汾河下游河道沖淤情況分析

范國鵬

（山西省汾河流域管理局，山西 太原 030002）

1 汾河概況

黃河的第二大支流汾河，干流全長716km。根據(jù)地形，義棠以下至出口下游段河道長378km，流域面積15526km2，占整個流域面積的39.5%。汾河兩岸泉水較多，土地肥沃，臨汾段和運城段是汾河下游重要組成部分，臨汾段北自霍州市王莊入境，南至侯馬市張王村出境，干流全長173.5km；運城段全長132.1km，上起新絳縣南梁，下至萬榮縣廟前。洪安澗河、澇河等支流在臨汾盆地北段匯人汾河，支流上建有曲亭、澇河、洰河3座中型水庫。

汾河下游屬于淤積型河道，常出現(xiàn)泥沙淤積，1998年汾河下游修建堤防之后，兩岸間淤積了不少泥沙，且淤積速度加快。由于河道工程管理和維修養(yǎng)護費用不足，堤防、護堤護岸壩垛、護坡、排退水涵閘等河道工程及附屬工程無法得到及時的修建和養(yǎng)護，導致工程在投入運行后，部分河段的行洪能力受到一定影響，出現(xiàn)暴雨、洪水災害時，河道防洪狀況令人堪憂。

2 汾河干流水沙特性

近些年，隨著汾河流域城鄉(xiāng)居民生活水平大幅度提升，用水需求不斷增多，河道內(nèi)水量逐漸變少，且由于干支流水庫的調(diào)蓄作用，影響到了下游的水沙關(guān)系。經(jīng)過比較分析干流沿程的水沙量可知，導致水沙量不斷上升的原因，主要來源于匯入汾河的大量支流。

趙城斷面1952—2010年多年平均水量是6.11億m3，多年平均沙量是1667萬t，汛期水量占據(jù)了全年的70.5%，沙量則占據(jù)了全年的93.5%。結(jié)合歷年的水量與沙量，可發(fā)現(xiàn)趙城斷面歷年水沙量呈現(xiàn)的都是逐次遞減的趨勢，且水量減少幅度比沙量更低。

河津斷面1964—2010年多年平均水量是8.04億m3，平均沙量是1096萬t，汛期水量占據(jù)了全年的61.3%，沙量則占據(jù)了全年的90.6%。結(jié)合歷年的水量與沙量，可發(fā)現(xiàn)河津斷面水沙量隨著年代逐漸遞減，且水量減少幅度比沙量更低。

結(jié)合以上水沙特性可知，近期各個時段的減水幅度要比減沙幅度低。

3 汾河河道淤積成因與對策

汾河流域處于半干旱的黃土高原。通過對汾河主要水文站建站以來的歷年實測資料可看出，半個世紀以來，汾河下游水沙系列的變化較大，變化主要體現(xiàn)在兩個方面：一是年徑流量與輸沙量大幅度降低；二是年最大洪峰流量下降速度明顯，洪水歷時則相對更長。之所以會出現(xiàn)這些變化，主要是引蓄水工程增加與枯水年份比例增大兩方面原因造成的。

一是，自20世紀50年代以來，汾河流域內(nèi)興建的水庫與引水灌溉工程數(shù)量越來越多，僅大中型水庫總控制面積便已占據(jù)汾河流域面積的30%以上，水庫對河道徑流與泥沙的調(diào)節(jié)起到了很大的影響。由于流域內(nèi)工農(nóng)業(yè)用水需求日益增長，大中型水庫及引水工程對徑流的攔蓄作用也相應(yīng)提升。

二是，從70年代后期，汾河流域枯水年份逐漸變長。通過對基本處于自然狀態(tài)的中小型流域水文測站的實測徑流統(tǒng)計，80年代年平均徑流量約為60年代的40%～70%。七八十年代汾河下游一度出現(xiàn)斷流，斷流時間與斷流段長度逐漸變長。水庫在調(diào)蓄較大范圍的暴雨洪水的同時，截留出大量泥沙。水庫群對洪水的調(diào)蓄作用反映在汾河下游，表現(xiàn)為河道洪水歷時延長以及洪峰流量降低。

結(jié)合汾河河道實際狀況，提升河道防洪標準，根據(jù)20年一遇標準，對現(xiàn)有堤防進行加高培厚等處理，下延至汾河入黃口，從而達到提高行洪能力的目的。通過降低河床、加固堤防，使其形成河道內(nèi)清淤、有效利用汾河自身水沙資源達到降淤、闊河與固堤等方式擴寬主槽，加強主槽泄洪能力。加強險工與控導工程，控導與險工工程都是汾河河道中極為關(guān)鍵的部位，在新建或是防護險工、控導工程時，可嘗試使用新工藝、新技術(shù)、新材料，力求把汾河堤防修建成高新技術(shù)工程。有效利用各種新技術(shù)挖河降淤，對于掉灘區(qū)出現(xiàn)的行洪障礙，要及時清除，確保河道過洪能力不受影響。

此外，采用各種非工程措施。利用“世界水日”等宣傳形式，加強對河道方面法律法規(guī)的宣傳，使人們?nèi)媪私夂拥腊踩\行以及防洪的重要性；通過信息化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以信息化方式管理河道，實現(xiàn)科技治河；同時，還應(yīng)建立完善的管理制度，規(guī)范河道管理制度，加強對河道的巡查力度，并強化對建設(shè)項目程序的日常管理與督察，以便能及時發(fā)現(xiàn)并上報、解決問題。

4 來水來沙預測

結(jié)合趙城、柴莊以及河津水文站的實測水沙資料，對相鄰之間各站的年沙量與年水量關(guān)系進行了點繪，再通過對水量相關(guān)方程（W上站=K1W下站+C1）與沙量相關(guān)方程（WS上站=K2WS下站+C2）的計算，算出其相關(guān)關(guān)系。各相鄰斷面之間的年沙量與年水量的相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 汾河下游河段相鄰水文站水量與沙量相關(guān)關(guān)系參數(shù)

通過對河津站和柴莊站年水量與年沙量的相關(guān)關(guān)系分析，建立了河津斷面的月水量與月沙量的相關(guān)關(guān)系，在當前平均水沙量的基礎(chǔ)上，結(jié)合分別縮小水利水保措施新增加的減水量及減沙量數(shù)據(jù)，最終可預測出2020年的平均年輸沙量。計算結(jié)果見表2。

表2 2020年平均年各站來水量與水沙量

5 沖淤預測

目前，還未對汾河干流大斷面進行系統(tǒng)的實際測量，因此這方面的資料比較少，加之汾河支流數(shù)量較多，且多半支流并未設(shè)水文站，若靠沙量平衡法計算河道沖淤量難度很大。因此，僅就水文站實測斷面沖淤厚度進行計算。經(jīng)過對趙城、柴莊以及河津水文站1965—2009年的實測斷面資料的查閱分析，算出水文站各斷面不同年代沖淤變化參數(shù)。具體見表3。

表3 各斷面不同時段內(nèi)沖淤變化參數(shù)

結(jié)合趙城、柴莊以及河津3站2020年平均來水量與來沙量，去掉河道受已建水庫蓄水攔沙造成的影響；以10年平均滑動速度測出各站的實際水沙量，以其中最接近設(shè)計平均來水量與來沙量的實測系列為代表；將與之對應(yīng)水文站斷面年平均沖淤面積和厚度，作為規(guī)劃期年平均沖淤面積和厚度。推算出趙城的沖淤面積、計算寬度、淤積厚度分別是5.37m2、246m、0.022m；柴莊的沖淤面積、計算寬度、淤積厚度分別是3.62m2、228m、0.016m；河津的沖淤面積、計算寬度、淤積厚度分別是22.69m2、530m、0.043m。

6 結(jié)語

因汾河下游屬于淤積型河道，又是水庫較多的特殊河段，不能很好地控制流域來水量與來沙量，無法準確算出河道的沖淤量，很難對沖淤量進行較為精確的預測。針對汾河下游河道的淤積情況，分析河道淤積成因，探討了汾河干流水沙特性以及對來水來沙預測，通過對趙城、柴莊以及河津3個水文站年平均淤積厚度的分析與計算，對其沖淤面積、計算寬度、淤積厚度進行了預測。

［1］尹立生，王宏圖，趙克梅，等.汾河下游王莊──柴莊河道特性及河床演變分析［J］.山西水利科技，1996，03：15-21.

［2］范國燕.汾河下游河道特性及治理措施淺議［J］.山西水利，2011，06：19-20.

［3］王兵.汾河下游河道存在問題及治理對策［J］.山西水利，2004，04：44-45.