黄河小北干流近期河道冲淤演变及其影响精.docx

黄河小北干流近期河道冲淤演变及其影响精.docx

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黄河小北干流近期河道冲淤演变及其影响精

黄河小北干流近期河道冲淤演变及其影响

薛选世

黄河小北干流河道全长132.5km，宽3～18km，平面形态呈哑铃状，河道纵比降上陡下缓，为3～6

，河床宽浅，水流散乱，主流摆动不定，沿程有渭河、涺水河、汾河、涑水河等支流汇入，为典型的堆积游荡性河道。

1、近期水沙变化分析

黄河小北干流河段的水沙主要来自龙门水文站以上,来水来沙异源,水沙量年际年内分布不均，水少沙多，水沙不平衡，含沙量高。

近年来，由于黄河流域的降雨偏少、工农业用水增加、水库调节及水土保持的减水减沙作用等，使黄河小北干流来水来沙发生了较大变化，主要呈现以下特点：

1．1来水来沙不断减少

据有关资料统计，1919～2005年，黄河小北干流龙门水文站多年平均来水来沙分别为亿m3、亿t，其中汛期（7～10月）来水来沙分别为亿m3、亿t。

多年平均含沙量kg/m3，最大含沙量1040kg/m3。

1986年以后，进入黄河小北干流的水沙量大幅度减少，1987～1995年来水来沙分别比1919～1986年减少%、%；其中汛期减少幅度更大，分别减少%、%；非汛期来水来沙分别为亿m3、亿t，与1919～1986年平均值（亿m3、亿t）接近。

1995年以后，来水来沙减少更多，黄河干流进入了枯水枯沙期，1996～2005年来水来沙分别比1919～1986年减少%、%；其中汛期来水来沙减少幅度更大，分别减少%、%；非汛期来水来沙分别为亿m3、亿t，比1919～1986年减少%、%。

1．2水沙量年内分配发生了新的变化，水沙条件更为不利

1986年10月15日，龙羊峡、刘家峡水库联合运用以来，进入黄河小北干流河段水沙量的年内分配发生了较大的变化。

汛期水沙量占年总量的百分数分别较1987年前减少了％和％，减水幅度大于减沙幅度。

1990年以来，减水幅度进一步加大，年平均汛期水沙量占年总量的比例分别较1987年以前减少了％和％。

近年来，该河段汛期小水流量对应的水量占汛期总水量的比例显著增加，大中水流量对应水量的比例明显减少，汛期日均流量小于1000m3/s水量占汛期总量的比例较1987年前增加了％；大于3000m3/s的比例减小了％；大于1000m3/s而小于3000m3/s的比例减小了％。

与此同时，近年来，汛期进入该河段小流量挟带的沙量明显增加。

如小于1000m3/s流量挟带的沙量占汛期总沙量的比例较1987年前增加了％；大于3000m3/s挟带沙量占汛期总沙量的比例减小了％；1000～3000m3/s挟带的沙量变化不大。

1950年7月～1987年6月，该河段来沙系数为，1987年7月～1997年6月为，1990年7月～1997年6月为，来沙系数逐时期增大，水沙条件更为不利。

1．3大流量出现机遇明显减少，小流量出现机遇明显增加

黄河龙门站1950年～1985年汛期大于2000m3/s流量出现天数平均40天、大于1000m3/s流量出现天数平均为90天，1986年～2002年汛期大于2000m3/s流量出现天数平均每年汛期为6天，大于1000m3/s流量出现天数平均为30天，大流量出现机遇明显减少，小流量出现机遇明显增加。

1．4泥沙组成发生了新的变化

1．4．1汛期来沙量及各分组泥沙量都大量减少

黄河龙门、潼关站1986年后年均沙量比1968年前分别减少50%、46%。

1986年后龙门细泥沙（d<0.025mm）、中泥沙（0.025mm

粗泥沙减少最多，中泥沙次之，细泥沙最少。

1．4．2粗泥沙比例相对减少，细泥沙比例相对增加

　各分组沙量的不均匀减少造成泥沙组成发生变化。

龙门站中泥沙占全沙比例变化较小，细泥沙增加较多，由1968年前的占44%增加到近60%，粗泥沙减少较多，由28%减少到仅仅16%；潼关细泥沙占全沙的比例同样增加，由54%增加到61%，中泥沙、粗泥沙的比例减少值相差不大。

黄河中游干流汛期不同时期各分组沙量多年平均值表

站名

时期

沙量（亿t）

占全沙比例（%）

全沙

细沙

中沙

粗沙

细沙

中沙

粗沙

龙门

1960～1968

44

28

28

1969～1986

47

27

26

1987～1996

59

25

16

潼关

1961～1968

54

28

18

1969～1986

57

26

17

1987～1996

61

25

14

1．4．3泥沙中值粒径均有所减小，来沙细化

　　1960～1995年，黄河龙门、潼关站汛期中值粒径d50都明显变小，其中龙门变化最大，减少近0.01mm。

而中游各主要粗泥沙产沙支流的多年平均中值粒径d50也都减小了，尤其进入90年代以后，来沙细化十分显著。

黄河中游干支流主要控制站汛期中值粒径d50变化表（单位：

mm）

时期

中值粒径d50

时期

中值粒径d50

龙门

潼关

孤山川

窟野河

无定河

1960～1968

1966～1969

1969～1986

1970～1979

1987～1995

1980～1989

1990～1995

1960～1995

1966～1995

1．4．4泥沙组成规律也发生了变化

该河段来沙量越大，粗泥沙比例越高，来沙量越小，细沙比例越高，7～8月份的泥沙较9～10月稍细。

这是由于7～8月为流域面上来沙，而9～10月来沙部分为河道冲刷补给。

2、黄河小北干流近期河道冲淤变化分析

黄河小北干流在自然条件下汛期多为淤积，非汛期一般发生冲刷。

近年来，由于黄河小北干流水沙条件更为不利，使河道淤积加剧，淤积主要集中于平水丰沙、含沙量相对较高的年份，主河槽淤积增加，滩地淤积减少，纵向淤积分布由溯源淤积变为沿程淤积。

2．1水沙条件更为不利，河道淤积加剧

黄河小北干流为堆积性河道。

三门峡建库前，该河段淤积量在～亿t之间变化；三门峡水库建库后，1960年9月至2003年10月，该河段共淤积泥沙亿m3，年均淤积约亿m3，且淤积还在不断发展。

三门峡建库后的1960年9月～1962年3月，受水库淤积上延的影响，导致潼关高程淤积抬高，黄河小北干流河段淤积泥沙达亿m3，黄淤41～45断面淤积最为严重。

1962年4月～1973年10月，为了减轻三门峡库区的淤积，对水库枢纽泄流建筑物进行了两次大改建，但由于前期淤积较多，而此间又发生了1964年、1966年、1967年、1970年等几个丰水丰沙年份，加上刘家峡水库1968年10月投入运用，改变了水沙条件，使该河段淤积泥沙达亿m3，黄淤45～50断面淤积最为严重。

1973年10月～1986年10月，由于三门峡水库采用蓄清排浑的运用方式以及有利的来水来沙条件，1977年又连续发生两次“揭河底”冲刷。

因而，该河段仅淤积泥沙亿m3，冲淤基本平衡。

1986年10月～1990年10月，由于黄河上游龙羊峡水库投入运用，龙、刘两库联合运用等因素的影响，黄河水量特别是汛期水量和大流量出现的机率大幅度减少，中小流量出现的历时加长，含沙量增加，水沙更为不协调，河道淤积增加，该河段淤积泥沙亿m3。

淤积主要集中在黄淤45～54断面及黄淤62～68断面，占全河段同期淤积总量的%。

1990年10月～2004年10月，由于黄河流域降水减少，工农业用水不断增加，汛期来水量显著减少，非汛期来水量变化不大，来沙系数增大，加剧了河道淤积，该河段淤积泥沙亿m3，年平均淤积量为亿m3，为1973年～2004年亿m3的倍，淤积仍主要集中在黄淤45～54断面及黄淤62～68断面，占全河段同期淤积总量的%。

2．2汛期多为淤积，非汛期一般发生冲刷

黄河小北干流在自然条件下汛期多为淤积，非汛期一般发生冲刷，汛期淤积量随含沙量的增大而增加，非汛期冲刷量随龙门站来水量的增大而增大。

1974～2003年，黄河小北干流河段汛期年均淤积亿m3，其中1974～1986年由于水沙条件有利,该河段基本冲淤平衡，汛期年均淤积亿m3:

1987～1998年汛期淤积最为严重，共淤积了亿m3，汛期年均淤积亿m3。

据有关资料统计分析,1987～1995年汛期（7～10月）年平均径流量亿m3，仅为1919～2005年汛期年平均径流量亿m3的%,但1987～1995年汛期年平均含沙量却高达50.8m3/kg,比1919～2005年汛期年平均含沙量46.0m3/kg还高:

1999～2003年进入枯水枯沙期,该河段汛期淤积了亿m3，汛期年均淤积亿m3。

黄河小北干流河段冲淤量统计表（单位：

亿m3）

时段

项目

非汛期

汛期

年

1974～1986

总量

年均冲淤量

1987～1998

总量

年均冲淤量

1999～2003

总量

年均冲淤量

1974～2003

总量

年均冲淤量

非汛期，黄河小北干流多年平均冲刷亿m3，冲刷量最多的是1975～1976年非汛期，冲刷量达亿m3；一般年份冲刷量为～亿m3，个别年份也会发生淤积，但淤积量不大。

1987年以来，黄淤50断面以下冲刷量减少，而上段冲刷量增加，特别是1999年以后从上向下冲刷量沿程减少的特点更加明显。

黄河小北干流不同时段非汛期冲淤量分布表（单位：

亿m3）

时段

黄淤41～45

黄淤45～50

黄淤50～59

黄淤59～68

1974～1986

1987～1998

1999～2003

2．3淤积主要集中于平水丰沙、含沙量相对较高的年份

近年来，该河段的淤积主要集中于平水丰沙、含沙量相对较高的年份。

如1988年和1994年，年平均水沙量及含沙量分别为亿m3、亿t、38.2kg/m3和亿m3、亿t、35.5kg/m3，年平均淤积量分别为亿m3和亿m3，这两年淤积量占1987年～2002年总淤积量的％。

黄河小北干流河段近期水沙量及冲淤量表

年份

水量

（亿m3）

沙量

（亿t）

含沙量

（kg/m3）

淤积量

（亿m3）

1987

1988

1989

345

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

平均

2．4主河槽淤积增加，滩地淤积减少

汛期，该河段的淤积主要发生在几次沙量较大的洪水。

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高（“揭河底”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，形成了该河段滩、槽同步抬高的趋势。

如果高含沙洪水发生“揭河底”冲刷，则主槽强烈冲刷，滩地大量淤积，淤滩刷槽，形成高滩深槽。

近年来，由于进入该河段漫滩洪水发生的机遇明显减少,加之多年未产生“揭河底”冲刷，滩地淤积明显减少，淤积量占全断面淤积量的比例由1968年～1982年的％减少为％，主河槽淤积显著增加，淤积量占全断面的比例由1968年～1982年的％增加到％，从而导致该河段的滩槽高差减小，主河槽萎缩，过洪能力降低。

2．5纵向淤积分布发生变化，由溯源淤积变为沿程淤积

1960年4月～1973年10月，该河段的淤积主要集中于黄淤41-50断面的三门峡水库变动回水区，占全河段淤积量的%，其次为黄淤59～68断面、黄淤50～59断面；1973年10月～1986年10月，淤积主要集中于黄淤50～59断面，黄淤59～68断面淤积较少，黄淤41～50断面发生冲刷。

近年来，淤积主要集中在黄淤59～68断面，占全河段淤积量的%，其次为黄淤50～59断面、黄淤41～50断面，淤积形式也由溯源淤积变为沿程淤积，其主要原因是三门峡水库两次改建和采用“蓄清排浑”运用方式以后，潼关高程下降，其淤积分配形式已由受来水来沙条件和潼关高程的共同作用，变为主要受来水来沙条件的影响。

三门峡水库建库后黄河小北干流河段淤积量分布表（单位：

亿m3）

时段

黄淤41～50

黄淤50～59

黄淤59～68

全河段

～

～

～

～

近年来，黄河小北干流河段上段平均淤积厚度约1.4m，中段平均淤积厚度约1.0m，下段平均淤积厚度约为0.6m，上段平均淤积厚度是下段的2倍多，其结果使得该河段河床纵比降增加，河床纵剖面变陡。

2．6不同的来水来沙条件，塑造不同的河床形态

由于水沙条件的不同变化，导致河床不断发生冲淤变化，从而使河床比降和断面形态都随之进行调整。

当冲刷时，由于横向环流的作用，促使泥沙横向运动，原有河漫滩遭到旁蚀、坍塌，使河曲发展，平面呈现弯曲性河道。

当淤积时，往往旧河槽被淤平，又拓出新河槽，形成河道迁徙。

特别是大水大沙时，具有很强的造床能力，裁弯、抹尖作用强，将使河势发生大幅度的摆动，如1933、1940、1953、1959、1964、1966、1967及1977年等。

若遇高含沙洪水产生“揭河底”冲刷，河势将产生较大变化，往往塑造新的河槽。

如1977年，该河段相继发生了两次“揭河底”冲刷，河槽下切了4～6m，滩地淤高了1～2m，河槽变窄深，河相系数显著减小。

一般情况下，在“揭河底”冲刷前，由于河道淤积严重，河床宽浅，水流散乱，河势摆动较频繁。

在产生“揭河底”冲刷后，形成一定的滩槽高差，之后，如遇一般水沙年份，河势一般不会产生大的摆动。

近年来，由于水沙条件更为不利，淤积加剧，河床趋于宽浅，河相系数增大，各河段的河相系数已接近“揭河底”前1976年6月的数值。

黄河小北干流不同河段典型年河相系数表

河段

黄淤41～45

黄淤45～53

黄淤53～59

黄淤59～64

黄淤64～68

总之，黄河小北干流河段冲淤演变的基本规律是：

随着来水来沙条件的变化，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，主槽强烈冲刷，滩地大量淤积，淤滩刷槽，滩槽高差增大，形成高滩深槽，河道在平面上大幅度摆动，河势趋于归顺，一般洪水漫滩机会减少，削峰滞洪能力减小。

自1950年以来，黄河小北干流河段共发生了9次“揭河底”，冲刷深度一般为2～4m，最深达9m（1970年8月）。

“揭河底”冲刷后，河床又回淤抬高，短则当年就回淤，长则需2～3年，河槽变宽浅，水流散乱，河势游荡摆动，河槽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，当河床调整达到临界状态时，在适宜的来水来沙情况下，再次发生“揭河底”冲刷现象。

这一周期性循环和河道往复性演变，孕育了该河段由淤积—强烈冲刷—淤积的周期性变化，但河床总的趋势是淤积抬高的。

这是该河段河床冲淤演变的基本规律。

3、河床冲淤变化的影响

近年来，由于水少沙多，水沙不协调，黄河小北干流河道淤积加剧，使河床不断淤积抬高，主河槽萎缩，滩槽高差减小，平滩流量和过洪能力降低，洪水位不断升高，洪水削峰率增大，洪水漫滩机率增加，工程临背差加大，滩地盐碱化严重，河势游荡加剧，冲滩塌岸严重，小水大险时有发生，潼关高程居高不下，严重影响防洪、防凌安全和河流健康。

3．1主河槽萎缩，过洪能力降低

由于河道淤积加剧，使滩槽高差减小，主河槽萎缩，过洪能力不断降低，洪水漫滩机率增加。

据有关资料分析，1964～1986年黄河小北干流河段多年平均平滩流量为6000～9000m3/s。

1986年以来，受上游水沙条件的变化，平滩流量明显降低，1986～2001年平滩流量多在3000～6000m3/s，个别河段的平滩流量减小至2000m3/s左右。

2005年汛后，黄河小北干流河段的平滩流量大部分在2600～3500m3/s，个别河段为4000m3/s左右，有的河段仅2000m3/s左右，

2005年黄河小北干流不同河段平滩流量表

河段

平滩流量

（m3/s）

备注

黄淤68～64

3500～4000

黄淤64～59

2600～3500

黄淤63、黄淤62断面平滩流量分别2600m3/s和2000m3/s。

黄淤59～54

2700～3500

黄淤54～50

2800～3500

黄淤50～45

3000～3500

黄淤47断面平滩流量2000m3/s。

黄淤45～41

2400～3500

汇淤6断面的平滩流量在2400m3/s，汇淤4断面的平滩流量约2000m3/s。

3．2洪水位不断抬高，洪水削峰率增大

近年来,黄河小北干流河道淤积，河床抬高，使同量级洪水位不断抬高。

如1994年8月黄河龙门站10600m3/s的洪水与1988年龙门站10200m3/s的洪水相近，但右岸桥南、榆林、新兴、华原、牛毛湾等工程的相应洪水位却分别抬高0.77m、1.07m、0.47m、0.86m、0.59m，左岸大石嘴、庙前、城西工程的相应洪水位分别抬高2.10m、0.54m和0.21m。

根据1950年以来黄河龙门站10000m3/s以上的多场洪水分析，黄河小北干流洪水削峰率主要与三门峡水库运用、河道淤积情况、洪峰大小、峰型胖瘦、平滩流量大小、漫滩程度、含沙量大小以及是否产生揭河底等因素相关。

一般情况下，河道淤积越严重、龙门洪峰越大、平滩流量越大，削峰率越大；反之则削峰率越小。

据有关资料统计分析，1950年～1959年三门峡建库前，黄河龙门站13100～16400m3/s洪水的削峰率在%～%之间,平均削峰率为%;1960年～1973年三门峡建库后，河道淤积严重，黄河龙门站10900～21000m3/s洪水的削峰率为22%～%,平均削峰率达%;1974年～1986年三门峡水库实行“蓄清排浑”运用，水沙条件较为有利，黄河小北干流相继发生了两次“揭河底”冲刷，黄河龙门站10600～14500m3/s洪水的削峰率为%～%,平均削峰率仅%;1987年～2006年黄河上游龙羊峡水库投入运用，来水量大幅度减少，水沙更为不协调，河道淤积加剧，削峰率增大，黄河龙门站10200～11100m3/s洪水的削峰率为%～%,平均削峰率达%。

3．3工程临背差加大，滩地盐碱化严重

由于河床不断淤积抬高，使工程临背差随之加大，现临背差多在1.50m以上，最大达3.35m，出现悬河之势。

右岸的朝邑滩、新民滩临背差已在2m以上，华原段达3m左右，造成滩区地下水位上升，沼泽盐碱化日趋严重。

华原至朝邑20万亩可耕滩地，已沼泽、盐碱化万亩，其中明水面积近万亩，左岸的尊村滩、西范滩、连伯滩临背差1～2m，沼泽面积近十万亩；有的变成白茫茫的不毛之地，有的仅能生长单一的碱蓬草，大片滩地荒芜。

3．4河势变化无常，主流摆动不定，各种灾害加重

黄河小北干流河段泥沙淤积不断加剧，河床冲淤变化剧烈，使河势变化无常，主流摆动不定，冲滩塌岸严重，直接危及沿河铁路、公路、渡口、村庄等安全。

据不完全统计，两岸近十年塌滩塌岸总长度为52.76km，塌宽一般为100～1000m，塌毁耕地面积为万亩。

右岸的韩城市下林皋、李村一带近几年塌滩较为严重，塌宽在1000～1500m。

近年来，合阳县的岔峪口、潼关县的潼河口一带滩岸仍不断坍塌。

近年来，因河道淤积严重，沙洲密布，汊流丛生，多股水流屡见不鲜，往往出现横河、斜河，冲击淘刷严重，使小水大险不断发生。

如2001年9月3日～24日，黄河龙门站流量仅为368～1130m3/s，黄河主流在合阳榆林护村工程与榆林下延工程之间形成斜河，不断坐湾淘刷，使其间长500m的滩岸接连溃退270多m，榆林下延工程上坝路坍塌长160余m，损失严重。

近年来，该河段的严重淤积导致河道排凌能力明显下降，凌灾不断发生。

1996年1月，由于河道淤积严重，水流散乱，出现冰塞壅水，河道流量之小（潼关封河流量仅180m3/s）、水位之高（潼关站水位达329.90m，为1973年以来该站非汛期水位最高值），冰情灾害之重（这次凌汛造成右岸受灾面积达17万多亩，万人受灾，直接经济损失达亿元），为历史罕见。

3．5潼关高程持续升高

潼关高程具有汛期降低，非汛期抬高，洪水冲刷、小水回淤的演变特点。

非汛期的淤积与来水来沙条件、前期河床条件及三门峡水库的运用水位等有关；汛期的冲刷主要取决于流量含沙量过程、洪量、洪水来源，以及前期淤积条件、平面河势等。

桃汛对潼关河床有明显的冲刷作用，桃汛期潼关高程的变化与来流量和潼关河段的水面比降有较好关系。

汛期潼关高程的冲刷幅度与来水量的大小密切相关。

以渭河为主的洪水一般对潼关河床产生冲刷，尤其是高含沙洪水冲刷幅度更大。

以龙门为主的洪水使潼关河床冲淤次数相近，高含沙洪水淤积较多。

1929年至2005年潼关高程累计升高7.43m，年均升高0.09649m。

三门峡水库建库前潼关断面呈现出非汛期淤积、汛期冲刷但总体上缓慢淤积的特征。

1929年至1960年潼关高程累计升高2.12m，年均升高0.0662m。

其中汛期平均每年冲刷0.316m，非汛期平均每年淤积0.353m。

1960年11月三门峡水库开始蓄水运用至2005年10月，潼关高程累计升高4.31m，年均升高0.0937m。

自1986年10月龙羊峡和刘家峡水库联合调度运用以来，黄河年来水量特别是汛期水量大幅度减少，1987～1995年来水来沙量分别比1919～1986年减少%、%；其中汛期减少%、%；汛期与非汛期年内来水比例发生变化，再加上上游工农业用水急剧增加及降雨偏少等因素的影响，使潼关高程汛期的降低不足以平衡非汛期的升高。

因而，潼关高程持续抬升，至2005年汛后潼关高程为327.75m。

参考文献

1、程龙渊，张松林等.三门峡水库蓄清排浑运用以来库区冲淤演变初步分析

2、黄河勘测规划设计有限公司.黄河禹门口至潼关河段近期治理工程可行性研究报告

3、黄河防汛总指挥部办公室.利用桃汛洪水冲刷降低潼关高程试验预案

4、杨丽丰，张永杰.黄河禹潼河段近期冲淤特性分析

5、屠新武.黄河小北干流冲淤变化及洪水演进分析

6、张晓华,潘贤娣等.黄河中游干流泥沙组成规律

作者单位:

黄河小北干流陕西河务局