黄河潼关清淤河段和清淤时机的技术分析

通过对黄河潼关水文站的水沙条件和三门峡水库运用方式的综合分析，提出清淤时机应围绕每年的桃汛和汛期进行。通过对潼关上下游河段冲淤变化对潼关高程的影响、潼关河段的冲淤量分布、纵横向河床形态变化等技术分析，同时考虑目前的清淤规模，综合得出清淤河段首先应选在潼关至古夺断面之间。     

黄河潼关河段清淤研究

影响潼关高程的主要因素有来水来沙条件、上下游河段冲淤状况和坝前运用水位，其中来水来沙条件起着主导作用，潼关高程的变化受下邻河段（黄淤３６～４１断面）冲淤的影响要大于上邻河段（黄淤４１～４５断面），减少三门峡水库非汛期高水位的运用对减缓非汛期潼关高程的抬升起着重要作用，清淤河段选在黄淤３０断面以上，重点在黄淤３６～４１断面。清淤时间分为桃汛期和汛期两个时段，清淤对潼关高程的上升趋势起到了一定的抑制作     

1993年汛期潼关高程升高原因的调查分析

潼关河床自“９２．８”洪水强烈冲刷后，因局部河段比降调整和冰凌壅水淤积，于１９９３年汛前迅速回淤。１９９３年汛期由于入库水沙偏枯，局部河段比降调整和河热变化等影响，潼关河段虽从泥沙数量上实现了冲淤平衡，但潼关高程却因塌滩淤槽，河底坦化，同流量流速减小等原因，仍较污初略有升高。     

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。     

河道整治工程降低潼关高程试验研究

采用来水较丰的1987～1989年水沙系列,通过实体模型试验,研究了潼关至大禹渡河段河道整治工程对降低潼关高程的作用.结果表明,河道整治工程直接影响潼关至大禹渡河段的冲淤变化,从而影响到潼关高程的变化,增建河道整治工程与现状相比,试验期间潼关高程多降低了0.08 m.     

潼关以下库区冲淤机理分析

通过对潼关以下库区冲淤机理分析发现,潼关-古夺河段的冲淤变化与古夺-大禹渡冲淤变化密切相关,古夺-大禹渡河段发生溯源冲淤变化是潼关-古夺河段发生沿程冲淤变化的前提和基础。若古夺-大禹渡河段发生溯源冲刷,则潼关-古夺河段发生沿程冲刷;若古夺-大禹渡河段发生溯源淤积,则潼关-古夺河段发生沿程淤积。大禹渡河段之所以常常发生溯源冲淤的原因在于,一年有5个月的运行水位回水末端均在大禹渡以上,造成大禹渡河段成为溯源冲淤的侵蚀基准面。     

潼关高程抬升成因相关分析

三门峡水库建库后，库区冲淤变化是潼关高程变化的内在动力和条件，水库运用方式和潼关上游来水条件的改变是库区冲淤变化的潜在原因；潼关上游来沙条件是造成潼关高程上升的唯一根源，但它与潼关高程之间的关系并不密切，它是介于水库运用方式和来水量之间对潼关高程起调节平衡作用的淤积体供应源；水库运用方式对潼关高程产生影响的实质是，通过抬高水流侵蚀基准面，降低水流比降和水流冲刷力，使潼关高程在年内得不到有效的冲刷而使潼关高程保持持续上升状态；潼Dian段河床变化是潼关高程变化的直观的、外在原因，它的作用就是根据库区冲淤变化，通过自身的调整，使其上游河床得到调整；潼Dian段的累计淤积量及Dian（土夺）高程对潼关高程具有重要的影响，但不是影响潼关高程升降的独立影响因素。     

黄河小北干流近期河床演变成因分析

针对近期小北干流河段淤积加重和水沙恶化的情况,以1974年三门峡水库蓄清排浑运用以来为重点,对河段冲淤变化特点和影响因素进行了分析,认为:龙门站平均含沙量、平均流量是近期小北干流冲淤变化的主要影响因素;当汛期平均含沙量大于13 kg/m3、来沙系数大于0.13 kg·s/m6时河段淤积,且淤积量随含沙量的增加而增大;河段冲淤量与流量的相关性呈上弱下强趋势,与含沙量的相关性呈上强下弱趋势;要改变小北干流河段的淤积状况,就必须降低龙门站含沙量;要使潼关附近河段发生冲刷,就必须增大干流流量.     

近期渭河下游河道冲淤影响因素分析

为了对水沙条件、潼关高程影响渭河下游淤积的程度有更明确的认识，对相关实测资料进行了分析，认为：①近期渭河下游河道冲淤主要受来水来沙、潼关高程及河床边界等因素的影响，水沙条件是影响渭河下游冲淤的主导因素且水量的影响程度更大；②渭河洪水对潼关高程影响较大，渭河高含沙洪水期间，当洪峰流量较大时，潼关河床往往发生强烈冲刷，造成潼关高程大幅度下降；③潼关高程持续抬升时渭河下游淤积增加，但造成的淤积不可能完全由潼关高程降低所产生的冲刷来使之平衡，也就是说潼关高程的升降给该河段造成的冲淤变化是不可逆的。     

三门峡水库"蓄清排浑"运用与潼关高程关系研究

多泥沙河流峡谷型水库“蓄清排浑”运用的前提是：水库非汛期回水淤积要控制在一定范围内，淤积河段汛期存在一定的富裕冲刷能力；低水位运用条件下水库具备较大的泄流排沙规模；汛期洪水的量级较大。三门峡水库在“蓄清排浑”运用情况下，能否使潼关河段维持冲淤平衡，关键在于水库非汛期潼关高程自然上升量加水库高水位运用造成的上升量与汛期潼关高程下降量之间的对比关系。近期黄河洪水量大幅度减少，汛期潼关高程下降量小于非汛期自然上升量，在这种情况下，即使高水位影响因素消除，潼关河床冲淤平衡问题也难以解决，因此，必须采取综合措施控制潼关高程。     

潼关高程的思辨

2003年华西秋雨造成渭河下游干支流河堤9处决口,数万群众紧急迁移,使渭河下游防洪问题成为社会关注的焦点。通过深入分析研究认为：三门峡水库经过多年的改建,主要工程指标和运用方式与建库初期相比已经发生了根本性的变化;在水库开始运用的一年多时间里,对潼关高程的骤然抬升起了关键作用,之后决定潼关高程升降的主要原因是来水量的增减;希望通过大幅度调整三门峡水库运用方式来解决渭河下游防洪问题的设想,不但不能节约渭河下游治理的资金投入,反而由于其他问题的出现,需要国家增加资金的投入。因此,解决渭河下游防洪问题的关键是提高其综合防洪能力,建立完善的防洪体系。     

降低潼关高程可行性分析

在对三门峡建库以前的历史资料分析和总结前人结论的基础上指出,造成渭河下游防洪形势严峻的主要原因是潼关高程的不断抬高。近两千年的历史资料证明,潼关断面附近河床年淤积厚度只有0.008 m。对三门峡建库以来资料分析证明,水库的高水位运用是造成潼关高程抬升的主要原因,水库的不同运用方式与潼关高程的变化有直接关系。综合分析认为,降低潼关高程是有可能的,在不明显降低三门峡水库综合运用效率的前提下,通过合理调度可以将潼关高程从现在的328 m至少降低2 m以上,这样可以使渭河下游堤防的防洪标准得到一定程度的恢复。本文还根据调查分析提出了降低潼关高程的几项具体建议。     

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。     

从潼关上下游河段纵剖面调整看潼关高程变化

根据冲积性河流自动调整原理，初步分析了1960年以来潼关上下游河段河道纵比降变化过程，剖析了1974年以后，特别是1986年以来，潼关上下游河段纵比降调整与来水来沙的响应关系。进而说明近年来潼关高程不断抬升是潼关上下游河道纵剖面自动调整的必然结果。     

潼关高程推算方法研究

潼关高程推算的基本方法是：用潼关水文站实测流量和相应水位资料，点绘水位—流量关系曲线或建立水位—流量关系的表达式，经过查图或解析计算，求出潼关(六)断面流量1000m^3／s时所对应的水位。通过分析潼关高程推算中的水位—流量关系，认为：将潼关(六)断面1000m^3／s流量时的水位作为潼关高程这一指标不宜改动；有关潼关高程的具体数据的有效时段是与推得潼关高程的特定水位—流量关系的有效时段相一致的；河段变化与断面迁移给潼关(六)断面水位推算带来的问题需要认真分析，并在此基础上选择合适的计算方法；在提供潼关高程数据时，应详细说明引用的资料和所采用的方法。     

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。     

桃汛洪水对潼关高程作用分析

对桃汛期潼关高程变化的分析表明,桃汛洪水对潼关高程的冲刷作用与水流条件和坝前水位密切相关,但存在一极限条件当洪峰流量小到某一值时对潼关河床的冲刷作用微弱,起调水位降低并不能无限制增加洪水对潼关高程的冲刷作用。1999年以后受万家寨水库蓄泄水的影响,洪峰流量削减,洪水过程发生变化,对潼关高程的冲刷作用减弱。     

射流清淤对改善潼关高程作用

1996年以来采用射流技术对潼关河段进行清淤。根据相同或相近水沙条件下潼关高程的类比分析，在1996—2000年不利水沙条件下，汛期潼关高程下降值反而增加，表明射流清淤对降低潼关高程具有一定作用。     

潼关高程与其影响因子的相关分析

针对三门峡水库蓄清排浑运用以来潼关高程变化的成因,对潼关高程与其影响因子的相关性进行了分析。结果表明:计算潼关高程时应考虑来水来沙影响因子、前期影响因子及其他因子;潼关站和华县站洪水期日平均流量大于2 500 m3/s的持续天数与潼关高程的相关性最好;对于前期水库运用方式的累计影响,使用滑动平均法比直接利用上一年汛后潼关高程作为初始条件来反映滞后影响的精度要高,且滑动年数为6年时精度最高;在滑动年数为6年的方案基础上,同时考虑潼关站最大洪峰流量、黄淤31—黄淤41断面累计冲淤量、非汛期坝前最高运用水位等影响因子的潼关高程BP模型可以得到较高的计算精度。