渭河下游近期河槽過洪能力分析

◎雷文青 張廣林 陳乃聯(lián)

1 渭河下游堤防情況

渭河綜合整治后，渭河下游現(xiàn)有干流防洪大堤265.42km(左岸138.32 km，右岸127.10km)。其中西安城區(qū)段堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇洪水，渭南城區(qū)段堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水，其余為50年一遇洪水防御標(biāo)準(zhǔn)，堤頂寬度均為20～50m。目前，渭河綜合整治堤防主體工程除部分支流河口交通橋外，堤防加寬加高土方工程全面完工，多數(shù)堤防路面已經(jīng)硬化，河道防洪能力顯著提高。

2 近年來河道水沙及沖淤情況

2.1 近年來河道水沙情況

2003年以來，渭河下游咸陽至臨潼區(qū)間和華縣以下區(qū)間，水量大幅度減少。2003年～2013年渭河下游臨潼水文站、華縣站年均水量分別為59.28億m3、56.51億m3，臨潼站比多年 (1961年～2002年)平均減少了10.7%，華縣比多年(1934年～2002年)平均減少了25.9%。

渭河下游洪峰流量減小，洪水場次減少，經(jīng)統(tǒng)計臨潼、華縣站近年來發(fā)生洪峰流量 1000m3/s以上、2000m3/s以上、3000m3/s以上場次洪水分別為：32次、14次，6次、34次，14次、4次。臨潼、華縣站只有2003年、2005年、2010年～2013年洪峰流量超過2000m3/s；發(fā)生最大洪水為2011年9月，臨潼、華縣站洪峰流量分別為5400m3/s、5050m3/s。根據(jù)有關(guān)資料分析，渭河下游水沙主要來源于咸陽以上及涇河、北洛河和南山支流，具有以下特點：

（1）水沙異源

渭河下游水量主要來自干流咸陽以上，沙量主要來自涇河。據(jù)1950年～2013年實測資料統(tǒng)計，華縣站年均水量67.55億m3,年均輸沙量3.104億t；咸陽站年均水沙量分別為42.39億m3、1.117億t，占華縣站水量和輸沙量的62.75%、35.99%；涇河張家山站平均水沙量分別為12.64億m3和2.080億t，占華縣站年水量和輸沙量的18.71%和67.01%。

（2）年內(nèi)分布不均

渭河下游水沙量年內(nèi)分配不均，主要集中于汛期。以華縣站為例，1950年～2013年汛期平均水沙量分別為41.85億m3和2.785億t，分別占年水沙總量的61.95%和89.72%。

（3）年際變化大

仍以華縣站為例，實測最大年水量為171.2億m3（1964年），最小年水量為19.40億m3（1997年），變幅8.8倍；實測最大年沙量為10.03億t（1964年），最小年沙量為0.408億t（2012年），變幅達(dá)24.58倍。

（4）近年來水沙量明顯減小

據(jù)統(tǒng)計，近年來（2001年～2013年）渭河（華縣站）年平均水沙量分別為51.76億m3和1.24億t，分別較1950年～1973年減少38.9%和71.8%，減沙幅度大于減水幅度。水沙條件的變化給工程建設(shè)和庫區(qū)防汛帶來了一系列新的問題。

2.2 渭河下游沖淤變化

1960年以后，渭河下游淤積嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計，1960年4月～2013年10月，渭河下游累計淤積泥沙10.881億m3，渭河下游累積淤積量過程見圖1，各時期各河段的沖淤情況見表1。

表1 渭河下游不同時期淤積量統(tǒng)計成果表(斷面法成果,以水文年計)淤積量：億m3

圖1 渭河下游累積淤積量

由圖1和表1可以看出，第一，渭河下游的淤積主要發(fā)生在1960年4月～1973年10月，該時期淤積泥沙10.075億 m3，占?xì)v年淤積總量的92.6%。1973年10月～2013年10月，淤積泥沙0.807億m3，占?xì)v年淤積總量的7.4%；其中1974年～1986年由于潼關(guān)高程下降，渭河下游總的表現(xiàn)為沖刷；1987年～2002年，渭河下游淤積泥沙3.379億m3，占?xì)v年淤積總量的31.1%；2002年10月以來，由于潼關(guān)高程下降及有利水沙，渭河下游河槽以沖刷為主，沖刷泥沙2.337億m3。第二，泥沙淤積的重心在渭淤26（臨潼）以下河段。1960年～2013年渭河下游淤積泥沙10.881億m3中，渭淤1～10淤積量占69.4%，渭淤10～渭淤26占33.9%；1974年～2013年渭河下游淤積泥沙0.807億m3中，渭淤1～10淤積量占114.6%，渭淤10～渭淤26占77.0%，渭淤26以上為沖刷。

2.3 各水文站斷面變化

臨潼水文站、華縣水文站2012年～2013年斷面變化見圖2、3?？梢钥闯觯号R潼站主槽右岸淤積、左岸沖刷，主流向左擺動，整體主槽面積變化不大；華縣站明顯淤槽刷岸，整體主槽過水面積變化不大。

2.4 各典型斷面沖淤變化

渭淤33斷面、渭淤17斷面、渭淤4斷面2012年～2013年斷面變化見圖4～6?？梢钥闯觯何加?3、渭淤4斷面總體上主槽沖淤變化不大，渭淤17斷面主槽淤積較為明顯。

圖2 2012年～2013年臨潼斷面圖

圖3 2012年～2013年華縣斷面圖

圖4 2012年～2013年渭淤33斷面圖

圖5 2012年～2013年渭淤17斷面圖

圖6 2012年～2013年渭淤4斷面圖

3 河槽過洪能力分析

3.1 水位～流量關(guān)系法推求典型斷面河槽過洪能力

根據(jù)2003年～2014年洪水資料分析典型斷面及水文站水位流量關(guān)系（見表2），結(jié)合斷面斷面沖淤可知，渭淤33斷面灘面高程為375.90m，河槽過洪能力為4000m3/s；臨潼站斷面灘面高程357.70m，相應(yīng)河槽過洪能力為3700m3/s；渭淤17斷面主槽略有淤積抬升，灘面高程347.81m，相應(yīng)的河槽過洪能力為3300m3/s；華縣站斷面灘面高程341.34m，相應(yīng)河槽過洪能力為3130m3/s；渭淤4斷面灘面高程335.4m，相應(yīng)河槽過洪能力為2800m3/s。

3.2 水力因子法推求典型斷面河槽過洪能力

通過對1974年～2013年渭淤17斷面、華縣站、渭淤4斷面平槽以上洪水及前一年汛后斷面資料的分析，統(tǒng)計了各斷面汛前平槽過洪能力與前一年汛后斷面水力因子的關(guān)系，見圖7～9。

圖中關(guān)系點據(jù)的資料范圍為1974年～2013年，比降按附近渭淤斷面的測時水位計算。據(jù)圖中關(guān)系，渭淤17斷面平槽過洪能力與前一年汛后水力因子關(guān)系為：

華縣站平槽過洪能力與前一年汛后水力因子關(guān)系為：

在上述關(guān)系中加入渭淤4斷面1976年、2003年～2013年點據(jù)后，得到綜合華縣站及渭淤4斷面的關(guān)系為：

依據(jù)2013年汛后各典型斷面實測成果，應(yīng)用曼寧公式按上述關(guān)系估算渭淤17、華縣站、渭淤4斷面2014年汛前的河槽過洪能力見表3。由水力因子法推求渭淤17、華縣站和渭淤4斷面平槽過洪 能 力 分 別 為 2860m3/s、3090m3/s、3400m3/s。

表2 各典型斷面及水文站水位流量關(guān)系

圖7 1974年以來渭淤17斷面各年汛后AR2/3 J1/2計算值與次年汛前過洪能力關(guān)系

圖8 1974年以來華縣站斷面各年汛后AR2/3 J1/2計算值與次年汛前過洪能力關(guān)系

圖9 1974年以來華縣站與渭淤4斷面各年汛后AR2/3J1/2計算值與次年汛前過洪能力關(guān)系

表3 近期汛前渭河下游河段平槽過洪能力

表4 渭河下游各典型斷面河槽過洪能力分析 單位:m3/s

根據(jù)曼寧公式計算和水位流量關(guān)系推算的河槽過洪能力結(jié)果對比，見表4。對比水位～流量關(guān)系法成果，除渭淤17斷面外，兩者相差較小，由于水位～流量關(guān)系法推求的河槽過洪能力一般準(zhǔn)確性較高，本次仍采用水位～流量關(guān)系法成果作為最終成果，水力因子法用于驗算復(fù)核。依此確定各斷面河槽過洪能力分別為：渭淤33斷面 3500m3/s，臨潼站 3700m3/s，渭淤17斷面 3300m3/s，華縣站 3100m3/s，渭淤4斷面2800m3/s。

3.3 現(xiàn)狀各河段河槽過洪能力分析

根據(jù)水文站與典型斷面河槽過洪能力分析成果，結(jié)合河段內(nèi)查勘河道情況，綜合確定近期渭河下游各河段河槽過洪能力為：咸陽河段3500m3/s，高陵、臨潼河段3700m3/s，臨渭區(qū)河段3300m3/s，華縣、大荔河段 3130m3/s，華陰河段2800m3/s。

4 結(jié)論

（1）2003年以來渭河來水來沙發(fā)生了一定變化，加之2006年以后三門峽水庫汛期1500m3/s流量以上洪水期敞泄運用，潼關(guān)高程較上世紀(jì)末期有所下降，河槽過洪能力有所擴(kuò)大。

（2）近年來洪水量級不大，下游河勢變化較小，中水河槽相對較為穩(wěn)定，“沖淤量不大、河勢變化較小，中水河槽與流路相對穩(wěn)定，主流河槽整體下切”是近期渭河下游河勢變化的顯著特點。

（3）根據(jù)水文站與典型斷面河槽過洪能力分析成果，結(jié)合河段內(nèi)查勘河道情況，綜合確定渭河下游各河段河槽過洪能力為：咸陽河段3500m3/s～4000m3/s，高陵、臨潼河段3500m3/s～3800m3/s，臨渭區(qū)河段3300m3/s，華縣、大荔河段 3100m3/s，華陰河段2800m3/s。陜西水利