渭河下游洪水灾害与黄河三门峡大坝淤积的关系研究(定稿)

有些小的东西我已经帮你改过了, 关于图与表,学院文件里有明确的规定,目前你的图名表名等还不 符合规定哦!麻烦你改好. 然后就可以定稿了. 渭河下游洪水灾害与黄河三门峡大坝淤积的关系研究骆第梅西南大学地理科学学院,重庆 400715摘 要:本文是在认真阅读前人研究成果的基础上, (红色部分删掉)通过对渭河下游洪水的特 征、 潼关高程变化以及三门峡库区在建前后高程变化等方面资料的收集整理,综合分析三门峡建 库前后潼关高程和渭河下游的河床变化.研究表明: 三门峡建库前潼关高程基本保持不变,而 三门峡建库后潼关高程迅速升高并居高不下;潼关高程的升高导致渭河下游河床淤积加重,主 槽过洪能力变小;渭河下游洪水的发生与潼关高程的抬升有着直接的关系, 而三门峡大坝的淤积 是导致潼关高程升高的主要原因.作者最后指出黄河三门峡大坝的建立和运行是渭河下游严重 洪水灾害频繁发生的主要原因. 关键词:渭河洪水;三门峡淤积;潼关高程Research on the Relationship between the Flood of Downstream Weihe River and Sanmenxia Reservoir DepositLuo DimeiSchool of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715, ChinaAbstract: Based on analysis of the pre-existing data about the flood characteristic of downstream Weihe River, change of Tongguan elevation and the change Sanmenxia reservoir elevation, the author pointed out that the Tongguan elevation was constant before building Sanmenxia reservoir; and the Tongguan elevation has been rising since buliding Sanmenxia reservoir; and the rose of Tongguan elevation has increased the deposit of downstream Weihe river and the riverbed has become narrow day by day. The author also西南大学地理科学学院本科毕业论文 believes that the flood of downstream Weihe River directly related to the rose of Tongguan elevation which has been caused by building Sanmenxia reservoir. To sum up, the primary cause of the flood in downstream Weihe River was Sanmenxia reservoir. Key words: flood of Weihe River;Sanmenxia Reservoir Deposit;Tongguan elevation三门峡水库是国家在黄河干流上修建的第一座大型水利枢纽。水库建成运用近 50 年以来, 给黄河下游防洪、 灌溉和发电等方面带来了巨大效益。 但同时亦给三门峡库区, 尤其是渭河下游造成了严重洪水灾害。渭河是黄河的第一大支流, 在潼关附近入黄河, 三门峡水库修建后,潼关和渭河下游都处于水库回水范围,水库自 1960 年蓄水运用后, 导致潼关和渭河下游河道迅速淤积抬高。由于近年来渭河下游侵蚀基准面的潼关高程 1995 年以来一直维持在 328m 以上, 居高不下, 对渭河下游的防洪排涝带来不利的影响, 成为人们关注的焦点问题[1]。特别是潼关以上库区段,大量的泥沙淤积,使陕西库区河 道环境急剧恶化,影响范围不断扩大,危害程度日趋严重。为此,国家曾两次对水库枢 纽进行改建并调整水库运用方式,另外在陕西库区投资兴建了一批治河防洪工程,在一 定程度上为减轻库区洪涝灾害发挥了较大作用。但这些措施仍未有效控制住灾害的发 展,近十多年来,洪灾威胁又愈来愈严峻。因此,找出渭河下游洪水灾害的主要原因, 对选择适宜的对策,做好渭河下游的防洪减灾工作是一项紧迫的任务。1 研究区域概况渭河发源于甘肃省渭源县,全长 818km,流域面积 134476km2,由西向东流经甘肃、 宁夏、陕西,于陕西潼关汇入黄河,是黄河的最大支流。渭河在陕西境内流程 504.4km, 下游南傍秦岭,支流密集,含沙量较低;北依黄土源,支流稀少,主要有径河、北洛河, 含沙量很高。陕西三门峡库区包括渭河干流咸阳铁路桥以下至入黄口长约 208 公里,北 洛河状头以下至入渭口长约 138 公里,渭河渭南以东 12 条南山支流老西潼公路以北地 区[2]。 三门峡水利枢纽位于黄河中游下段,连接河南、山西两省,控制流域面积 68.8 万 km2,占黄河总流域面积的 91.5%;控制黄河来水量的 89%,来沙量的 98%。工程于 1957 年 4 月动工,1961 年 4 月基本建成投入运用,40 多年来,对黄河下游的防洪、防凌、 减淤等方面发挥了重大作用,保证了黄河下游岁岁防洪安澜,促进了黄河下游地区经济1西南大学地理科学学院本科毕业论文的稳定发展,在灌溉、供水、发电等方面也产生了很大的经济效益。为了服从治黄全局 和国家整体利益,在修建三门峡水库过程中,陕西省撤销了朝邑县,搬迁了潼关县,移 民 28.7 万人,有百万亩土地成为三门峡水库滞洪和淹没区。 潼关高程指黄河潼关水文站 6 号断面洪水流量在 1000m3/s 时的相应水位, 其变化揭 示渭河下游河道淤积状况。潼关水文站位于三门峡库区黄河、渭河、北洛河交汇处 ,潼 关水位对其上游河段起局部侵蚀基准面的作用。三门峡水库运用初期,表征潼关水位的 潼关高程(1000m3/s 流量相应的水位) 大幅度抬升,增加了上游河段特别是渭河下游河 道的淤积,因此,潼关高程作为三门峡水库运用的重要指标,长期为人们关注[3]。2 渭河下游的洪水灾害三门峡水库建成以来,渭河下游洪水灾害频繁发生,灾情日趋严重。根据三门峡水 库运行以来的不完全统计,渭河下游干流堤防有两次决口,分别于 1968 年 8 月在华县 毕家大堤和 1981 年在临潼南屯大堤决口;渭河下游南山支流堤防决口更为严重,累计 在 16 个年份决口有 65 处,其中 20 世纪 90 年代以来,有 5 个年份出现决口 21 处,大 片农田被淹,房屋倒塌,交通输电设施遭到损坏,大批群众无家可归.从洪灾的地理分 布来看,渭河下游的洪灾主要发生在华县和华阴市,其南山支流决口几乎都在这些地 区.根据有关方面的统计,按 1990 年的不变价计算,三门峡建库以来,渭河下游的洪 灾损失达 100.4 亿元。 2003 年 8 月底至 10 月上旬, 渭河下游连续出现了 5 次洪水过程, 渭河干流上咸阳水文站最大洪峰流量 5340m3/s,临潼水文站最大洪峰流量 5100m3/s,华 县水文站最大洪峰流量 3570m3/s,在渭河下游出现了有史以来最严重的一次洪水灾害。 其中河道工程严重损坏,渭河干流堤防多处出现裂缝、渗水、漏洞、滑塌等险情;南山 支流的尤孟堤,石堤河、罗纹河、方山河支流河堤 11 处决口,淹没农田 107.8 万亩, 倒塌房屋 5.7 万间,30 余万人无家可归;洪灾区的公路、输电线路及通讯线路等基础设 施遭到严重损毁,而且给受灾地区的生态环境带来严重的影响。初步估算, “03.8”洪 水的灾害损失约 30 亿元.2005 年 10 月,渭河华县站洪峰流量 4820m3/s,也给渭河下游 造成很大灾害[4]。2西南大学地理科学学院本科毕业论文3 三门峡建库前潼关高程及渭河下游的演变3.1 建库前潼关高程的变化潼关位于黄河、渭河、洛河三河的交汇处,河道狭窄形成卡口,黄河在潼关形成 900 急弯折向东流。三门峡库区的地形极为特殊,整个库区由宽浅散乱游荡型的小北干流、 蜿蜒弯曲的渭河下游、渭河入黄汇流区及潼关以下峡谷段组成。潼关高程是指黄河潼关 水文站六号断面,即风陵渡铁路桥桥址处 1000m3/s 流量相应的水位。 从对渭河沿岸咸阳长陵的秦井、临憧三王的唐代古桥遗址的考察和对临憧、渭南一 带的有关钻孔资料的分析证实,自汉唐以来,渭河下游长时期是相对冲淤平衡的微淤河 段,憧关河床高程是相对稳定的。在天然节点的控制下,渭河河道平面位置基本稳定, 呈宽浅式的地下河, 主槽过洪能力在 5000m3/s 左右, 具有通航能力。 下游两岸毋需堤防, 因地势平坦,土壤肥沃,长期以来,八百里秦川是陕西省盛产粮棉的“白菜心” ,老百 姓丰衣足食[2]。建库前1929-1959年潼关高程变化图324 323.5 323 322.5 322 321.5 321 320.5 320潼关高程(m)汛前汛后由图 1 可知,三门峡建库前的自然状态条件下,潼关高程在历史时期是基本是相对 平衡,或者说总的演变趋势微淤抬升的。这样的变化是由黄河特有的水沙条件和潼关河 段的地形条件所决定的, 不同的河床形态对水流输沙作用不同,宽浅河道泥沙容易淤积, 窄深河槽输沙能力较强,在河床相对稳定的河段,潼关高程抬升的幅度较小。因此,在 特殊的水沙条件和特殊的河床相互影响之下,潼关高程也就有了其特有的变化趋势,随 其改变而变化。31959 1958 1957 1956 1955 1954 1953 1952 1951 1950 1939 1938 1937 1936 1935 1934 1933 1930 1929年份图 1 建库前潼关高程变化图西南大学地理科学学院本科毕业论文3.2 建库前渭河下游的冲淤演变本文结合已有研究成果对渭河下游河道冲淤情况进行了分析, 认为渭河在建库前历 史时期主槽是动态冲淤平衡,而滩地是微淤上升的,整体上是微淤的。 曹如轩[5]认为,建库前渭河下游华县河段主槽过洪能力 4500-5000m3/s,相当于 5 年一遇洪水,若洪峰超过此值水流漫滩。由于河漫滩广阔,水流漫滩后滩地的淤积厚度 也很小,这是因为输沙的有效河宽与流量有关,这个有效河宽要比漫滩水流的实际宽度 要小得多.稳定的主槽有调节泥沙的能力,不利的水沙条件下,主槽出现淤积,但在大 水时淤积就被冲掉恢复平衡,所以建库前渭河下游主槽处于动态相对冲淤平衡,而滩地 则是微淤的。由于漫滩洪水毕竟机遇少,且来自渭河干流的大多数洪水含沙量不大,漫 滩后滩地淤积量是不大的。 中科院地理研究所[6]认为:自咸阳以下只有径河及径河口以东的渭河; 可河床砾石才 含有石灰岩,而以径河的河床砾石直径最大、石灰岩含量最高。可见,建库前径河冲下 来的石灰岩砾石可达到零口以东。交口一赤水河段,在建库前河床比降随淤积量增加而 变大,但变化幅度不大.赤水一仓西段,一级阶地自然堤发育,后缘连接山前洪积扇, 形成北仰、南高、中间低洼的“二华夹槽” 。阶地冲积层上部有 20 左右厚的淤积层,内 含田螺、芦苇、杂草以及腐朽树木,说明一阶地时期,反映出赤水以东的渭河滩地是淤 积性,然而又是微淤性的淤积环境。 上述历史资料和己有研究成果表明,在历史时期和三门峡水库建成以前的几十年 内,渭河下游整体上是淤积微升的,这与历史时期潼关高程微淤抬升具有一致性。但从 横向来看,渭河的这种淤积主要发生在滩地,而主槽是动态冲淤平衡的。3.3 建库前潼关高程和渭河下游的关系潼关高程是渭河下游河道的侵蚀基准面,潼关高程在历史时期是基本冲淤平衡、或 者是微淤上升的,从前述分析可知历史时期渭河主槽冲淤相对平衡、滩地是微淤的,只 不过潼关高程微淤抬升的幅度比渭河河床抬升的幅度稍大而已。 潼关高程微淤抬升和渭 河下游河床相应微淤抬升都是很缓慢的,它们之间没有明显的相关关系,它们只不过是 为了适应自然来水来沙条件而进行的天然调整。 这一点从前述的历史文献和考古资料及 己有的研究成果可以证实。4西南大学地理科学学院本科毕业论文4 三门峡建库后潼关高程及渭河下游淤积变化4.1 建库后潼关高程的变化5西南大学地理科学学院本科毕业论文水库于 1960 年 9 月 15 日建成开始蓄水,水库运用经历了蓄水拦沙、滞洪排沙及 蓄清排浑控制运用三个阶段。其中 1960 年 9 月-1962 年 3 月为蓄水拦沙期,1960 年汛 前潼关 1000m3/s 水位为 323.50m,1962 年汛前为 325.93m。1962 年 3 月-1973 年 10 月 为滞洪排沙运用期,1965 年开始一期工程改建,至 1968 年 8 月改建完成,由于 1964、 1966 和 1967 年连续出现大水大沙年, 至 1968 年汛后, 潼关 1000m3/s 水位上升到 328.04m, 1970 年 7 月达到最高点 328.55m。 1969 年底开始二期工程改建, 至 1971 年底全部完成, 至 1973 年汛后 10O0m3/s 水位下降到 326.64m。1973 年 11 月以后至今为蓄清排浑运用, 非汛期承担黄河下游的防凌和春灌蓄水任务。因蓄水历时较长,遇丰水年份潼关高程可 以得到恢复,枯水年份,潼关高程在年内还略有上升,至 1979 年汛后上升到 327.62m, 1981 年、1983 年丰水少沙年份,至 1985 年汛后,潼关高程下降到 326.64m。1986 年以 后, 连续出现枯水年,又加上龙羊峡水库蓄水,汛期水量锐减,虽然在非汛期降低蓄 水水位、缩短蓄水历时,潼关高程仍在缓慢上升,至 1991 年汛后已上升到 327.90m,至 1999 年汛后,潼关水位达到 328.12m,己经接近甚至超过了三门峡水库改建前的情况。建库后1960-2004年潼关高程变化330 329潼关高程(m)328 327 326 325 324 323汛前 汛后在 1973 年三门峡水库进入正常运用期后,潼关汛后的 1000m3/s 水位并未能稳定在 326.64m,而是随着来水来沙的变化发生波动,图 2 是建库后潼关高程历年变化图,可 看出进入 90 年以后,潼关高程基本稳定在 328.0m 附近,一直居高不下。图 2 建库后 1960-2001 年潼关高程变化2004 2002 2000 1998 1996 1994 1992 1990 1988 1986 1984 1982 1980 1978 1976 1974 1972 1970 1968 1966 1964 1962 1960年份6西南大学地理科学学院本科毕业论文4.2 三门峡库区淤积与潼关高程持续抬升的关系潼关高程是指黄河潼关水文站六号断面,即风陵渡铁路桥桥址处 1 000 m3/s 流量相 应的水位。由于潼关断面位于黄河、渭河、北洛河汇流区的出口,是渭河的侵蚀基准面, 因此其高程变化是影响渭河下游河道冲淤的主要因素之一。 三门峡水库建库后,入库水沙条件和坝前水位的变化幅度都很大,潼关高程的变化 和这两方面的变化都有密切的关系。 据周建军等认为少量冲淤变化可以较大幅度影响潼 关高程,潼关高程和潼关以下的淤积量有着很好的正比关系。潼关高程与潼关以下淤积 总量是相关的,并且潼关附近的河段淤积很大程度上是由水库的淤积所决定的。4.3 建库后渭河下游淤积情况由于渭河下游泥沙淤积的发展, 河床不断抬升, 主槽过洪能力锐减。 三门峡建库前, 渭河下游的主槽过洪能力一般为 4500-5000m3/s。三门峡建库后,随着渭河下游库区泥 沙淤积的不断发展和淤积重心的不断向上游延伸,其主槽过洪能力不断降低。目前,临 憧站和华县站的主槽过洪能力分别为 3200 m3/s 和 1700 m3/s,两站各时期主槽过洪能力 见表 1.三门峡水库建库以来, 随着渭河下游泥沙淤积的发展和主槽过洪能力的锐减, 其 同流量洪水位不断抬升,特别是 1992 年以来,渭河下游的同流量洪水位抬升更加迅 表 1 渭河下游历年主槽过洪能力[4]速。由于洪水位的急剧抬升,使渭河下游防洪工程的实际防御标准大大降低,加重了中 小洪水灾害的威胁,特别是南山支流近几年连续出险成灾就是明显的例证。由于近几年 漳关河床高程居高不下,从而使渭河下游失去了溯源冲刷的条件,加剧了渭河下游的泥 沙淤积,致使河道防洪形势进一步恶化,主槽过洪能力急剧降低,同流量洪水位迅速抬 升,给渭河下游的防洪安全带来不利的影响[4]。 建库后 1960 年 9 月-1998 年 10 月,据陕西省三门峡库区管理局统计,渭河咸阳以 下共淤积泥沙 13.3197 亿 m3,其中渭淤 l0(华县)以下共淤积 8.8205 亿 m3,占总淤积量7西南大学地理科学学院本科毕业论文的 66.2%。4.4 建库后渭河下游河床高程抬升情况三门峡水库建库后,打破了渭河下游几千年来的冲淤平衡,潼关高程迅速抬升并且 居高不下,使渭河下游河道的断面形态发生了很大变化,河床全断面抬升,滩地也发生 了大量淤积,由表 2 可知临撞站的平均河床高程 2003 年比 1965 年抬升 0.85m,华县站 抬升 3.15m;滩地临撞站抬升 0.93m,华县站抬升 4.15m。因此河床高程抬升是渭河下游 洪水位抬升的主要原因之一。 1965 年临潼站流量 3390m3/s 洪水位 355.03m,2003 年临潼站第一次洪峰流量为 3200m3/s 洪水位 357.8m,高出 1965 年洪水位 2.77m,华县站 1965 年流量为 3200m3/s 洪水位 337.48m; 2003 年华县站第二次洪峰流量为 3570m /s 洪水位 342.76m, 高出 1965 年洪水位 5.28m,由此可知河床高程的抬升是渭河下游洪水位抬升的主要原因。 表 2 渭河下游临潼华县站典型年河床抬升情况全断面平均河床 时间 临潼站 高程 m 1965 1977 1981 1992 1996 2003 355.58 356.03 356.13 356.29 356.18 356.43 华县站 高程 m 337.04 337.72 338.73 339.46 339.95 340.19 临潼站 高程 m 356.32 356.67 356.90 357.21 357.21 357.25 滩面 华县站 高程 m 337.00 339.70 340.10 340.65 340.80 341.153注:1965 年始刊印大断面资料5 结论及建议三门峡水库的建立打破了渭河下游几千年来的冲淤平衡,三门峡水库建库后,库区 淤积严重,导致潼关高程迅速抬升并且居高不下,渭河下游侵蚀基准面逐渐抬高,河床 不断抬升。通过对渭河下游洪水的特征、潼关高程变化和三门峡库区在建前后高程变化 等方面资料的收集整理,综合分析三门峡建库前后潼关高程和渭河下游的河床变化。研 究表明: 三门峡建库前潼关高程基本保持不变, 而三门峡建库后潼关高程迅速升高并居 高不下;潼关高程的升高导致渭河下游河床淤积加重,主槽过洪能力变小;渭河下游洪8西南大学地理科学学院本科毕业论文水的发生与潼关高程的抬升有直接的关系, 而三门峡大坝的淤积是导致潼关高程升高的 主要原因。 因此,黄河三门峡大坝的建立是渭河下游洪水灾害频繁发生的主要原因。 为更好的防止渭河下游洪水灾害的发生,需要加快渭河综合治理,全方面的分析, 提高渭河下游防洪减灾能力,进一步地加强观测、实验研究,坚持开放的研究方式,保 证研究成果的客观性和科学性。参考文献[1]吴保生 王光谦 王兆印.来水来沙对潼关高程的影响及变化规律[J].科学通报,2004,49(14) : 1461-1465. 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有些小的东西我已经帮你改过了, 关于图与表,学院文件里有明确的规定,目前你的图名表名等还不 符合规定哦!麻烦你改好. 然后就可以定稿了. 渭河下游洪水灾害与黄河三门峡大坝淤积的关系研究骆第梅西南大学地理科学学院,重庆 400715摘 要:本文是在认真阅读前人研究成果的基础上, (红色部分删掉)通过对渭河下游洪水的特 征、 潼关高程变化以及三门峡库区在建前后高程变化等方面资料的收集整理,综合分析三门峡建 库前后潼关高程和渭河下游的河床变化.研究表明: 三门峡建库前潼关高程基本保持不变,而 三门峡建库后潼关高程迅速升高并居高不下;潼关高程的升高导致渭河下游河床淤积加重,主 槽过洪能力变小;渭河下游洪水的发生与潼关高程的抬升有着直接的关系, 而三门峡大坝的淤积 是导致潼关高程升高的主要原因.作者最后指出黄河三门峡大坝的建立和运行是渭河下游严重 洪水灾害频繁发生的主要原因. 关键词:渭河洪水;三门峡淤积;潼关高程Research on the Relationship between the Flood of Downstream Weihe River and Sanmenxia Reservoir DepositLuo DimeiSchool of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715, ChinaAbstract: Based on analysis of the pre-existing data about the flood characteristic of downstream Weihe River, change of Tongguan elevation and the change Sanmenxia reservoir elevation, the author pointed out that the Tongguan elevation was constant before building Sanmenxia reservoir; and the Tongguan elevation has been rising since buliding Sanmenxia reservoir; and the rose of Tongguan elevation has increased the deposit of downstream Weihe river and the riverbed has become narrow day by day. The author also西南大学地理科学学院本科毕业论文 believes that the flood of downstream Weihe River directly related to the rose of Tongguan elevation which has been caused by building Sanmenxia reservoir. To sum up, the primary cause of the flood in downstream Weihe River was Sanmenxia reservoir. Key words: flood of Weihe River;Sanmenxia Reservoir Deposit;Tongguan elevation三门峡水库是国家在黄河干流上修建的第一座大型水利枢纽。水库建成运用近 50 年以来, 给黄河下游防洪、 灌溉和发电等方面带来了巨大效益。 但同时亦给三门峡库区, 尤其是渭河下游造成了严重洪水灾害。渭河是黄河的第一大支流, 在潼关附近入黄河, 三门峡水库修建后,潼关和渭河下游都处于水库回水范围,水库自 1960 年蓄水运用后, 导致潼关和渭河下游河道迅速淤积抬高。由于近年来渭河下游侵蚀基准面的潼关高程 1995 年以来一直维持在 328m 以上, 居高不下, 对渭河下游的防洪排涝带来不利的影响, 成为人们关注的焦点问题[1]。特别是潼关以上库区段,大量的泥沙淤积,使陕西库区河 道环境急剧恶化,影响范围不断扩大,危害程度日趋严重。为此,国家曾两次对水库枢 纽进行改建并调整水库运用方式,另外在陕西库区投资兴建了一批治河防洪工程,在一 定程度上为减轻库区洪涝灾害发挥了较大作用。但这些措施仍未有效控制住灾害的发 展,近十多年来,洪灾威胁又愈来愈严峻。因此,找出渭河下游洪水灾害的主要原因, 对选择适宜的对策,做好渭河下游的防洪减灾工作是一项紧迫的任务。1 研究区域概况渭河发源于甘肃省渭源县,全长 818km,流域面积 134476km2,由西向东流经甘肃、 宁夏、陕西,于陕西潼关汇入黄河,是黄河的最大支流。渭河在陕西境内流程 504.4km, 下游南傍秦岭,支流密集,含沙量较低;北依黄土源,支流稀少,主要有径河、北洛河, 含沙量很高。陕西三门峡库区包括渭河干流咸阳铁路桥以下至入黄口长约 208 公里,北 洛河状头以下至入渭口长约 138 公里,渭河渭南以东 12 条南山支流老西潼公路以北地 区[2]。 三门峡水利枢纽位于黄河中游下段,连接河南、山西两省,控制流域面积 68.8 万 km2,占黄河总流域面积的 91.5%;控制黄河来水量的 89%,来沙量的 98%。工程于 1957 年 4 月动工,1961 年 4 月基本建成投入运用,40 多年来,对黄河下游的防洪、防凌、 减淤等方面发挥了重大作用,保证了黄河下游岁岁防洪安澜,促进了黄河下游地区经济1西南大学地理科学学院本科毕业论文的稳定发展,在灌溉、供水、发电等方面也产生了很大的经济效益。为了服从治黄全局 和国家整体利益,在修建三门峡水库过程中,陕西省撤销了朝邑县,搬迁了潼关县,移 民 28.7 万人,有百万亩土地成为三门峡水库滞洪和淹没区。 潼关高程指黄河潼关水文站 6 号断面洪水流量在 1000m3/s 时的相应水位, 其变化揭 示渭河下游河道淤积状况。潼关水文站位于三门峡库区黄河、渭河、北洛河交汇处 ,潼 关水位对其上游河段起局部侵蚀基准面的作用。三门峡水库运用初期,表征潼关水位的 潼关高程(1000m3/s 流量相应的水位) 大幅度抬升,增加了上游河段特别是渭河下游河 道的淤积,因此,潼关高程作为三门峡水库运用的重要指标,长期为人们关注[3]。2 渭河下游的洪水灾害三门峡水库建成以来,渭河下游洪水灾害频繁发生,灾情日趋严重。根据三门峡水 库运行以来的不完全统计,渭河下游干流堤防有两次决口,分别于 1968 年 8 月在华县 毕家大堤和 1981 年在临潼南屯大堤决口;渭河下游南山支流堤防决口更为严重,累计 在 16 个年份决口有 65 处,其中 20 世纪 90 年代以来,有 5 个年份出现决口 21 处,大 片农田被淹,房屋倒塌,交通输电设施遭到损坏,大批群众无家可归.从洪灾的地理分 布来看,渭河下游的洪灾主要发生在华县和华阴市,其南山支流决口几乎都在这些地 区.根据有关方面的统计,按 1990 年的不变价计算,三门峡建库以来,渭河下游的洪 灾损失达 100.4 亿元。 2003 年 8 月底至 10 月上旬, 渭河下游连续出现了 5 次洪水过程, 渭河干流上咸阳水文站最大洪峰流量 5340m3/s,临潼水文站最大洪峰流量 5100m3/s,华 县水文站最大洪峰流量 3570m3/s,在渭河下游出现了有史以来最严重的一次洪水灾害。 其中河道工程严重损坏,渭河干流堤防多处出现裂缝、渗水、漏洞、滑塌等险情;南山 支流的尤孟堤,石堤河、罗纹河、方山河支流河堤 11 处决口,淹没农田 107.8 万亩, 倒塌房屋 5.7 万间,30 余万人无家可归;洪灾区的公路、输电线路及通讯线路等基础设 施遭到严重损毁,而且给受灾地区的生态环境带来严重的影响。初步估算, “03.8”洪 水的灾害损失约 30 亿元.2005 年 10 月,渭河华县站洪峰流量 4820m3/s,也给渭河下游 造成很大灾害[4]。2西南大学地理科学学院本科毕业论文3 三门峡建库前潼关高程及渭河下游的演变3.1 建库前潼关高程的变化潼关位于黄河、渭河、洛河三河的交汇处,河道狭窄形成卡口,黄河在潼关形成 900 急弯折向东流。三门峡库区的地形极为特殊,整个库区由宽浅散乱游荡型的小北干流、 蜿蜒弯曲的渭河下游、渭河入黄汇流区及潼关以下峡谷段组成。潼关高程是指黄河潼关 水文站六号断面,即风陵渡铁路桥桥址处 1000m3/s 流量相应的水位。 从对渭河沿岸咸阳长陵的秦井、临憧三王的唐代古桥遗址的考察和对临憧、渭南一 带的有关钻孔资料的分析证实,自汉唐以来,渭河下游长时期是相对冲淤平衡的微淤河 段,憧关河床高程是相对稳定的。在天然节点的控制下,渭河河道平面位置基本稳定, 呈宽浅式的地下河, 主槽过洪能力在 5000m3/s 左右, 具有通航能力。 下游两岸毋需堤防, 因地势平坦,土壤肥沃,长期以来,八百里秦川是陕西省盛产粮棉的“白菜心” ,老百 姓丰衣足食[2]。建库前1929-1959年潼关高程变化图324 323.5 323 322.5 322 321.5 321 320.5 320潼关高程(m)汛前汛后由图 1 可知,三门峡建库前的自然状态条件下,潼关高程在历史时期是基本是相对 平衡,或者说总的演变趋势微淤抬升的。这样的变化是由黄河特有的水沙条件和潼关河 段的地形条件所决定的, 不同的河床形态对水流输沙作用不同,宽浅河道泥沙容易淤积, 窄深河槽输沙能力较强,在河床相对稳定的河段,潼关高程抬升的幅度较小。因此,在 特殊的水沙条件和特殊的河床相互影响之下,潼关高程也就有了其特有的变化趋势,随 其改变而变化。31959 1958 1957 1956 1955 1954 1953 1952 1951 1950 1939 1938 1937 1936 1935 1934 1933 1930 1929年份图 1 建库前潼关高程变化图西南大学地理科学学院本科毕业论文3.2 建库前渭河下游的冲淤演变本文结合已有研究成果对渭河下游河道冲淤情况进行了分析, 认为渭河在建库前历 史时期主槽是动态冲淤平衡,而滩地是微淤上升的,整体上是微淤的。 曹如轩[5]认为,建库前渭河下游华县河段主槽过洪能力 4500-5000m3/s,相当于 5 年一遇洪水,若洪峰超过此值水流漫滩。由于河漫滩广阔,水流漫滩后滩地的淤积厚度 也很小,这是因为输沙的有效河宽与流量有关,这个有效河宽要比漫滩水流的实际宽度 要小得多.稳定的主槽有调节泥沙的能力,不利的水沙条件下,主槽出现淤积,但在大 水时淤积就被冲掉恢复平衡,所以建库前渭河下游主槽处于动态相对冲淤平衡,而滩地 则是微淤的。由于漫滩洪水毕竟机遇少,且来自渭河干流的大多数洪水含沙量不大,漫 滩后滩地淤积量是不大的。 中科院地理研究所[6]认为:自咸阳以下只有径河及径河口以东的渭河; 可河床砾石才 含有石灰岩,而以径河的河床砾石直径最大、石灰岩含量最高。可见,建库前径河冲下 来的石灰岩砾石可达到零口以东。交口一赤水河段,在建库前河床比降随淤积量增加而 变大,但变化幅度不大.赤水一仓西段,一级阶地自然堤发育,后缘连接山前洪积扇, 形成北仰、南高、中间低洼的“二华夹槽” 。阶地冲积层上部有 20 左右厚的淤积层,内 含田螺、芦苇、杂草以及腐朽树木,说明一阶地时期,反映出赤水以东的渭河滩地是淤 积性,然而又是微淤性的淤积环境。 上述历史资料和己有研究成果表明,在历史时期和三门峡水库建成以前的几十年 内,渭河下游整体上是淤积微升的,这与历史时期潼关高程微淤抬升具有一致性。但从 横向来看,渭河的这种淤积主要发生在滩地,而主槽是动态冲淤平衡的。3.3 建库前潼关高程和渭河下游的关系潼关高程是渭河下游河道的侵蚀基准面,潼关高程在历史时期是基本冲淤平衡、或 者是微淤上升的,从前述分析可知历史时期渭河主槽冲淤相对平衡、滩地是微淤的,只 不过潼关高程微淤抬升的幅度比渭河河床抬升的幅度稍大而已。 潼关高程微淤抬升和渭 河下游河床相应微淤抬升都是很缓慢的,它们之间没有明显的相关关系,它们只不过是 为了适应自然来水来沙条件而进行的天然调整。 这一点从前述的历史文献和考古资料及 己有的研究成果可以证实。4西南大学地理科学学院本科毕业论文4 三门峡建库后潼关高程及渭河下游淤积变化4.1 建库后潼关高程的变化5西南大学地理科学学院本科毕业论文水库于 1960 年 9 月 15 日建成开始蓄水,水库运用经历了蓄水拦沙、滞洪排沙及 蓄清排浑控制运用三个阶段。其中 1960 年 9 月-1962 年 3 月为蓄水拦沙期,1960 年汛 前潼关 1000m3/s 水位为 323.50m,1962 年汛前为 325.93m。1962 年 3 月-1973 年 10 月 为滞洪排沙运用期,1965 年开始一期工程改建,至 1968 年 8 月改建完成,由于 1964、 1966 和 1967 年连续出现大水大沙年, 至 1968 年汛后, 潼关 1000m3/s 水位上升到 328.04m, 1970 年 7 月达到最高点 328.55m。 1969 年底开始二期工程改建, 至 1971 年底全部完成, 至 1973 年汛后 10O0m3/s 水位下降到 326.64m。1973 年 11 月以后至今为蓄清排浑运用, 非汛期承担黄河下游的防凌和春灌蓄水任务。因蓄水历时较长,遇丰水年份潼关高程可 以得到恢复,枯水年份,潼关高程在年内还略有上升,至 1979 年汛后上升到 327.62m, 1981 年、1983 年丰水少沙年份,至 1985 年汛后,潼关高程下降到 326.64m。1986 年以 后, 连续出现枯水年,又加上龙羊峡水库蓄水,汛期水量锐减,虽然在非汛期降低蓄 水水位、缩短蓄水历时,潼关高程仍在缓慢上升,至 1991 年汛后已上升到 327.90m,至 1999 年汛后,潼关水位达到 328.12m,己经接近甚至超过了三门峡水库改建前的情况。建库后1960-2004年潼关高程变化330 329潼关高程(m)328 327 326 325 324 323汛前 汛后在 1973 年三门峡水库进入正常运用期后,潼关汛后的 1000m3/s 水位并未能稳定在 326.64m,而是随着来水来沙的变化发生波动,图 2 是建库后潼关高程历年变化图,可 看出进入 90 年以后,潼关高程基本稳定在 328.0m 附近,一直居高不下。图 2 建库后 1960-2001 年潼关高程变化2004 2002 2000 1998 1996 1994 1992 1990 1988 1986 1984 1982 1980 1978 1976 1974 1972 1970 1968 1966 1964 1962 1960年份6西南大学地理科学学院本科毕业论文4.2 三门峡库区淤积与潼关高程持续抬升的关系潼关高程是指黄河潼关水文站六号断面,即风陵渡铁路桥桥址处 1 000 m3/s 流量相 应的水位。由于潼关断面位于黄河、渭河、北洛河汇流区的出口,是渭河的侵蚀基准面, 因此其高程变化是影响渭河下游河道冲淤的主要因素之一。 三门峡水库建库后,入库水沙条件和坝前水位的变化幅度都很大,潼关高程的变化 和这两方面的变化都有密切的关系。 据周建军等认为少量冲淤变化可以较大幅度影响潼 关高程,潼关高程和潼关以下的淤积量有着很好的正比关系。潼关高程与潼关以下淤积 总量是相关的,并且潼关附近的河段淤积很大程度上是由水库的淤积所决定的。4.3 建库后渭河下游淤积情况由于渭河下游泥沙淤积的发展, 河床不断抬升, 主槽过洪能力锐减。 三门峡建库前, 渭河下游的主槽过洪能力一般为 4500-5000m3/s。三门峡建库后,随着渭河下游库区泥 沙淤积的不断发展和淤积重心的不断向上游延伸,其主槽过洪能力不断降低。目前,临 憧站和华县站的主槽过洪能力分别为 3200 m3/s 和 1700 m3/s,两站各时期主槽过洪能力 见表 1.三门峡水库建库以来, 随着渭河下游泥沙淤积的发展和主槽过洪能力的锐减, 其 同流量洪水位不断抬升,特别是 1992 年以来,渭河下游的同流量洪水位抬升更加迅 表 1 渭河下游历年主槽过洪能力[4]速。由于洪水位的急剧抬升,使渭河下游防洪工程的实际防御标准大大降低,加重了中 小洪水灾害的威胁,特别是南山支流近几年连续出险成灾就是明显的例证。由于近几年 漳关河床高程居高不下,从而使渭河下游失去了溯源冲刷的条件,加剧了渭河下游的泥 沙淤积,致使河道防洪形势进一步恶化,主槽过洪能力急剧降低,同流量洪水位迅速抬 升,给渭河下游的防洪安全带来不利的影响[4]。 建库后 1960 年 9 月-1998 年 10 月,据陕西省三门峡库区管理局统计,渭河咸阳以 下共淤积泥沙 13.3197 亿 m3,其中渭淤 l0(华县)以下共淤积 8.8205 亿 m3,占总淤积量7西南大学地理科学学院本科毕业论文的 66.2%。4.4 建库后渭河下游河床高程抬升情况三门峡水库建库后,打破了渭河下游几千年来的冲淤平衡,潼关高程迅速抬升并且 居高不下,使渭河下游河道的断面形态发生了很大变化,河床全断面抬升,滩地也发生 了大量淤积,由表 2 可知临撞站的平均河床高程 2003 年比 1965 年抬升 0.85m,华县站 抬升 3.15m;滩地临撞站抬升 0.93m,华县站抬升 4.15m。因此河床高程抬升是渭河下游 洪水位抬升的主要原因之一。 1965 年临潼站流量 3390m3/s 洪水位 355.03m,2003 年临潼站第一次洪峰流量为 3200m3/s 洪水位 357.8m,高出 1965 年洪水位 2.77m,华县站 1965 年流量为 3200m3/s 洪水位 337.48m; 2003 年华县站第二次洪峰流量为 3570m /s 洪水位 342.76m, 高出 1965 年洪水位 5.28m,由此可知河床高程的抬升是渭河下游洪水位抬升的主要原因。 表 2 渭河下游临潼华县站典型年河床抬升情况全断面平均河床 时间 临潼站 高程 m 1965 1977 1981 1992 1996 2003 355.58 356.03 356.13 356.29 356.18 356.43 华县站 高程 m 337.04 337.72 338.73 339.46 339.95 340.19 临潼站 高程 m 356.32 356.67 356.90 357.21 357.21 357.25 滩面 华县站 高程 m 337.00 339.70 340.10 340.65 340.80 341.153注:1965 年始刊印大断面资料5 结论及建议三门峡水库的建立打破了渭河下游几千年来的冲淤平衡,三门峡水库建库后,库区 淤积严重,导致潼关高程迅速抬升并且居高不下,渭河下游侵蚀基准面逐渐抬高,河床 不断抬升。通过对渭河下游洪水的特征、潼关高程变化和三门峡库区在建前后高程变化 等方面资料的收集整理,综合分析三门峡建库前后潼关高程和渭河下游的河床变化。研 究表明: 三门峡建库前潼关高程基本保持不变, 而三门峡建库后潼关高程迅速升高并居 高不下;潼关高程的升高导致渭河下游河床淤积加重,主槽过洪能力变小;渭河下游洪8西南大学地理科学学院本科毕业论文水的发生与潼关高程的抬升有直接的关系, 而三门峡大坝的淤积是导致潼关高程升高的 主要原因。 因此,黄河三门峡大坝的建立是渭河下游洪水灾害频繁发生的主要原因。 为更好的防止渭河下游洪水灾害的发生,需要加快渭河综合治理,全方面的分析, 提高渭河下游防洪减灾能力,进一步地加强观测、实验研究,坚持开放的研究方式,保 证研究成果的客观性和科学性。参考文献[1]吴保生 王光谦 王兆印.来水来沙对潼关高程的影响及变化规律[J].科学通报,2004,49(14) : 1461-1465. 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