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文檔簡(jiǎn)介

1、黃河小北干流近期河道沖淤演變及其影響薛選世黃河小北干流河道全長(zhǎng),寬318km,平面形態(tài)呈啞鈴狀,河道縱比降上陡下緩,為36,河床寬淺,水流散亂,主流擺動(dòng)不定,沿程有渭河、涺水河、汾河、涑水河等支流匯入,為典型的堆積游蕩性河道。1、近期水沙變化分析黃河小北干流河段的水沙主要來自龍門水文站以上,來水來沙異源, 水沙量年際年內(nèi)分布不均,水少沙多,水沙不平衡,含沙量高。近年來,由于黃河流域的降雨偏少、工農(nóng)業(yè)用水增加、水庫(kù)調(diào)節(jié)及水土保持的減水減沙作用等,使黃河小北干流來水來沙發(fā)生了較大變化,主要呈現(xiàn)以下特點(diǎn):11來水來沙不斷減少33、7.511億t。多年平均含沙量29.6 kg/m3,最大含沙量1040

2、 kg/m3333、0.662億t,比19191986年減少25.8%、42.5%。12 水沙量年內(nèi)分配發(fā)生了新的變化,水沙條件更為不利1986年10月15日,龍羊峽、劉家峽水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用以來,進(jìn)入黃河小北干流河段水沙量的年內(nèi)分配發(fā)生了較大的變化。汛期水沙量占年總量的百分?jǐn)?shù)分別較1987年前減少了13.5和7.2,減水幅度大于減沙幅度。1990年以來,減水幅度進(jìn)一步加大,年平均汛期水沙量占年總量的比例分別較1987年以前減少了14.2和8.7。近年來,該河段汛期小水流量對(duì)應(yīng)的水量占汛期總水量的比例顯著增加,大中水流量對(duì)應(yīng)水量的比例明顯減少,汛期日均流量小于1000m3/s水量占汛期總量的比例較1

3、987年前增加了29.2;大于3000m3/s的比例減小了16.9;大于1000m3/s而小于3000m3/s的比例減小了12.3。與此同時(shí),近年來,汛期進(jìn)入該河段小流量挾帶的沙量明顯增加。如小于1000m3/s流量挾帶的沙量占汛期總沙量的比例較1987年前增加了44.7;大于3000m3/s挾帶沙量占汛期總沙量的比例減小了38.1;10003000m3/s挾帶的沙量變化不大。1950年7月1987年6月,該河段來沙系數(shù)為0.010, 1987年7月1997年6月為0.012,1990年7月1997年6月為0.014,來沙系數(shù)逐時(shí)期增大,水沙條件更為不利。13大流量出現(xiàn)機(jī)遇明顯減少,小流量出現(xiàn)

4、機(jī)遇明顯增加黃河龍門站1950年1985年汛期大于2000m3/s流量出現(xiàn)天數(shù)平均40天、大于1000m3/s流量出現(xiàn)天數(shù)平均為90天, 1986年2002年汛期大于2000m3/s流量出現(xiàn)天數(shù)平均每年汛期為6天,大于1000m3/s流量出現(xiàn)天數(shù)平均為30天,大流量出現(xiàn)機(jī)遇明顯減少,小流量出現(xiàn)機(jī)遇明顯增加。14泥沙組成發(fā)生了新的變化141汛期來沙量及各分組泥沙量都大量減少黃河龍門、潼關(guān)站1986年后年均沙量比1968年前分別減少50%、46%。1986年后龍門細(xì)泥沙(d)、中泥沙(D)、粗泥沙的年均沙量分別比1968年前減少38%、57%、72%;潼關(guān)減幅為40%、51%和60%。粗泥沙減少最

5、多,中泥沙次之,細(xì)泥沙最少。142粗泥沙比例相對(duì)減少,細(xì)泥沙比例相對(duì)增加各分組沙量的不均勻減少造成泥沙組成發(fā)生變化。龍門站中泥沙占全沙比例變化較小,細(xì)泥沙增加較多,由1968年前的占44%增加到近60%,粗泥沙減少較多,由28%減少到僅僅16%;潼關(guān)細(xì)泥沙占全沙的比例同樣增加,由54%增加到61%,中泥沙、粗泥沙的比例減少值相差不大。黃河中游干流汛期不同時(shí)期各分組沙量多年平均值表站 名時(shí) 期沙 量(億t)占全沙比例(%)全沙細(xì)沙中沙粗沙細(xì)沙中沙粗沙龍 門196019684428281969198647272619871996592516潼 關(guān)19611968542818196919865726

6、1719871996612514143泥沙中值粒徑均有所減小,來沙細(xì)化19601995年,黃河龍門、潼關(guān)站汛期中值粒徑d50都明顯變小,其中龍門變化最大,減少近。而中游各主要粗泥沙產(chǎn)沙支流的多年平均中值粒徑d50也都減小了,尤其進(jìn)入90年代以后,來沙細(xì)化十分顯著。黃河中游干支流主要控制站汛期中值粒徑d50變化表(單位:mm)時(shí)期中值粒徑d50時(shí)期中值粒徑d50龍門潼關(guān)孤山川窟野河無(wú)定河196019681966196919691986197019791987199519801989199019951960199519661995144泥沙組成規(guī)律也發(fā)生了變化該河段來沙量越大,粗泥沙比例越高,來沙

7、量越小,細(xì)沙比例越高,78月份的泥沙較910月稍細(xì)。這是由于78月為流域面上來沙,而910月來沙部分為河道沖刷補(bǔ)給。2、黃河小北干流近期河道沖淤變化分析黃河小北干流在自然條件下汛期多為淤積,非汛期一般發(fā)生沖刷。近年來,由于黃河小北干流水沙條件更為不利,使河道淤積加劇,淤積主要集中于平水豐沙、含沙量相對(duì)較高的年份,主河槽淤積增加,灘地淤積減少,縱向淤積分布由溯源淤積變?yōu)檠爻逃俜e。 21水沙條件更為不利,河道淤積加劇33,且淤積還在不斷發(fā)展。三門峽建庫(kù)后的1960年9月1962年3月,受水庫(kù)淤積上延的影響,導(dǎo)致潼關(guān)高程淤積抬高,黃河小北干流河段3,黃淤4145斷面淤積最為嚴(yán)重。1962年4月197

8、3年10月,為了減輕三門峽庫(kù)區(qū)的淤積,對(duì)水庫(kù)樞紐泄流建筑物進(jìn)行了兩次大改建,但由于前期淤積較多,而此間又發(fā)生了1964年、1966年、1967年、1970年等幾個(gè)豐水豐沙年份,加上劉家峽水庫(kù)1968年10月投入運(yùn)用,改變了水沙條件,使該河段3,黃淤4550斷面淤積最為嚴(yán)重。1973年10月1986年10月,由于三門峽水庫(kù)采用蓄清排渾的運(yùn)用方式以及有利的來水來沙條件,1977年又連續(xù)發(fā)生兩次“揭河底”沖刷。因而,3,沖淤基本平衡。1986年10月1990年10月,由于黃河上游龍羊峽水庫(kù)投入運(yùn)用,龍、劉兩庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用等因素的影響,黃河水量特別是汛期水量和大流量出現(xiàn)的機(jī)率大幅度減少,中小流量出現(xiàn)的歷時(shí)

9、加長(zhǎng),含沙量增加,水沙更為不協(xié)調(diào),河道淤積增加,該河段淤積泥沙2.423億m3。淤積主要集中在黃淤4554斷面及黃淤6268斷面,占全河段同期淤積總量的68.8%。1990年10月2004年10月,由于黃河流域降水減少,工農(nóng)業(yè)用水不斷增加33,為1973年2004年,淤積仍主要集中在黃淤4554斷面及黃淤6268斷面,占全河段同期淤積總量的61.8%。22汛期多為淤積,非汛期一般發(fā)生沖刷黃河小北干流在自然條件下汛期多為淤積,非汛期一般發(fā)生沖刷,汛期淤積量隨含沙量的增大而增加,非汛期沖刷量隨龍門站來水量的增大而增大。 19742003年,黃河小北干流河段汛期年均淤積0.6456億m3,其中197

10、41986年由于水沙條件有利,億m3: 3。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析,19871995年汛期(710月)3,僅為19192005年汛期年平均徑流3的58.3%,但19871995年汛期年平均含沙量卻高達(dá)3/kg,比19192005年汛期年平均含沙量3/kg還高: 19992003年進(jìn)入枯水枯沙期,該河段汛期淤積了億m3,汛期年均淤積3。黃河小北干流河段沖淤量統(tǒng)計(jì)表(單位:億m3)時(shí)段項(xiàng)目非汛期汛期年19741986總量年均沖淤量19871998總量年均沖淤量19992003總量年均沖淤量19742003總量年均沖淤量非汛期,黃河333,個(gè)別年份也會(huì)發(fā)生淤積,但淤積量不大。1987年以來,黃淤50斷面

11、以下沖刷量減少,而上段沖刷量增加,特別是1999年以后從上向下沖刷量沿程減少的特點(diǎn)更加明顯。黃河小北干流不同時(shí)段非汛期沖淤量分布表(單位:億m3)時(shí)段黃淤4145黃淤4550黃淤5059黃淤596819741986-0.0562 -0.1307 -0.1529 -0.1351 19871998-0.0185 -0.0328 -0.1486 -0.1556 19992003-0.0354 -0.0667 -0.1692 -0.2069 23淤積主要集中于平水豐沙、含沙量相對(duì)較高的年份3、9.678億t、/ m33、8.570億t、/ m333,這兩年淤積量占1987年2002年總淤積量的44.9

12、。黃河小北干流河段近期水沙量及沖淤量表年份水量(億m3)沙量(億t)含沙量(kg/ m3)淤積量(億m3)1987198819893451990199119921993199419951996199719981999200020012002平均24主河槽淤積增加,灘地淤積減少汛期,該河段的淤積主要發(fā)生在幾次沙量較大的洪水。如果洪水的含沙量不是很大,則洪水漫灘時(shí),灘地淤積,主槽發(fā)生沖刷;如果洪水的含沙量很高(“揭河底”情況例外),則主槽和灘地均發(fā)生淤積,大水過后,水流歸槽,主槽淤積。灘地和主槽的這種相互調(diào)整和轉(zhuǎn)化,形成了該河段灘、槽同步抬高的趨勢(shì)。如果高含沙洪水發(fā)生“揭河底”沖刷,則主槽強(qiáng)烈沖刷

13、,灘地大量淤積,淤灘刷槽,形成高灘深槽。近年來,由于進(jìn)入該河段漫灘洪水發(fā)生的機(jī)遇明顯減少,加之多年未產(chǎn)生“揭河底”沖刷,灘地淤積明顯減少,淤積量占全斷面淤積量的比例由1968年1982年的72.8減少為59.5,主河槽淤積顯著增加,淤積量占全斷面的比例由1968年1982年的27.2增加到40.5,從而導(dǎo)致該河段的灘槽高差減小,主河槽萎縮,過洪能力降低。 25縱向淤積分布發(fā)生變化,由溯源淤積變?yōu)檠爻逃俜e1960年4月1973年10月,該河段的淤積主要集中于黃淤41-50斷面的三門峽水庫(kù)變動(dòng)回水區(qū),占全河段淤積量的57.2%,其次為黃淤5968斷面、黃淤5059斷面;1973年10月1986年1

14、0月,淤積主要集中于黃淤5059斷面,黃淤5968斷面淤積較少,黃淤4150斷面發(fā)生沖刷。近年來,淤積主要集中在黃淤5968斷面,占全河段淤積量的48.7%,其次為黃淤5059斷面、黃淤4150斷面,淤積形式也由溯源淤積變?yōu)檠爻逃俜e,其主要原因是三門峽水庫(kù)兩次改建和采用“蓄清排渾”運(yùn)用方式以后,潼關(guān)高程下降,其淤積分配形式已由受來水來沙條件和潼關(guān)高程的共同作用,變?yōu)橹饕軄硭畞砩硹l件的影響。三門峽水庫(kù)建庫(kù)后黃河小北干流河段淤積量分布表(單位:億m3)時(shí) 段黃淤4150黃淤5059黃淤5968全河段近年來,黃河小北干流河段上段平均淤積厚度約,中段平均淤積厚度約,下段平均淤積厚度約為,上段平均淤積

15、厚度是下段的2倍多,其結(jié)果使得該河段河床縱比降增加,河床縱剖面變陡。26不同的來水來沙條件,塑造不同的河床形態(tài)由于水沙條件的不同變化,導(dǎo)致河床不斷發(fā)生沖淤變化,從而使河床比降和斷面形態(tài)都隨之進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)沖刷時(shí),由于橫向環(huán)流的作用,促使泥沙橫向運(yùn)動(dòng),原有河漫灘遭到旁蝕、坍塌,使河曲發(fā)展,平面呈現(xiàn)彎曲性河道。當(dāng)淤積時(shí),往往舊河槽被淤平,又拓出新河槽,形成河道遷徙。特別是大水大沙時(shí),具有很強(qiáng)的造床能力,裁彎、抹尖作用強(qiáng),將使河勢(shì)發(fā)生大幅度的擺動(dòng),如1933、1940、1953、1959、1964、1966、1967及1977年等。若遇高含沙洪水產(chǎn)生“揭河底”沖刷,河勢(shì)將產(chǎn)生較大變化,往往塑造新的河槽

16、。如1977年,該河段相繼發(fā)生了兩次“揭河底”沖刷,河槽下切了46m,灘地淤高了12m,河槽變窄深,河相系數(shù)顯著減小。一般情況下,在“揭河底”沖刷前,由于河道淤積嚴(yán)重,河床寬淺,水流散亂,河勢(shì)擺動(dòng)較頻繁。在產(chǎn)生“揭河底”沖刷后,形成一定的灘槽高差,之后,如遇一般水沙年份,河勢(shì)一般不會(huì)產(chǎn)生大的擺動(dòng)。近年來,由于水沙條件更為不利,淤積加劇,河床趨于寬淺,河相系數(shù)增大,各河段的河相系數(shù)已接近“揭河底”前1976年6月的數(shù)值。黃河小北干流不同河段典型年河相系數(shù)表河段黃淤4145黃淤4553黃淤5359黃淤5964黃淤6468總之,黃河小北干流河段沖淤演變的基本規(guī)律是:隨著來水來沙條件的變化,河床調(diào)整存

17、在一個(gè)往復(fù)性演變過程。在一定的河床邊界條件下,經(jīng)過高含沙洪水產(chǎn)生“揭河底”沖刷,主槽強(qiáng)烈沖刷,灘地大量淤積,淤灘刷槽,灘槽高差增大,形成高灘深槽,河道在平面上大幅度擺動(dòng),河勢(shì)趨于歸順,一般洪水漫灘機(jī)會(huì)減少,削峰滯洪能力減小。自1950年以來,黃河小北干流河段共發(fā)生了9次“揭河底”,沖刷深度一般為24m,最深達(dá)9m(1970年8月)。 “揭河底”沖刷后,河床又回淤抬高,短則當(dāng)年就回淤,長(zhǎng)則需23年,河槽變寬淺,水流散亂,河勢(shì)游蕩擺動(dòng),河槽平灘流量和輸沙能力降低,洪峰漫灘機(jī)會(huì)增大,削峰滯洪率增大,當(dāng)河床調(diào)整達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí),在適宜的來水來沙情況下,再次發(fā)生“揭河底”沖刷現(xiàn)象。這一周期性循環(huán)和河道往復(fù)

18、性演變,孕育了該河段由淤積強(qiáng)烈沖刷淤積的周期性變化,但河床總的趨勢(shì)是淤積抬高的。這是該河段河床沖淤演變的基本規(guī)律。3、河床沖淤變化的影響近年來,由于水少沙多,水沙不協(xié)調(diào),黃河小北干流河道淤積加劇,使河床不斷淤積抬高,主河槽萎縮,灘槽高差減小,平灘流量和過洪能力降低,洪水位不斷升高,洪水削峰率增大,洪水漫灘機(jī)率增加,工程臨背差加大,灘地鹽堿化嚴(yán)重,河勢(shì)游蕩加劇,沖灘塌岸嚴(yán)重,小水大險(xiǎn)時(shí)有發(fā)生,潼關(guān)高程居高不下,嚴(yán)重影響防洪、防凌安全和河流健康。31主河槽萎縮,過洪能力降低由于河道淤積加劇,使灘槽高差減小,主河槽萎縮,過洪能力不斷降低,洪水漫灘機(jī)率增加。據(jù)有關(guān)資料分析,19641986年黃河小北干

19、流河段多年平均平灘流量為60009000m3/s。1986年以來,受上游水沙條件的變化,平灘流量明顯降低,19862001年平灘流量多在30006000m3/s,個(gè)別河段的平灘流量減小至2000m3/s左右。2005年汛后,黃河小北干流河段的平灘流量大部分在26003500m3/s,個(gè)別河段為4000m3/s左右,有的河段僅2000m3/s左右,2005年黃河小北干流不同河段平灘流量表河 段平灘流量(m3/s)備 注黃淤686435004000黃淤645926003500黃淤63、黃淤62斷面平灘流量分別2600m3/s和2000m3/s。黃淤595427003500黃淤54502800350

20、0黃淤504530003500黃淤47斷面平灘流量2000m3/s。黃淤454124003500匯淤6斷面的平灘流量在2400 m3/s,匯淤4斷面的平灘流量約2000 m3/s。32洪水位不斷抬高,洪水削峰率增大近年來, 黃河小北干流河道淤積,河床抬高,使同量級(jí)洪水位不斷抬高。如1994年8月黃河龍門站10600 m3/s的洪水與1988年龍門站10200 m3/s的洪水相近,但右岸橋南、榆林、新興、華原、牛毛灣等工程的相應(yīng)洪水位卻分別抬高0.77 m、1.07 m、0.47m、,左岸大石嘴、廟前、城西工程的相應(yīng)洪水位分別抬高、和。根據(jù)1950年以來黃河龍門站10000m3/s以上的多場(chǎng)洪水

21、分析,黃河小北干流洪水削峰率主要與三門峽水庫(kù)運(yùn)用、河道淤積情況、洪峰大小、峰型胖瘦、平灘流量大小、漫灘程度、含沙量大小以及是否產(chǎn)生揭河底等因素相關(guān)。一般情況下,河道淤積越嚴(yán)重、龍門洪峰越大、平灘流量越大,削峰率越大;反之則削峰率越小。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析,1950年1959年三門峽建庫(kù)前,黃河龍門站1310016400m3/s洪水的削峰率在12.9%29.2%之間,平均削峰率為23.4%; 1960年1973年三門峽建庫(kù)后,河道淤積嚴(yán)重, 黃河龍門站1090021000m3/s洪水的削峰率為22%60.4%,平均削峰率達(dá)44.6%;1974年1986年三門峽水庫(kù)實(shí)行“蓄清排渾”運(yùn)用,水沙條件較為

22、有利,黃河小北干流相繼發(fā)生了兩次“揭河底”沖刷,黃河龍門站1060014500m3/s洪水的削峰率為%34.2%,平均削峰率僅17.5%;1987年2006年黃河上游龍羊峽水庫(kù)投入運(yùn)用,來水量大幅度減少,水沙更為不協(xié)調(diào),河道淤積加劇,削峰率增大,黃河龍門站1020011100m3/s洪水的削峰率為26.9%,平均削峰率達(dá)31.6%。33工程臨背差加大,灘地鹽堿化嚴(yán)重由于河床不斷淤積抬高,使工程臨背差隨之加大,現(xiàn)臨背差多在以上,最大達(dá),出現(xiàn)懸河之勢(shì)。右岸的朝邑灘、新民灘臨背差已在2m以上,華原段達(dá)3m左右,造成灘區(qū)地下水位上升,沼澤鹽堿化日趨嚴(yán)重。華原至朝邑20萬(wàn)畝可耕灘地,已沼澤、鹽堿化10.

23、9萬(wàn)畝,其中明水面積近萬(wàn)畝,左岸的尊村灘、西范灘、連伯灘臨背差12 m,沼澤面積近十萬(wàn)畝;有的變成白茫茫的不毛之地,有的僅能生長(zhǎng)單一的堿蓬草,大片灘地荒蕪。34河勢(shì)變化無(wú)常,主流擺動(dòng)不定,各種災(zāi)害加重黃河小北干流河段泥沙淤積不斷加劇,河床沖淤變化劇烈,使河勢(shì)變化無(wú)常,主流擺動(dòng)不定,沖灘塌岸嚴(yán)重,直接危及沿河鐵路、公路、渡口、村莊等安全。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),兩岸近十年塌灘塌岸總長(zhǎng)度為,塌寬一般為1001000m,塌毀耕地面積為9.11萬(wàn)畝。右岸的韓城市下林皋、李村一帶近幾年塌灘較為嚴(yán)重,塌寬在10001500m。 近年來,合陽(yáng)縣的岔峪口、潼關(guān)縣的潼河口一帶灘岸仍不斷坍塌。近年來,因河道淤積嚴(yán)重,沙洲密

24、布,汊流叢生,多股水流屢見不鮮,往往出現(xiàn)橫河、斜河,沖擊淘刷嚴(yán)重,使小水大險(xiǎn)不斷發(fā)生。如2001年9月3日24日,黃河龍門站流量?jī)H為3681130m3/s,黃河主流在合陽(yáng)榆林護(hù)村工程與榆林下延工程之間形成斜河,不斷坐灣淘刷,使其間長(zhǎng)500m的灘岸接連潰退270多m,榆林下延工程上壩路坍塌長(zhǎng)160余m,損失嚴(yán)重。近年來,該河段的嚴(yán)重淤積導(dǎo)致河道排凌能力明顯下降,凌災(zāi)不斷發(fā)生。1996年1月,由于河道淤積嚴(yán)重,水流散亂,出現(xiàn)冰塞壅水,河道流量之?。ㄤP(guān)封河流量?jī)H180 m3/s)、水位之高(潼關(guān)站水位達(dá),為1973年以來該站非汛期水位最高值),冰情災(zāi)害之重(這次凌汛造成右岸受災(zāi)面積達(dá)17萬(wàn)多畝,1.3萬(wàn)人受災(zāi),直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2.5億元),為歷史罕見。

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