m3，对于多年平均可能补给量[13]252×104～568×104m3而言，采砂对渭河下游河道冲淤影响较小。

2010年10月渭河全线综合整治工程正式开工，为保障综合整治建设，渭河下游全线禁采(偷采除外)，综合整治期间人类活动主要是渭河中下游两岸堤防新建、改建与加固扩建建设用土；按渭河下游综合整治期间堤防长度与新、旧堤防断面的新增工程量估算从河道取土量大约为0.3723×108m3，占同期冲刷量1.2274×108m3的30.3%，可见综合整治期间人工干扰对渭河下游冲淤有着重要影响。

4 结论与建议

(1)渭河下游近期冲淤由淤积演变为冲刷，呈“上下冲、中间淤，总体冲”的冲淤格局；渭河综合整治前、后两个时期“中间淤”部位分别在渭淤10-26、渭淤4-10河段，有着明显的区别。

(2)2002年汛后至2010年汛后潼关高程下降是渭河下游冲刷最主要的影响因素，水沙变化特别是河道输沙量大幅度减小增大了水流挟沙力也有一定作用，但处于从属地位，人工干扰影响较小。综合整治期间，渭河下游冲刷量增大主要是大规模工程建设在河道内取土、潼关高程下降造成的，渭河来沙量锐减引起的水沙搭配变化居于从属地位。

(3)由于河口侵蚀基准、水沙条件、人工采砂(含取土)等各种因素共同影响，下游河段冲淤变化较大，工程垮塌险情近年来时有发生。建议近期防汛中应注重畸形不利河湾变化与洪水顶冲工程的观测，适时修建控导工程、加固或续建洪水顶冲工程，加强对不利河势的控导，确保岸坡稳定与防洪工程安全。

(4)由于潼关高程对渭河下游冲淤有着直接的、重要的影响，三门峡水库运用水位对潼关高程控制有着重要的作用，建议加强对包括“按《潼关高程控制与三门峡水库运用方式研究》确定指标进行水库运用”在内的综合措施，努力将潼关高程控制在325.60～325.69m以下[14]，继续减少渭河下游淤积，改善河道行洪条件。

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