潼关高程演变规律及其成因分析

在相同条件下 ,渭河来水为主时潼关高程下降明显 ,黄河来水作用较差 。
3 潼关高程上升成因分析
影响潼关高程升降的因素主要有三方面 :在天然条件下的升降 ,水沙变化的影响 ,三门峡水库对潼 关高程的作用 。
天然条件下 ,潼关高程上升 :表 4 给出 1950～1960 年年均上升率为 0. 035m。用它估算 1960 年至 1999 年期间 ,在天然条件下潼关高程上升的数值应为 1. 40m。
潼关高程变化规律是 :汛期冲刷下降 ,非汛期回淤 ;洪水期下降 ,渭河高含沙量洪水冲刷作用更大 ; 黄河高含沙量洪水使潼关高程上升 ;平水期回淤 ;枯水年份汛期潼关高程上升 。 2. 2 水库运用对潼关高程作用 2. 2. 1 非汛期蓄水运用对潼关高程的作用
非汛期坝前水位在 320m 以下 ,泥沙淤积在 以下 ,经过汛期洪水冲刷不会影响潼关高程 。坝前 水位超过 322m 的天数较多时 ,潼 河段淤积量较大 ,它对潼关高程上升有直接影响 ,见表 5 。
J IAO En2ze1 ,HOU Su2zhen1 ,LIN Xiu2zhi1 ,LI Hong2liang2
(1. Institute of hydraulic research , YRCC ; 2. Hydrological Bureau , YRCC)
Abstract : Tongguan elevation was raised gradually during the historic period , but the raising speed was accelerated after construction of the Sanmenxia reservoir , and stabilizing at 326. 64m after its reconstruction. Since 1986 , there are several factors which influence the river bed elevation : lower rainfall , decrease of incoming flow at Tongguan , since Longyangxia reservoir and Liujiaxia reservoir storage of water , serious deposition increasing in upstream and downstream reaches at Tongguan due to water and soil conservation project and development of diverting works. To control the bed elevation at Tongguan , comprehensive measures should be taken to solve deposition of sediment . Key words : Sanmenxia reservoir ; Tongguan elevation ; variation of runoff and sediment ; harness measure
作者简介 :焦恩泽 (1929 - ) ,男 ,黄委会黄河水利科学研究院高级工程师 。
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年 代 220～1960 1573～1960 1950～1960
水沙变化对潼关高程的作用 :潼关断面水量减少 ,增加潼关上下游河道的淤积量 ,引起潼关高程上 升 1. 34m。
三门峡水库对潼关高程的作用 :1960 年 9 月潼关高程为 323. 5m ,1999 年汛后为 328. 3m ,总共上升 4. 8m。其中 :自然条件下潼关高程上升 1. 4m ,水沙变化引起潼关高程上升为 1. 34m ,如此可知 ,三门峡 水库引起潼关高程上升为 2. 06m。
1999 年已经加大潼关清淤工程力度 ,从目前来看还显不足 ,但是已经看到效果 。今后如果再扩大 清淤投资 ,改进清淤设备 ,对潼关高程将会有更明显的作用 。
Study on Variation and Causes of Formation of Elevation at Tongguan on the Middle Yellow River
1986 年以后 , 受龙羊峡 、刘家峡水库蓄水和水利水保工程和降水量偏枯等影响 , 至 1999 年汛后达 328130m ,见图 1 。
图 1 三门峡水库建成后汛期前后的潼关高程变化过程 Fig. 1 Variation of elevation at Tongguan before and after flood seasons
年均淤积厚度 (m)
0. 156
0. 021
0. 260
0. 040
0. 322
0. 049
潼关高程上升值 (m) 0. 014 0. 027 0. 035
2 潼关河床高程演变基本规律及其成因
2. 1 演变过程和基本规律 三门峡建库前 , 潼关高程为 32315m。1969 年汛后达到 328165m。1973 年汛后下降到 326164m。
地层剖面地点 (资料地点) 河津 安昌
朝邑 - 潼关
河床淤积厚度 (m) 31. 9 30. 7 37. 6 33. 4
年均淤积厚度 (m) 0. 018 0. 017 0. 021 0. 019
表 2 1573～1960 年小北干流河道淤量估算表 Table 2 Estimated deposition at Middle Y. R from 220 to 1960
31. 3 - 0. 414
92. 4 - 0. 264
140. 0 - 0. 24
由表 6 知 ,1987 年以后 ,洪水水量减少三分之二 ,含沙量增加 ,潼关高程下降值减少近 50 %。 将汛期作为一个时间单元分析水沙条件对潼关高程的作用 。潼关高程升降值用 ΔZ (m) 表示 ,用
γ’QJ (tΠs) 表示水流能量 ,当水流能量大时河床发生冲刷 ,反之发生淤积 ,见图 4 。
非汛期潼 河段发生淤积 ,潼关高程上升 ,汛期洪水冲刷 ,潼关高程下降 ,见图 3 。
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图 2 桃汛期潼关高程差 ΔZ1000 ～γ’QJ 关系图 Fig. 2 Relation between ΔZ1000 and γ’QJ at spring floods
19. 4
151. 4
2. 310
0. 28
1995～1998
0. 038
4. 2
114. 5
1. 863
0. 32
桃汛对潼关高程下降有一定作用 ,潼关高程升降值与γ’QJ 的相关关系见图 2 。 2. 2. 2 汛期敞泄排沙对潼关高程的作用
汛期坝前水位下降到 305m 以下 ,除个别年份外潼关高程都是下降的 。 2. 3 潼 河段冲淤量对潼关高程的影响
图 3 潼 河段冲淤量 ΔWs 与潼关高程升降值ΔZ 关系 Fig. 3 Relation between variation of Tongguan elevation ΔZ and deposition ΔWs from Tongguan to Guduo
2. 4 来水来沙对潼关高程的作用 三门峡水库建成后 ,汛期潼关高程的下降与来水来沙条件的关系非常密切 。与洪水水沙条件的关
图 4 高程差 ΔZ～γ’QJ 关系图 Fig. 4 Relation between variation of Tongguan elevation ΔZ and γ’QJ 10
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表 1 公元 220～1960 年淤积量估算表 Table 1 Estimated deposition at Middle Y. R from 220 to 1960
河 段 禹门口 - 北赵 北赵 - 夹马口 夹马口 - 潼关 禹门口 - 潼关
河道面积 (km2) 340 140 650 1130
2001 年 4 月
泥沙研究 Journal of Sediment Research
第2期
潼关高程演变规律及其成因分析
焦恩泽1 ,侯素珍1 ,林秀芝1 ,李红良2
(11 黄委会黄河水利科学研究院 ,河南 郑州 450003 ;21 黄委会水文局 ,河南 郑州 450004)
摘要 :潼关高程在历史时期是上升的 。三门峡水库建成后上升加剧 ,工程改建后 ,稳定在 326. 64m。1986 年以 来 ,潼关高程上升原因有 :降雨量偏枯 ;龙 、刘两库蓄水使进入潼关水量减少 ;水保工程和用水增加等引起潼关 上下游河道淤积促使潼关高程上升 ;改善潼关高程应采取综合治理 ,多途径处理泥沙问题 。 关键词 :三门峡水库 ; 潼关高程 ; 水沙变化 ;治理措施 中图分类号 :TV145 文献标识码 :A 文章编号 :04682155X(2001) 0220008204
估算方法 输沙率法 野外调查 地形图法
年均淤积量 (108m3) 0. 446～0. 570 0. 417 0. 510
年均淤积厚度 (m) 0. 0395～0. 0504 0. 0369 0. 0451
作者 焦恩泽 焦恩泽 潘贤娣来自百度文库
通过小北干流淤积量和潼关高程升降值对比分析 ,得出历史各时期潼关高程的变化如表 4 。
表 5 坝前水位超过 322m 天数 、水沙量 、淤积量 、水位差统计表 Table 5 Statistics of characteristic values when water stage higher than 322m at the dam
年 代 1973～1978
ΔWs (108m3) 0. 1671
年代
1974～1979
1980～1986
1987～1995
1996～1999
历时 (天)
54. 0
61. 6
29. 1
15. 4
水量 (亿 m3)
137
158
50. 0
31. 4
沙量 (亿 t)
8. 72
4. 89
4. 62
4. 40
含沙量 (kgΠm3) 高程差 (m)
63. 6 - 0. 493
河 段 禹门口 - 夹马口 夹马口 - 潼关 禹门口 - 潼关
区间面积 (km2) 480 650 1130
年均淤积量 (108m3) 0. 1315 0. 2600 0. 3915
年均淤厚度 (m) 0. 0274 0. 0400 0. 0346
表 3 1950～1960 年三种方法计算的淤积量 Table 3 Comparison of estimated deposition by three ways from 1950 to 1960
H ≥322 (d) 73. 7
W (108m3) 161. 8
Ws (108t) 1. 707
ΔZ (m) 0. 62
1979～1984
0. 0644
57. 2
167. 5
1. 515
0. 35
1985～1989
0. 523
37. 0
160. 8
1. 674
0. 40
1990～1994
0. 051
4 改善潼关高程措施
当前主要问题是汛期水量减少太多 ,没有足够的洪水冲刷潼关河床 ,因此应当从多方面多途径处理 泥沙来解决潼关高程问题 。
黄河小北干流淤积主要是粗泥沙 ,影响潼关高程升降也是粗泥沙 。将粗泥沙拦截在支流领域内 ,减 少小北干流淤积量 ,是缓解潼关高程上升的主要措施 。
在禹门口附近修建低水头枢纽 ,两侧设引水闸 ,进行滩区放淤 ,堆沙库容约 80 亿 m3 。按三门峡水 库拦沙对黄河下游减淤效益计算 (1. 6 比 1. 0) ,每年放淤 2. 0 亿 t ,可以减少进入潼关泥沙 1. 25 亿 t ,从而 缓解潼关高程上升速度 ,同时对保持三门峡 、小浪底有效库容和下游减淤都有利 。
1 历史时期潼关高程演变概况与成因
秦汉时期派数十万大军到北部边疆垦荒 ;北宋在泾 、渭 、洛河及无定河上中游屯兵开垦 ,大量泥沙入 黄 ,小北干流河势开始不稳定 ;明清时期军恳商恳剧增 ,侵蚀加剧 ,河道淤积向下延伸引起潼关高程上 升 。淤积数量估算有叶青超的地质结构法见表 1 ;明万历年间防洪石堤顶估算法见表 2 ;输沙率 、地形图 和野外调查法见表 3 。
系更为密切 。表 6 为各年代洪水水沙特征值与潼关高程升降值 。
表 6 各年代洪水期特征与潼关高程下降值 Table 6 Characteristic values and variation of Tongguan elevation at flood periods in different years
表 4 各个时期夹马口至潼关淤积量与潼关高程上升值 Table 4 Deposition of channel from Jiamakou to Tongguan and
variation of elevation at Tongguan in different periods
年平均淤量 (108m3)