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。     

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。     

北洛河改道入黄对渭河及潼关高程的影响分析

根据设计的2个水沙系统,分析了北洛河改道入黄对渭河下游河道减淤及潼关高程的影响,结果表明:①北洛河改道入黄对渭河下游河道具有明显减淤作用,减淤比为26.4%~18.3%;②北洛河改道入黄可以降低渭河下游中常洪水的水位,流量为200 m3/s及6 000 m3/s的水位较现状分别平均少上升0.23~0.18 m和0.15~0.12 m;③北洛河改道入黄对黄河小北干流河段具有增淤作用,但是影响幅度较小;④北洛河改道入黄对潼关高程下降有利有弊,利大于弊;⑤由于黄河小北干流河段来水和来沙较北洛河大,因此北洛河改道入黄后的前几年可能会造成黄河倒灌北洛河入黄口。     

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。     

三门峡水库运用水位对库区淤积分布的影响

为了减轻渭河下游淤积和控制潼关高程,三门峡水库"蓄清排浑"控制运用以来非汛期最高运用水位不断下调,2002年11月开始进行非汛期控制最高运用水位不超过318 m的原型试验,有效改善了库区的淤积部位。分析表明,1974年以来潼关以下库区年际冲淤变化在-1.357～1.487亿m~3,年均淤积0.051亿m~3;非汛期淤积分布呈两头小中间大,淤积主体随着最高运用水位的降低向坝前推进;淤积影响范围与最高蓄水位呈正相关,淤积末端随最高蓄水位下降向坝前推移。2003年以来库区淤积重心下移到黄淤12断面-黄淤30断面区间,淤积末端在潼关下游20 km处,潼关河段处于自然河道演变状态。     

东庄、古贤水库联合调度对潼关及渭河下游的影响

通过对古贤、东庄水库方式分析及防洪作用基础上提出两座水库联合调度初步运用方案,并对该方案对潼关高程与渭河下游的影响进行分析,结果表明:两库在确定联合调度方案运用时,必将加快潼关高程稳定下降的进程,潼关高程能够下降2 m左右并保持稳定,渭南、华县的水位因此将降低约1.3 m、1.5 m左右;河道纵剖面的调整,会有利于渭河下游平槽过洪能力的恢复增大,渭河下游稳定3000 m~3/s平槽流量可能会提前出现并有所突破,将改善河槽的行洪输沙条件;水沙和河道条件的改善,会明显有利于汇流区和渭河口的河势稳定;古贤水库、东庄水库联合调度对潼关高程控制与渭河下游减淤治理具有重要的作用。     

三门峡库区潼关高程变化的分析

潼关位于黄河、渭河、北洛河汇合“卡口”处。潼关站1000米~3/秒相应的水位观习惯称为潼关高程,其变化对渭、洛河下游河道冲淤起着局部侵蚀基准的作用,直接影响渭河下游防洪与工农业生产,关系极为重大.潼关高程变化的影响因素十分复杂。它既受三门峡水库运用的影响,又受黄河、渭河来水来沙的影响。     

桃汛期潼关高程冲刷条件研究

通过1974年以来的实测资料,分析了三门峡水库运用水位、桃汛洪水情况、前期河床条件等与桃汛期潼关高程变化的关系,指出在目前的河床边界条件下,桃汛期潼关高程冲刷下降0．2m左右的条件为：潼关站洪峰流量为2500m^3／s,10d洪量为13亿m^3,三门峡水库起调水位为313m。     

潼关高程下降对渭河下游防洪的影响

潼关高程抬升引起渭河下游大量泥沙淤积，给防洪带来一系列问题。本文针对这一问题，通过对渭河下游河道40多年的大断面地形资料进行分析和计算，探讨了潼关高程与渭河下游泥沙冲淤的关系，并分析了典型断面的水位变化。结果表明，潼关高程与渭河下游泥沙冲淤密切相关，潼关高程下降后，渭河会产生溯源冲刷。在大水少沙情况下，近槽滩地也会受到冲刷，但是洪水漫滩后滩地会发生淤积，由于主槽面积增加，过洪能力增强，中小洪水防洪压力减小；但如果发生高含沙漫滩洪水，滩地淤积，漫滩洪水水位反而有所抬高，大洪水威胁依然存在。     

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。     

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     

“92.8”高含沙洪水在三门峡库区冲淤特性分析

1992年8月黄河中游部分地区降大到暴雨,黄、渭、北洛河出现高含沙洪峰,形成“92.8”洪水。洪水进入库区后,潼关以上河段发生淤积,黄河洪水倒灌渭河和北洛河,在渭河河口段形成拦门沙,洪水严重漫滩。潼关至三门峡库区段发生沿程冲刷与溯源冲刷,潼关高程下降,最大冲刷深达8m,经过回淤后还下降1.1m。     

对三门峡水库冲淤及潼关高程的几点看法

根据潼关高程控制及三门峡水库运用方式研究项目组的研究成果和三门峡水库2002年11月至2005年10月改变运用方式的原型试验，对潼美高程提出了几点看法。首先指出三门峡水库在1974—1985年12年内曾经处于淤积平衡，并强调了其相应的来水来沙及坝前水位的条件；后来平衡被破坏，主要是来水来沙变化所致。对近一年来三门峡水库汛期敞泄排沙的试验结果进行了较为深入的分析，指出三门峡水库经过一定流量冲刷后，即令再来大流量也难以冲刷的事实，充分说明了水库冲刷与淤积并不是完全可逆的。这个情况在研究三门峡运用方式时应引起注意。最后提及了数学模型对潼关高程研究的一点看法和对研究结果的一些见解。     

引江济渭工程对渭河下游河道冲淤及降低潼关高程作用的初步研究

采用一维泥沙数学模型计算与分析了引江济渭工程不同引水方案对渭河下游河道和潼三河段冲淤及降低潼关高程的作用。计算方案考虑了1981-1990年的丰水系列和1991-2000年的枯水系列两种水沙条件，汛期引水量分别为30亿m^3、50亿m^3和100亿m^3的不同引江济渭工程规模及5种引水量分配方式。分析结果表明，引江济渭工程的实施对渭河下游河道减淤和潼三河段冲刷及降低潼关高程将产生一定的作用，随着引水量的增加和分配方式的优化，作用将更加明显。当引水量为30亿m^3和50亿m^3、调蓄水库采用汛期月调节（引水量分配方式4）时，计算10年末渭河下游河道由累计性淤积转为累计性冲刷甚至年内冲刷。丰水系列下渭河下游河道淤积量可分别比无引江济渭工程情况减少1．4334亿m’和1．7034亿m’。潼关高程可分别下降约0．53m和0．97m；枯水系列下渭河下游河道淤积量可分别比无引江济渭工程情况减少1．3056亿m^3和2．0415亿矗，潼关高程可分别下降约0．83m和1．16m左右；丰水系列所需调蓄库容比枯水系列的大。相应于引水量为30亿矗和50亿m^3，丰水系列所需调蓄水库库容分别为4．42亿m^3和5．59亿m^2。     

桃汛期影响潼关高程升降的敏感性因子分析

从水沙条件和边界条件两个方面,逐项分析了桃汛期洪峰、沙量、水沙搭配以及桃汛期三门峡水库起调水位、前期潼关高程、河床泥沙颗粒组成、纵比降等对潼关高程升降产生的影响。结果表明:在目前边界条件下,要降低潼关高程,三门峡水库桃汛期起调水位应控制在313 m以下,桃汛洪峰流量在不超过小北干流平滩流量的情况情况下越大越好,沙量越小越有利于潼关高程的冲刷下降,含沙量不能太大且要与洪峰对应,在出库含沙量不能与洪峰同步的情况下,要控制好落水期排沙。     

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。