三门峡水库淤积及潼关高程的滞后响应

研究了三门峡水库淤积和潼关高程随坝前水位和来水条件变化的响应规律,分析了库区河床演变的滞后现象。发现水库的累计淤积量和潼关高程,不仅受当年水沙条件和坝前水位的影响。而且通过前期边界条件,还受过去若干年内的水沙条件和坝前水位的影响。表现在潼关高程的升降变化较库区泥沙淤积滞后大约2年,库区累计淤积量与5年叠加坝前水位关系密切,潼关高程与6年叠加入库水量之间具有较好的相关关系,以及潼坫段比降与7年移动平均坝前水位之间的关系最好。     

三门峡水库建库前潼关高程变化研究成果的比较分析

本文对三门蛱水库建库前潼关高程变化的有关研究成果进行了总结。建库前小北干流是强烈淤积性的河道，相应千年以上、百年、几十年的年平均淤积量分别为0．2472亿m^3、0．3915亿m^3和0．5～0．62亿m^3，其特点是时间愈接近现在，淤积强度愈大。潼关高程在历史时期，特别近代处于微淤抬升状态，三国至建库前的1805年潼关河床沉积厚约14m，年均抬升0．008m；关于近代潼关高程变化，各家结果相差较大，综合分析认为，1929～1960年潼关高程年均升高约0．066m。但一段时间内河道的冲淤趋势不能作为长期趋势来对待，如何估计三门峡水库建库后，潼关高程在自然条件下的可能上升值还有待深入研究。     

有关潼关高程的几个问题

从黄河和渭河的几十年各方面资料推断出：如果不修建三门峡水库，潼关高程也会继续上升；不是因为有了三门峡水库以后渭河才出现拦门沙坎；建库前潼关高程年均上升0．035m，建库后上升幅度加大；1974—1985年潼关以下库区能够达到多年冲淤基本平衡，是依靠洪水期的富裕输沙能力将非汛期淤积物冲刷出库；1986年以后潼关高程间断上升，是水沙条件起了决定性的作用。对1968—1969年三门峡水库的资料分析表明，单靠水库敞泄冲刷还不是解决潼关高程的惟一可靠的办法。潼关高程上升的根本原因是泥沙问题，在小北干流放淤是控制潼关高程的好办法。     

三门峡水库运用方式对潼关高程的影响

三门峡水库修建后，潼关处于水库库区，河床淤积抬高。抬高过程与三门峡水库的运用方式及泄流规模密切相关。本文从实测资料入手，主要分析了三门峡水库控制运用以来，潼关河床高程的变化。非汛期水库高水位运行时间长，潼关河床淤积抬高，汛期冲刷历时短，溯源冲刷发展不到潼关，潼关河床得不到有效冲刷，且不利于汛期输沙，都是潼关河床抬高的主要原因。     

三门峡水库不同运用条件下的冲淤分布特点及对潼关高程的影响

汛初，三门峡库区堆积了大量的淤积物，各级运用水位的回水范围小。经泄洪排沙运用，淤积物基本得到清理，305m水位回水延伸到北村附近，调沙库容增至0.5亿m^3左右。此时，壅水淤积物分布在北村以下，上段河道不受壅水影响，河床冲刷继续发展。进入非汛期运用后，潼关－－GyDuo段淤积量主要来源于运用水位大于322m，尤其是324m水位期间的部分入库沙量。潼关高程年内升降变化与潼关－－GuDuo段冲淤量密切相关；年际间，潼关高程与潼关－－GoDuo段河槽淤积量之间呈线性变化，即潼关－－GoDuo段河槽淤量增减0.023亿m^3，潼关高程随之升降0.10m左右。     

三门峡水库运用方式对潼关高程的影响

三门峡水库修建后，潼关处于水库库区，河床淤积抬高。抬高过程与三门峡水库的运用方式及泄流规模密切相关。本文从实测资料入手，主要分析了三门峡水库控制运用以来，潼关河床高程的变化。非汛期水库高水位运行时间长，潼关河床淤积抬高，汛期冲刷历时短，溯源冲刷发展不到潼关，潼关河床得不到有效冲刷，且不利于汛期输沙，都是潼关河床抬高的主要原因。     

黄河潼关河段冲淤变化及其对潼关高程的影响

分析了１９８６年以来三门峡水库运用水位的变化、龙门至潼关河段与潼关至大坝河段冲淤变化及其对潼关高程的影响。结果表明，龙门至潼关河段的冲淤受来水沙的影响，为尚程淤积；撞关至大坝河段冲淤主要与入的水沙条件，水库的运用有关。潼关高程受上下游河冲淤的影响，且其变化趋势与上下游河段累冲淤量线升降趋势一致。     

潼关高程下降对渭河下游河床演变的影响

潼关高程变化与渭河下游累计淤积关系密切。潼关高程下降后 ,渭河下游主槽会产生溯源冲刷 ,在大水少沙情况下 ,近槽滩地会受到冲刷 ,洪水漫滩后滩地会发生淤积 ;冲刷在靠近潼关的华阴和华县河段表现明显 ,向上游逐渐减弱 ;冲刷河段主槽过洪能力有所增大 ,常水位和一般洪水位都有所降低 ,但大洪水的威胁依然存在。此外 ,渭河下游各河段河相系数均减小 ,河道向着窄深方向发展 ;由于侵蚀基准降低 ,自然裁弯动力增强且易发生 ,河道弯曲系数变小 ,河道由摆动型向稳定型弯曲河道发展。水流移床力的分析表明 ,潼关高程下降期间 ,河道运动强度与脉动流量关系减弱 ,基本上维持在某一常数 ;由于流量的脉动客观存在 ,河道仍会摆动 ,平均每年移动量在 12 0～ 4 0 0m之间。     

近期潼关水沙变化对河床冲淤的影响

1986年以来，潼关水量和沙量大幅减少，洪峰少，流量小，历时短，含沙量高。1986－1999年汛期平均水量120亿m^3，比前期减少40％－60％，日平均流量大于3000m^3/s的出现天数和水量均减少90％以上，沙量变化较小，含沙量成倍增加，致使潼关高程汛期平均下降幅度明显偏小，比非汛期上升偏小0．10m，比建库前汛期平均下降值偏小0．08m，若与控制运用初期相比，则偏小0．30m为了适应入库水和条件的不利变化，水库运用方式多次进行调整和改善，但河床淤积仍较1985年前严重，潼关高程逐上升，尤其1994年以来，入库水沙量在前期大幅减少的基础上又明显减少，潼闹程居高不下，长期变动在328．00－328．35m之间。     

潼关高程的演变特性及成因分析

三门峡水库蓄清排浑运用以来,潼关高程演变的基本规律是非汛期淤积升高、汛期冲刷下降,常出现连续数年的不断升高或持续下降过程,其总的变化趋势是淤积升高的。潼关高程这一演变特性是来水来沙、水库运用及相邻河段的河道变迁等因素综合影响的结果,是潼关河段对来水来沙条件和水库运用的响应。通过分析潼关高程变化与水沙条件、水库运用、相邻河段的冲淤变化等因素的关系,建立了汛期潼关高程变化与各因素间的关系式,并进行了实例验证。     

潼关高程及三门峡水库运用方式问题探讨

作者对潼关高程从三门峡水库“蓄清排浑”运用以来的变化进行了分析，指出潼关高程近年来不断上升的主要原因是由于汛期来水量大幅度减少所致。要控制和降低潼关高程，必须调整三门峡水库的运用方式来适应新的来水来沙条件。建议非汛期最高运用水位控制在316～318，汛期敞泄排沙流量减小到l000～1500m^3／s，桃汛起调水位313m，6月上旬运用水位降至310m。     

潼关以下黄河三门峡库区汛期冲刷规律分析

通过实测资料对1974年以来三门峡库区溯源冲刷和沿程冲刷进行了分析，指出了溯源冲刷的范围，初步研究了溯源冲刷的发展过程及其与入库流量、坝前水位和河床条件等之间的关系，并对沿程冲刷及其与水沙的关系进行分析，明确了大流量时沿程冲刷和溯冲刷是水库冲刷的主要形式，是增大水库排沙的主要途径。     

黄河三门峡库区东垆湾裁弯对潼关高程影响的分析

潼关高程[潼关(六)断面1000m^3／s流量相应水位]关系着渭河下游防洪和三门峡水库综合效益的发挥．由于影响潼关高程的因素非常复杂，因此必须采取多种措施综合治理来改善或降低潼关高程．通过对1993年和2001年东垆湾道两次自然裁弯的效果进行分析，认为东垆湾裁弯之后，可以增大局部比降，对裁湾上段河道的冲刷有明显作用，对潼关高程产生有利影响、2002年10月份东垆湾再次发生自然裁弯，根据三门峡水库蓄清排浑运用以来，历年水库溯源冲刷的实测资料分析，若维持目前裁弯后的流路，经过一个汛期水库降低水位运用，在较为有利的水沙条件下，裁弯使潼关高程大约可降低0.12m左右。     

优化桃汛洪水冲刷降低潼关高程试验效果分析

对优化桃汛洪水冲刷降低潼关高程的试验效果进行了分析,结果表明:在2006—2009年试验期间,塑造了有利于冲刷降低潼关高程的桃汛洪水过程,潼关高程4 a间平均下降0.11 m;2006—2008年数学模型模拟结果表明,3 a结束时桃汛试验方案较不试验方案的潼关高程偏低0.19 m;桃汛试验不仅直接降低了潼关高程,也改善了三门峡库区淤积分布,有利于年内的冲淤平衡,对控制汛末潼关高程产生了重要作用。     

来水来沙对潼关高程的影响

本文阐述了三门峡水库“蓄清排浑”运用以来入库水沙的特性和潼关高程的变化，对潼关高程非汛期升高、汛期降低的基本规律进行了分析，指导汛期来水量的多少是影响潼关高程的主要因素，1986年以后汛期来水量的大幅度减少是潼关高程持续升高的根本原因。     

三门峡水库修建前潼关河床高程变化分析

在天然情况下，潼关河床高程的变化特点是：汛期下降，非汛期上升；冲积河床纵剖面总朝着动平衡方向发展，河床是缓慢上升的。来自渭河的高含沙量洪水对潼关河床的下降有利，而黄河的高含沙量洪水对潼关河床的下降有利，而黄河的高含沙量洪水则对其下降不利。今后随着流域水利水保工程的进一步开展，黄河上中游地区水沙来量减少的趋势已定，由此引起的潼关河床高程变化如何，应加紧研究，采取对策。     

潼关高程的稳定降低与渭河下游河道综合治理

本文采用实测资料分析和泥沙数学模型计算等方法对潼关高程的稳定降低和渭河下游河道的综合治理等重要问题进行了研究,得到了如下认识:(1)潼关是三门峡库区的天然卡口和渭河下游河道的侵蚀基准面,从减少渭河下游淤积、减轻渭河下游洪涝灾害及改善渭河流域生态环境等方面考虑,降低潼关高程是十分必要的;(2)通过调整三门峡水库运用水位,潼关高程是可以降低的,但不同的来水来沙条件下降低的程度是不同的,近期目标可确定为下降1m,采用多种措施的组合后的中长期目标可确定为下降2m;(3)潼关高程降低到相对稳定的状态一般需要4～8年,这与来水来沙条件和三门峡水库运用方式有关;(4)建议三门峡水库运用水位近期采用汛期敞泄、非汛期控制在312～318m范围内的方案,综合考虑后认为非汛期水位目前控制在315m较好;(5)渭河下游河道的治理应采取包括降低潼关高程、河道整治与疏浚、加高加固堤防和跨流域调水等综合措施。