黄河小北干流近期河道冲淤演变及其影响

1、黄河小北干流近期河道冲淤演变及其影响薛选世黄河小北干流河道全长132.5km，宽318km，平面形态呈哑铃状，河道纵比降上陡下缓，为36，河床宽浅，水流散乱，主流摆动不定，沿程有渭河、涺水河、汾河、涑水河等支流汇入，为典型的堆积游荡性河道。1、近期水沙变化分析黄河小北干流河段的水沙主要来自龙门水文站以上,来水来沙异源, 水沙量年际年内分布不均，水少沙多，水沙不平衡，含沙量高。近年来，由于黄河流域的降雨偏少、工农业用水增加、水库调节及水土保持的减水减沙作用等，使黄河小北干流来水来沙发生了较大变化，主要呈现以下特点：11来水来沙不断减少据有关资料统计，19192005年，黄河小北干流龙门水文站多年

2、平均来水来沙分别为289.6亿m3、8.582亿t，其中汛期(710月)来水来沙分别为163.4亿m3、7.511亿t。多年平均含沙量29.6 kg/m3，最大含沙量1040 kg/m3。1986年以后，进入黄河小北干流的水沙量大幅度减少，19871995年来水来沙分别比19191986年减少30.3%、41.1%；其中汛期减少幅度更大，分别减少48.5%、43.9%；非汛期来水来沙分别为126.1亿m3、0.921亿t，与19191986年平均值（132.8亿m3、1.152亿t）接近。1995年以后，来水来沙减少更多，黄河干流进入了枯水枯沙期，19962005年来水来沙分别比1919198

3、6年减少48.9%、68.8%；其中汛期来水来沙减少幅度更大，分别减少65.5%、72.3%；非汛期来水来沙分别为98.50亿m3、0.662亿t，比19191986年减少25.8%、42.5%。12 水沙量年内分配发生了新的变化，水沙条件更为不利1986年10月15日，龙羊峡、刘家峡水库联合运用以来，进入黄河小北干流河段水沙量的年内分配发生了较大的变化。汛期水沙量占年总量的百分数分别较1987年前减少了13.5和7.2，减水幅度大于减沙幅度。1990年以来，减水幅度进一步加大，年平均汛期水沙量占年总量的比例分别较1987年以前减少了14.2和8.7。近年来，该河段汛期小水流量对应的水量占汛期

4、总水量的比例显著增加，大中水流量对应水量的比例明显减少，汛期日均流量小于1000m3/s水量占汛期总量的比例较1987年前增加了29.2；大于3000m3/s的比例减小了16.9；大于1000m3/s而小于3000m3/s的比例减小了12.3。与此同时，近年来，汛期进入该河段小流量挟带的沙量明显增加。如小于1000m3/s流量挟带的沙量占汛期总沙量的比例较1987年前增加了44.7；大于3000m3/s挟带沙量占汛期总沙量的比例减小了38.1；10003000m3/s挟带的沙量变化不大。1950年7月1987年6月，该河段来沙系数为0.010， 1987年7月1997年6月为0.012，199

5、0年7月1997年6月为0.014，来沙系数逐时期增大，水沙条件更为不利。13大流量出现机遇明显减少，小流量出现机遇明显增加黄河龙门站1950年1985年汛期大于2000m3/s流量出现天数平均40天、大于1000m3/s流量出现天数平均为90天， 1986年2002年汛期大于2000m3/s流量出现天数平均每年汛期为6天，大于1000m3/s流量出现天数平均为30天，大流量出现机遇明显减少，小流量出现机遇明显增加。14泥沙组成发生了新的变化141汛期来沙量及各分组泥沙量都大量减少黄河龙门、潼关站1986年后年均沙量比1968年前分别减少50%、46%。1986年后龙门细泥沙（d<0.0

6、25mm）、中泥沙（0.025mm<D<0.05MM）、粗泥沙的年均沙量分别比1968年前减少38%、57%、72%；潼关减幅为40%、51%和60%。粗泥沙减少最多，中泥沙次之，细泥沙最少。142粗泥沙比例相对减少，细泥沙比例相对增加各分组沙量的不均匀减少造成泥沙组成发生变化。龙门站中泥沙占全沙比例变化较小，细泥沙增加较多，由1968年前的占44%增加到近60%，粗泥沙减少较多，由28%减少到仅仅16%；潼关细泥沙占全沙的比例同样增加，由54%增加到61%，中泥沙、粗泥沙的比例减少值相差不大。黄河中游干流汛期不同时期各分组沙量多年平均值表站 名时 期沙 量(亿t)占全沙比例（%）

7、全沙细沙中沙粗沙细沙中沙粗沙龙 门1960196810.1934.5412.8212.831442828196919866.1482.8961.6481.604472726198719964.8322.8191.2240.789592516潼 关1961196812.7456.9223.5182.305542818196919869.0725.1802.3521.540572617198719966.7734.1401.7180.915612514143泥沙中值粒径均有所减小，来沙细化19601995年，黄河龙门、潼关站汛期中值粒径d50都明显变小，其中龙门变化最大，减少近0.01mm。而中游

8、各主要粗泥沙产沙支流的多年平均中值粒径d50也都减小了，尤其进入90年代以后，来沙细化十分显著。黄河中游干支流主要控制站汛期中值粒径d50变化表(单位：mm)时期中值粒径d50时期中值粒径d50龙门潼关孤山川窟野河无定河196019680.0290.023196619690.0260.0540.036196919860.0270.021197019790.0410.0500.036198719950.01950.019198019890.0310.0480.033199019950.0260.029196019950.0280.022196619950.0330.0520.034144泥沙组成

9、规律也发生了变化该河段来沙量越大，粗泥沙比例越高，来沙量越小，细沙比例越高，78月份的泥沙较910月稍细。这是由于78月为流域面上来沙，而910月来沙部分为河道冲刷补给。2、黄河小北干流近期河道冲淤变化分析黄河小北干流在自然条件下汛期多为淤积，非汛期一般发生冲刷。近年来，由于黄河小北干流水沙条件更为不利，使河道淤积加剧，淤积主要集中于平水丰沙、含沙量相对较高的年份，主河槽淤积增加，滩地淤积减少，纵向淤积分布由溯源淤积变为沿程淤积。 21水沙条件更为不利，河道淤积加剧黄河小北干流为堆积性河道。三门峡建库前，该河段淤积量在0.51.5亿t之间变化；三门峡水库建库后，1960年9月至2003年10月

10、，该河段共淤积泥沙25.134亿m3，年均淤积约0.59亿m3，且淤积还在不断发展。三门峡建库后的1960年9月1962年3月，受水库淤积上延的影响，导致潼关高程淤积抬高，黄河小北干流河段淤积泥沙达3.274亿m3，黄淤4145断面淤积最为严重。1962年4月1973年10月，为了减轻三门峡库区的淤积，对水库枢纽泄流建筑物进行了两次大改建，但由于前期淤积较多，而此间又发生了1964年、1966年、1967年、1970年等几个丰水丰沙年份，加上刘家峡水库1968年10月投入运用，改变了水沙条件，使该河段淤积泥沙达15.268亿m3，黄淤4550断面淤积最为严重。1973年10月1986年10月，

11、由于三门峡水库采用蓄清排浑的运用方式以及有利的来水来沙条件，1977年又连续发生两次“揭河底”冲刷。因而，该河段仅淤积泥沙0.093亿m3，冲淤基本平衡。1986年10月1990年10月，由于黄河上游龙羊峡水库投入运用，龙、刘两库联合运用等因素的影响，黄河水量特别是汛期水量和大流量出现的机率大幅度减少，中小流量出现的历时加长，含沙量增加，水沙更为不协调，河道淤积增加，该河段淤积泥沙2.423亿m3。淤积主要集中在黄淤4554断面及黄淤6268断面，占全河段同期淤积总量的68.8%。1990年10月2004年10月，由于黄河流域降水减少，工农业用水不断增加，汛期来水量显著减少，非汛期来水量变化不

12、大，来沙系数增大，加剧了河道淤积，该河段淤积泥沙4.004亿m3，年平均淤积量为0.31亿m3，为1973年2004年，淤积仍主要集中在黄淤4554断面及黄淤6268断面，占全河段同期淤积总量的61.8%。22汛期多为淤积，非汛期一般发生冲刷黄河小北干流在自然条件下汛期多为淤积，非汛期一般发生冲刷，汛期淤积量随含沙量的增大而增加，非汛期冲刷量随龙门站来水量的增大而增大。 19742003年，黄河小北干流河段汛期年均淤积0.6456亿m3，其中19741986年由于水沙条件有利,该河段基本冲淤平衡，汛期年均淤积0.4779亿m3: 19871998年汛期淤积最为严重，共淤积了11.04亿m3，汛

13、期年均淤积0.92亿m3。据有关资料统计分析,19871995年汛期（710月）年平均径流量95.2亿m3，仅为19192005年汛期年平均径流量163.4亿m3的58.3%,但19871995年汛期年平均含沙量却高达50.8m3/kg,比19192005年汛期年平均含沙量46.0m3/kg还高: 19992003年进入枯水枯沙期,该河段汛期淤积了2.11亿m3，汛期年均淤积0.4229亿m3。黄河小北干流河段冲淤量统计表（单位：亿m3）时段项目非汛期汛期年19741986总量-6.176.210.04年均冲淤量-0.47500.47790.002919871998总量-4.2711.046.

14、78年均冲淤量-0.35540.92000.564619992003总量-2.392.11-0.28年均冲淤量-0.47820.4229-0.055419742003总量-12.8319.376.54年均冲淤量-0.42770.64560.2179非汛期，黄河小北干流多年平均冲刷0.4277亿m3，冲刷量最多的是19751976年非汛期，冲刷量达1.1亿m3；一般年份冲刷量为0.20.5亿m3，个别年份也会发生淤积，但淤积量不大。1987年以来，黄淤50断面以下冲刷量减少，而上段冲刷量增加，特别是1999年以后从上向下冲刷量沿程减少的特点更加明显。黄河小北干流不同时段非汛期冲淤量分布表（单位：

15、亿m3）时段黄淤4145黄淤4550黄淤5059黄淤596819741986-0.0562 -0.1307 -0.1529 -0.1351 19871998-0.0185 -0.0328 -0.1486 -0.1556 19992003-0.0354 -0.0667 -0.1692 -0.2069 23淤积主要集中于平水丰沙、含沙量相对较高的年份近年来，该河段的淤积主要集中于平水丰沙、含沙量相对较高的年份。如1988年和1994年，年平均水沙量及含沙量分别为253.4亿m3、9.678亿t、38.2kg/ m3和241.6亿m3、8.570亿t、35.5kg/ m3，年平均淤积量分别为1.72

16、4亿m3和1.075亿m3，这两年淤积量占1987年2002年总淤积量的44.9。黄河小北干流河段近期水沙量及冲淤量表年份水量（亿m3）沙量（亿t）含沙量（kg/ m3）淤积量（亿m3）1987151.12.71418.00.2551988253.49.67838.21.72419893456.14317.8-0.3011990243.95.38722.10.3591991151.92.8819.00.7911992209.36.4530.80.6321993225.23.3815.0-0.0931994241.68.5735.51.0751995230.27.6433.20.45619961

17、85.77.9843.00.6821997146.33.0921.20.8861998162.94.1325.4-0.5271999184.62.2912.4-0.1072000145.31.9613.50.3412001158.03.0919.50.2902002133.32.6720.0-0.271平均198.04.8824.60.39024主河槽淤积增加，滩地淤积减少汛期，该河段的淤积主要发生在几次沙量较大的洪水。如果洪水的含沙量不是很大，则洪水漫滩时，滩地淤积，主槽发生冲刷；如果洪水的含沙量很高(“揭河底”情况例外),则主槽和滩地均发生淤积,大水过后，水流归槽，主槽淤积。滩地和主槽的这

18、种相互调整和转化，形成了该河段滩、槽同步抬高的趋势。如果高含沙洪水发生“揭河底”冲刷，则主槽强烈冲刷，滩地大量淤积，淤滩刷槽，形成高滩深槽。近年来，由于进入该河段漫滩洪水发生的机遇明显减少,加之多年未产生“揭河底”冲刷，滩地淤积明显减少，淤积量占全断面淤积量的比例由1968年1982年的72.8减少为59.5，主河槽淤积显著增加，淤积量占全断面的比例由1968年1982年的27.2增加到40.5，从而导致该河段的滩槽高差减小，主河槽萎缩，过洪能力降低。 25纵向淤积分布发生变化，由溯源淤积变为沿程淤积1960年4月1973年10月，该河段的淤积主要集中于黄淤41-50断面的三门峡水库变动回水区

19、，占全河段淤积量的57.2%，其次为黄淤5968断面、黄淤5059断面；1973年10月1986年10月，淤积主要集中于黄淤5059断面，黄淤5968断面淤积较少，黄淤4150断面发生冲刷。近年来，淤积主要集中在黄淤5968断面，占全河段淤积量的48.7%，其次为黄淤5059断面、黄淤4150断面，淤积形式也由溯源淤积变为沿程淤积，其主要原因是三门峡水库两次改建和采用“蓄清排浑”运用方式以后，潼关高程下降，其淤积分配形式已由受来水来沙条件和潼关高程的共同作用，变为主要受来水来沙条件的影响。三门峡水库建库后黄河小北干流河段淤积量分布表(单位：亿m3）时 段黄淤4150黄淤5059黄淤5968全河

20、段1960.041973.1010.6023.7564.18518.5431973.101986.10-0.6420.6570.0780.0931986.102003.101.641.6973.1626.4991960.92003.1011.5996.1107.42525.134近年来，黄河小北干流河段上段平均淤积厚度约1.4m，中段平均淤积厚度约1.0m，下段平均淤积厚度约为0.6m，上段平均淤积厚度是下段的2倍多，其结果使得该河段河床纵比降增加，河床纵剖面变陡。26不同的来水来沙条件，塑造不同的河床形态由于水沙条件的不同变化，导致河床不断发生冲淤变化，从而使河床比降和断面形态都随之进行调整

21、。当冲刷时，由于横向环流的作用，促使泥沙横向运动，原有河漫滩遭到旁蚀、坍塌，使河曲发展，平面呈现弯曲性河道。当淤积时，往往旧河槽被淤平，又拓出新河槽，形成河道迁徙。特别是大水大沙时，具有很强的造床能力，裁弯、抹尖作用强，将使河势发生大幅度的摆动，如1933、1940、1953、1959、1964、1966、1967及1977年等。若遇高含沙洪水产生“揭河底”冲刷，河势将产生较大变化，往往塑造新的河槽。如1977年，该河段相继发生了两次“揭河底”冲刷，河槽下切了46m，滩地淤高了12m，河槽变窄深，河相系数显著减小。一般情况下，在“揭河底”冲刷前，由于河道淤积严重，河床宽浅，水流散乱，河势摆动较

22、频繁。在产生“揭河底”冲刷后，形成一定的滩槽高差，之后，如遇一般水沙年份，河势一般不会产生大的摆动。近年来，由于水沙条件更为不利，淤积加剧，河床趋于宽浅，河相系数增大，各河段的河相系数已接近“揭河底”前1976年6月的数值。黄河小北干流不同河段典型年河相系数表河段1977.61977.101981.101984.101987.61997.6黄淤414521.015.718.625.024.122.6黄淤455354.426.540.450.147.650.8黄淤535956.516.136.146.845.555.5黄淤596464.410.842.854.556.165.2黄淤646876.

23、98.723.338.047.058.3总之，黄河小北干流河段冲淤演变的基本规律是：随着来水来沙条件的变化，河床调整存在一个往复性演变过程。在一定的河床边界条件下，经过高含沙洪水产生“揭河底”冲刷，主槽强烈冲刷，滩地大量淤积，淤滩刷槽，滩槽高差增大，形成高滩深槽，河道在平面上大幅度摆动，河势趋于归顺，一般洪水漫滩机会减少，削峰滞洪能力减小。自1950年以来，黄河小北干流河段共发生了9次“揭河底”，冲刷深度一般为24m，最深达9m（1970年8月）。 “揭河底”冲刷后，河床又回淤抬高，短则当年就回淤，长则需23年，河槽变宽浅，水流散乱，河势游荡摆动，河槽平滩流量和输沙能力降低，洪峰漫滩机会增大，

24、削峰滞洪率增大，当河床调整达到临界状态时，在适宜的来水来沙情况下，再次发生“揭河底”冲刷现象。这一周期性循环和河道往复性演变，孕育了该河段由淤积强烈冲刷淤积的周期性变化，但河床总的趋势是淤积抬高的。这是该河段河床冲淤演变的基本规律。3、河床冲淤变化的影响近年来，由于水少沙多，水沙不协调，黄河小北干流河道淤积加剧，使河床不断淤积抬高，主河槽萎缩，滩槽高差减小，平滩流量和过洪能力降低，洪水位不断升高，洪水削峰率增大，洪水漫滩机率增加，工程临背差加大，滩地盐碱化严重，河势游荡加剧，冲滩塌岸严重，小水大险时有发生，潼关高程居高不下，严重影响防洪、防凌安全和河流健康。31主河槽萎缩，过洪能力降低由于河道

25、淤积加剧，使滩槽高差减小，主河槽萎缩，过洪能力不断降低，洪水漫滩机率增加。据有关资料分析，19641986年黄河小北干流河段多年平均平滩流量为60009000m3/s。1986年以来，受上游水沙条件的变化，平滩流量明显降低，19862001年平滩流量多在30006000m3/s，个别河段的平滩流量减小至2000m3/s左右。2005年汛后，黄河小北干流河段的平滩流量大部分在26003500m3/s，个别河段为4000m3/s左右，有的河段仅2000m3/s左右，2005年黄河小北干流不同河段平滩流量表河 段平滩流量(m3/s)备 注黄淤686435004000黄淤645926003500黄淤6

26、3、黄淤62断面平滩流量分别2600m3/s和2000m3/s。黄淤595427003500黄淤545028003500黄淤504530003500黄淤47断面平滩流量2000m3/s。黄淤454124003500汇淤6断面的平滩流量在2400 m3/s，汇淤4断面的平滩流量约2000 m3/s。32洪水位不断抬高，洪水削峰率增大近年来, 黄河小北干流河道淤积，河床抬高，使同量级洪水位不断抬高。如1994年8月黄河龙门站10600 m3/s的洪水与1988年龙门站10200 m3/s的洪水相近，但右岸桥南、榆林、新兴、华原、牛毛湾等工程的相应洪水位却分别抬高0.77 m、1.07 m、0.47

27、m、0.86m、0.59m，左岸大石嘴、庙前、城西工程的相应洪水位分别抬高2.10m、0.54m和0.21m。根据1950年以来黄河龙门站10000m3/s以上的多场洪水分析，黄河小北干流洪水削峰率主要与三门峡水库运用、河道淤积情况、洪峰大小、峰型胖瘦、平滩流量大小、漫滩程度、含沙量大小以及是否产生揭河底等因素相关。一般情况下，河道淤积越严重、龙门洪峰越大、平滩流量越大，削峰率越大；反之则削峰率越小。据有关资料统计分析，1950年1959年三门峡建库前，黄河龙门站1310016400m3/s洪水的削峰率在12.9%29.2%之间,平均削峰率为23.4%; 1960年1973年三门峡建库后，河道

28、淤积严重， 黄河龙门站1090021000m3/s洪水的削峰率为22%60.4%,平均削峰率达44.6%;1974年1986年三门峡水库实行“蓄清排浑”运用，水沙条件较为有利，黄河小北干流相继发生了两次“揭河底”冲刷，黄河龙门站1060014500m3/s洪水的削峰率为8.7%34.2%,平均削峰率仅17.5%;1987年2006年黄河上游龙羊峡水库投入运用，来水量大幅度减少，水沙更为不协调，河道淤积加剧，削峰率增大，黄河龙门站1020011100m3/s洪水的削峰率为26.9%35.6%,平均削峰率达31.6%。33工程临背差加大，滩地盐碱化严重由于河床不断淤积抬高，使工程临背差随之加大，现

29、临背差多在1.50m以上，最大达3.35m，出现悬河之势。右岸的朝邑滩、新民滩临背差已在2m以上，华原段达3m左右，造成滩区地下水位上升，沼泽盐碱化日趋严重。华原至朝邑20万亩可耕滩地，已沼泽、盐碱化10.9万亩，其中明水面积近万亩，左岸的尊村滩、西范滩、连伯滩临背差12 m，沼泽面积近十万亩；有的变成白茫茫的不毛之地，有的仅能生长单一的碱蓬草，大片滩地荒芜。34河势变化无常，主流摆动不定，各种灾害加重黄河小北干流河段泥沙淤积不断加剧，河床冲淤变化剧烈，使河势变化无常，主流摆动不定，冲滩塌岸严重，直接危及沿河铁路、公路、渡口、村庄等安全。据不完全统计，两岸近十年塌滩塌岸总长度为52.76km，

30、塌宽一般为1001000m，塌毁耕地面积为9.11万亩。右岸的韩城市下林皋、李村一带近几年塌滩较为严重，塌宽在10001500m。 近年来，合阳县的岔峪口、潼关县的潼河口一带滩岸仍不断坍塌。近年来，因河道淤积严重，沙洲密布，汊流丛生，多股水流屡见不鲜，往往出现横河、斜河，冲击淘刷严重，使小水大险不断发生。如2001年9月3日24日，黄河龙门站流量仅为3681130m3/s，黄河主流在合阳榆林护村工程与榆林下延工程之间形成斜河，不断坐湾淘刷，使其间长500m的滩岸接连溃退270多m，榆林下延工程上坝路坍塌长160余m，损失严重。近年来，该河段的严重淤积导致河道排凌能力明显下降，凌灾不断发生。1996年