◎雷文青 張廣林 陳乃聯(lián)
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
(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