渭河下游主要問題和治理對策建議

馮普林，劉偉娟

（1.陜西省江河水庫管理局，710018，西安；2.陜西省引漢濟渭工程建設(shè)有限公司，710100，西安）

一、渭河下游的主要問題

渭河是黃河第一大支流，自陜西咸陽隴海鐵路橋至河口208 km為下游河段。渭河下游是黃河中游多泥沙河流的匯聚地之一，也是三門峽建庫以來受水庫泥沙淤積影響最為嚴(yán)重的地區(qū)。隨著潼關(guān)高程的抬升，渭河下游泥沙淤積不斷發(fā)展，河床普遍抬升，河彎變動頻繁。為破解渭河生態(tài)環(huán)境問題，陜西省自2011年開始實施渭河全線綜合整治工程，通過加寬堤防、整治河灘、調(diào)度水量、綠化治污等措施，打造一條“洪暢、堤固、水清、岸綠、景美”的生態(tài)渭河。隨著渭河整治一期、二期建設(shè)陸續(xù)實施，“堤固、水清、岸綠、景美”目標(biāo)已初步實現(xiàn)。

1.問題根源

渭河下游問題的根源是三門峽水庫建成運用引起的泥沙淤積和潼關(guān)河床抬升問題。自建庫初至2017年汛后，渭河臨潼（渭淤26斷面）以下河段累積淤積泥沙11.961億m3，其中華縣 （渭淤10斷面）以下淤積8.663億m3，華縣以上淤積3.298億m3，分別占總淤積量的72.4%、27.6%。從淤積發(fā)生時間來看，華縣以下河段主要發(fā)生在1960年4月至1969年10月、1991年10月至2002年10月，淤積量分別是6.8721億m3、1.731 3億m3，分別占總淤積量的79.3%、20.0%；其中前一時段主要是三門峽水庫蓄水、滯洪和不當(dāng)運用造成的，伴隨有潼關(guān)河床高程的急劇抬升；后一時段主要是居高不下的潼關(guān)高程條件下渭河不利水沙加速淤積上延。臨潼至華縣河段情況類似，淤積主要發(fā)生在1960年4月至1973年10月、1991年10月至2002年10月，淤積量分別是3.068 5 億 m3、0.897 9 億 m3，分別占總淤積量的93.0%、27.2%；其中前一時段主要是三門峽水庫蓄水、滯洪和不當(dāng)運用造成的，伴隨有潼關(guān)河床高程的急劇抬升和降低；后一時段主要是居高不下的潼關(guān)高程條件下渭河不利水沙加速的淤積上延。大量泥沙淤積帶來了兩方面問題：一是河床抬升形成“懸河”，渭南以下河段堤防臨背差達(dá)2～4.5 m；二是河槽淤積萎縮，過洪能力銳減，河灣變動頻繁。

潼關(guān)及黃河、渭河、洛河匯流區(qū)河床是渭河下游的局部侵蝕基準(zhǔn)，其河床淤積抬升的定量指標(biāo)是潼關(guān)高程。2017年汛后潼關(guān)高程327.90 m，仍較建庫初期（323.40 m）抬升4.5 m。

居高不下的潼關(guān)高程和渭河尾閭段的現(xiàn)狀河道條件，使黃河洪水倒灌渭河或頂托渭河洪水、渭河洪水倒灌南山支流或頂托支流洪水等情況頻繁發(fā)生。如1981年6月22日，黃河潼關(guān)站洪峰流量1 980 m3/s，渭河華陰站形成倒灌流量-123 m3/s；渭河“03·8”洪水渭南以下南山支流全部發(fā)生洪水倒灌，最大倒灌長度達(dá)7.5 km。

一旦黃河、渭河、洛河匯流區(qū)出現(xiàn)不利水沙組合，就會引起渭河尾閭段的嚴(yán)重淤積甚至淤塞。1967年7月1日至10月31日，黃河龍門站出現(xiàn)10次洪峰流量5 000 m3/s以上洪水，日平均流量一直持續(xù)在2 000 m3/s以上，黃河洪水長時間倒灌渭河。在此期間，除7月初渭河出現(xiàn)3次洪峰流量2 000 m3/s以上洪水外，渭河、洛河共出現(xiàn)13次高含沙小洪水，洪峰流量均值僅272 m3/s，輸沙總量 1.75億t，洪水過程平均含沙量394 kg/m3。上述水沙情況造成渭河倉西—西陽8.8 km河槽淤塞。

一旦渭河下游出現(xiàn)大水大沙，就會有河床灘面大幅度淤積抬升和大洪災(zāi)風(fēng)險。歷史洪水調(diào)查資料顯示，在近175年的時間內(nèi)，渭河下游曾出現(xiàn)1843、1898、1933年等數(shù)次大洪水，華縣站洪峰流量分別為15 000 m3/s、11500m3/s和 8340m3/s。1933年 8月，涇河張家山站出現(xiàn)洪峰流量9 200 m3/s，1 2天洪量 15.7億 m3，輸沙量 10億 t，渭河華縣站分析洪峰流量8 340 m3/s；由于黃河、渭河洪水遭遇，黃河陜縣站洪峰流量 22000m3/s。 再以渭河“03·8”洪水為例，僅二華地區(qū)因渭河倒灌引起南山支流堤防決口造成的洪水淹沒面積就達(dá) 30.2萬畝 （約 2.01萬 hm2），最大淹沒水深4m，受災(zāi)人口35.19萬人，直接經(jīng)濟損失達(dá)23.21億元。

2.問題核心

渭河下游問題的核心是河槽的泄洪輸沙通道受阻、功能受損、恢復(fù)機制失衡。分析表明，歷史時期渭河下游“灘地是淤積的，淤積厚度下段（華縣附近）比上段 （咸陽及西安附近）較大，但淤積的絕對量不是很大”、河槽“沖淤變化不大”；三門峽建庫前渭河下游是沖淤相對平衡的，與潼關(guān)河床這一局部侵蝕基準(zhǔn)相應(yīng)，渭河華縣—潼關(guān)河段沒有富余挾沙能力；建庫后要維持相對平衡的動力比降，渭河華縣站斷面一般會隨著潼關(guān)河床變化而平行抬升或降低。

選取渭南（渭淤17斷面）、華縣（渭淤9斷面）河段典型斷面，分析其主槽過水面積變化情況。兩斷面2018年汛前灘唇高程347.7 m、340.6 m，相應(yīng) 主 槽過 水 面 積 2 823 m2、1 274 m2，與1960年初始斷面相比，灘唇高程分別抬升3.2 m、2.4 m，但相應(yīng)主槽過水面積僅占初始斷面82.5%、22.8%。

2018年汛期臨潼、華縣站的河槽過洪能力分別為 3 660 m3/s、3 000 m3/s，僅分別相當(dāng)于建庫前的73.2%、66.7%。據(jù)對三門峽水庫原型試驗期2002年11月至2015年10月華縣站水沙資料統(tǒng)計，該時期華縣站水庫運用年度年均水量 54.4億 m3、沙量0.988億t、平均含沙量18.1 kg/m3，僅分別占1960年9月至2015年10月均值的84.7%、35.3%、41.5%，屬平水特枯沙系列，該時期華縣站來沙系數(shù)0.105，僅占多年平均值的49.0%，水沙條件極為有利。另據(jù)對華縣站1974—2003年資料分析，發(fā)現(xiàn)華縣站平槽過洪能力與前4年年均流量成正比，與含沙量及汛前潼關(guān)高程成反比，說明原型試驗期水沙極為有利條件下潼關(guān)高程制約著華縣站平槽過洪能力進一步恢復(fù)。維持現(xiàn)狀潼關(guān)高程，一旦后續(xù)出現(xiàn)平水平沙或更為不利的水沙條件，華縣以下渭河尾閭段河槽的泄洪輸沙能力必然進一步降低甚至阻塞。居高不下的潼關(guān)高程是暢通渭河尾閭段河槽的根本性控制因子。

二、解決問題的關(guān)鍵

隨著渭河全線綜合整治的持續(xù)深入，陜西省內(nèi)引漢濟渭、涇河?xùn)|莊水庫等渭河系統(tǒng)治理建設(shè)工程陸續(xù)開工，渭河水生態(tài)文明程度將得到較大提升，暢通渭河下游泄洪輸沙通道已成為渭河綜合治理的短板和瓶頸。

根據(jù)渭河全線綜合整治后渭河下游灘區(qū)治理現(xiàn)狀，結(jié)合潼關(guān)以下庫區(qū)生態(tài)環(huán)境影響等，暢通渭河尾閭段河槽的控制指標(biāo)是：華縣站平槽過洪能力穩(wěn)定維持在4000m3/s左右，相應(yīng)主槽過水面積在1600m2以上，常遇洪水河道灘面不出現(xiàn)明顯抬升。據(jù)此借用2003年河槽沖刷展寬后主槽沖刷和1974年后相對沖淤平衡時段的平衡比降分析，相應(yīng)的潼關(guān)高程應(yīng)降低至325.4m。

三門峽水庫非汛期高水位運用會引起潼關(guān)以下河段尤其是潼關(guān)—古奪段泥沙淤積的增加，而潼關(guān)—古奪段泥沙淤積量的增加會引起潼關(guān)高程抬升；汛期的運用水位尤其是排沙水位越低、歷時越長，水庫溯源沖刷的強度越大、部位越偏向上游，潼關(guān)高程就會降低越多。在當(dāng)前入庫水沙條件無法人為控制的情況下，要降低潼關(guān)高程，必須調(diào)整三門峽水庫運用水位，使潼關(guān)—三門峽庫段非汛期淤積量小于汛期沖刷量，相應(yīng)非汛期潼關(guān)高程抬升值小于汛期潼關(guān)高程沖刷下降值。

三門峽水庫2003年非汛期進行的原型試驗和汛期的敞泄排沙試驗表明，調(diào)整三門峽水庫運用方式能有效降低潼關(guān)高程。2003年非汛期三門峽水庫按318 m水位控制運用，盡管非汛期平均運用水位315.59 m、潼關(guān)以下淤積0.840 1億m3，與20世紀(jì)90年代以來同期接近，但首次實現(xiàn)了非汛期潼關(guān)高程不抬升；2003年汛期黃河、渭河洪水期間三門峽水庫3次敞泄排沙，汛期潼關(guān)高程下降了0.88 m。三門峽水庫1969—1973年潼關(guān)站入庫水沙屬枯水平沙系列，非汛期平均蓄水位306.28 m，汛期一般為敞泄運用，壩前平均水位297.93 m，潼關(guān)高程在1969年汛后328.65 m的基礎(chǔ)上降低至1973年汛后的326.64 m。

據(jù)初步分析,當(dāng)潼關(guān)高程降低到325.4 m左右時，庫區(qū)將累計沖刷約6億～8億m3泥沙。按照小浪底水庫攔粗沙排細(xì)沙運用方式，三門峽水庫沖刷下泄的不到50%的粗顆粒泥沙可以淤積在小浪底水庫死庫容，而相當(dāng)數(shù)量細(xì)顆粒泥沙不需要小浪底水庫攔蓄，也不會對黃河下游造成淤積。

三、解決渭河下游問題的對策建議

1.調(diào)整三門峽水庫定位

調(diào)整三門峽水庫定位，實行汛期敞泄、非汛期低水頭發(fā)電運用，降低潼關(guān)高程至325.4 m以解放上游庫區(qū)。

小浪底水庫的建成并投入運用，大大提高了黃河下游防御洪水的標(biāo)準(zhǔn)，也減輕了三門峽水庫的負(fù)擔(dān)。一是“下大洪水”防洪任務(wù)可主要由小浪底水庫承擔(dān)；二是遇“上大洪水”時充分利用小浪底水庫的前提下由三門峽水庫參與湊泄控制運用；三是三門峽水庫原承擔(dān)的春灌及一般防凌任務(wù)交由小浪底水庫，為三門峽水庫運用方式調(diào)整提供了有利條件。

2002年9月，水利部成立了清華大學(xué)和相關(guān)各方參加的“潼關(guān)高程控制及三門峽水庫運用方式研究”工作組，研究三門峽水庫調(diào)度運用方式及控制潼關(guān)高程的多種方案。為配合項目研究，2002年11月起，三門峽水庫開展了非汛期最高水位控制在318 m的原型試驗。水利部推薦的調(diào)度方式為：非汛期最高運用水位不超過318m，平均水位不超過315 m；汛期敞泄；遇嚴(yán)重凌情、特大洪水和特殊情況時，不受此限制。運行5年后視結(jié)果再做調(diào)整。

在“上大洪水”來源區(qū)，《黃河古賢水利樞紐項目建議書》已通過了水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院復(fù)審，相關(guān)前期工作正在穩(wěn)步推進。通過古賢水庫分級控制防洪運用，可使P=0.1%頻率的洪水洪峰流量由38 500 m3/s減少到11 000 m3/s，可有效降低黃河小北干流洪水量級。涇河?xùn)|莊水利樞紐工程已開工建設(shè)，對渭河下游以涇河來水為主的100年一遇洪水，通過東莊水庫的調(diào)節(jié)，可削減至50年一遇。因此，在可預(yù)見的一段時期內(nèi)，三門峽水庫參與黃河下游 “上大洪水”湊泄控制運用的可能性微乎其微。

基于上述考慮，建議下決心調(diào)整三門峽水庫在黃河梯級開發(fā)中的定位，取消其防洪作用，保留低水頭徑流發(fā)電和局部生態(tài)改善功能；實行汛期敞泄、非汛期最高水位不超過315 m控制運用，遇嚴(yán)重凌情、特大洪水和特殊情況時，不受此限制；采取綜合措施，努力將潼關(guān)高程穩(wěn)定降低至325.4 m；徹底解放潼關(guān)以上庫區(qū)。

2.加強庫區(qū)河道監(jiān)測分析

加強渭河下游、黃河小北干流及潼關(guān)以下庫區(qū)河道監(jiān)測分析，及時實施穩(wěn)定灘岸的河道整治工程。三門峽水庫改變運用方式后，渭河下游等庫區(qū)必然出現(xiàn)河床下切，出現(xiàn)灘岸崩塌及河勢變動，需要加強原型監(jiān)測和資料收集分析，及時編制實施穩(wěn)定灘岸的河道整治工程。

3.妥善處理衍生問題

加強三門峽樞紐運行和庫周移民、供水、生態(tài)環(huán)境等影響的善后處理。三門峽水庫改變運用方式后，新增灘地及移民生產(chǎn)管理、灌溉及城市供水、局部濕地生態(tài)環(huán)境等問題可能出現(xiàn)，需要相關(guān)部門妥善處理。