4河床演变及泥沙冲淤分析项目可行性研究报告

1 4 河床演变及泥沙冲淤分析 段特性 渭河是黄河最大的一级支流，发源于甘肃省渭源县鸟鼠山，自西向东横跨甘肃、宁夏、陕西三省（区），于潼关注入黄河。主河道全长 818域总面积 家村至咸阳陇海铁路桥全长 171划分为中游段。 咸阳城区河段从上游吕村至陇海铁路桥全长 面形态比较顺直，河宽约450 760m。河道纵坡较缓，比降为 岸坎北高南低，其中南岸坎高 2 3m，系粘土、壤土岸质；北岸坎高 3 4m，上部为壤土，下部由粘土组成，抗冲力强，历史上该 河段河势变化不大。后经多年治理，现主河槽单一，平面摆动进一步减小，河势也较为顺直。 1965 年进行渭河流域规划时，对此段河道平面形态指标进行过分析， 1999 年进行渭河中游干流防洪工程可行性研究时，进行了复核，两次比较成果见表 4 1。 表 4 1 渭河中游咸阳城区段河弯平面形态指标比较表 年份 弯道半径 （ m） 中心角 （度） 过渡段长 （ m） 弯道摆幅 （ m） 弯道纵距 （ m） 1965 790 72 1999 1743 41 930 2200 10460 由表 4 1 可以看出，经过多年 治理，该河段现状 1999 年比 1965 年河道的曲率半径增大，中心角减小，过渡段和弯道纵距相应加长，河道形态趋于平顺，对行洪更加有利。 该河段河床多为细沙、粗沙组成，洪水中泥沙含量较大，颗粒甚细。从长时段来看，河床冲淤基本平衡，而 2003 年汛期连续发生 5 次较大洪水，河槽较前出现明显的冲刷。历史上该河段相对稳定，俗称“咸阳”十里峡。 该河段内已建有西宝高速公路桥、西兰一号、二号公路桥和陇海铁路桥组。咸阳水文站位于一号公路桥上游约 120m 处。 按照 2001 年水利部审查通过的陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告 ，渭河咸阳城区段堤防间距不小于 600m，北岸堤防洪水标准为 100 年一遇，南岸堤防洪水标准为 50 年一遇。目前，北岸堤防建设已基本完成，南岸堤防正在建设之中。 渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 2 水来沙分析 沙概况 渭河是一条多泥沙河流。从总体看，渭河中游段输沙基本处于动平衡状态，但年际之间的变化较为悬殊。 咸阳水文站为本次设计依据站，其 多年平均 悬移质输沙量为 吨，最大输沙量为 吨，发生在 1973 年，最小为 吨，发生在 1997 年，最大值是最小值的 65 倍。根据该站实测资料，统计分析 1934 2001年历 年径流量、输沙量见表 4 2，水沙特征值见表 4 3 及图 4 1。多年平均悬移质泥沙颗粒级配见表 4 4。 表 4 2 咸阳站历年径流量及输沙量表 年份 年径流量 (亿 年输沙量 (万 t) 年份 年径流量 (亿 年输沙量 (万 t) 年份 年径流量 (亿 年输沙量 (万 t) 1934 5585 1958 1444 1982 816 1935 3825 1959 7878 1983 704 1936 1270 1960 2554 1984 2522 1937 3088 1961 2772 1985 925 1938 294 1962 4570 1986 276 1939 193 1963 2741 1987 320 1940 3768 1964 0199 1988 0277 1941 4844 1965 3655 1989 582 1942 185 1966 2797 1990 641 1943 5705 1967 5103 1991 881 1944 6352 1968 6721 1992 2856 1945 7017 1969 1731 1993 959 1946 5986 1970 1536 1994 673 1947 4248 1971 550 1995 381 1948 0119 1972 992 1996 147 1949 4620 1973 8789 1997 00 1950 2551 1974 271 1998 780 1951 702 1975 618 1999 799 1952 0559 1976 791 2000 809 1953 278 1977 7502 2001 48 1954 7405 1978 34 16998 多年平均 3360 1955 6588 1979 001 最大 8789 1956 0460 1980 1953 最小 00 1957 821 1981 2993 3 表 4 3 咸阳站水沙特征值表 项目 特征值 备注 最大洪峰流量 (m3/s) 7220 (1954年 8月 18 日 ) 多年平均流量 (m3/s) 148 多年平均径流量 (亿 其中： 6 10月份平 均径流量 (亿 7 9月份平均径流量 (亿 多年平均含沙量 (kg/最大含沙量 (kg/729 (1968年 8月 3日 ) 多年平均悬移质输沙量 (万吨 ) 13360 其中： 6 10月平均悬移质输沙量 (万吨 ) 12404 7 9月平均悬移质输沙量 (万吨 ) 10697 0 . 0 02 0 . 0 04 0 . 0 06 0 . 0 08 0 . 0 01 0 0 . 0 01 2 0 . 0 019341938194219461950195419581962196619701974197819821986199019941998年份年径流量(m3/s)050001000015000200002500030000350004000045000年输沙量(万吨）年径流量年输沙量图 4 1 咸阳站年径流量及年输沙量过程线图 表 4 4 咸阳站悬移质泥沙颗粒级配表 粒径（ 中数 粒径 平均 粒径 小于某粒径沙 重百分数（ %） 00 河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 4 对咸阳站不同年代的径流量及输沙量进行分析，结果表明： 50 年代为中水中沙年， 60 年代为丰水丰沙年， 70 年代为少水少沙年， 80 年代为中水少沙年，进入 90年代以后，水沙均偏少，但水量偏少的程度要更大一些。详见表 4 5。渭河干流天水北道 咸阳段为中游以上河段的主要 产水区，其中北道以上河段为主要产沙区。 流域水沙变化是气候和人类活动共同作用的结果，在 1970 1995 年期间，咸阳站以上人类活动对径流、泥沙的影响作用很大，是水沙变化的主要影响因素。而近十年来，气候因素对径流和泥沙的的影响程度较大。 80 年代人类活动减水减沙效益最为明显，水利水保工程措施减水减沙作用较显著。随着人们环境意识的增强和水保治理力度的加大，渭河上中游有来水来沙呈逐年减少的趋势。 表 4 5 咸阳站径流量及输沙量分年代统计表 年份 径流量（亿 输沙量（亿 t） 合计 平均 合计 平均 1950 1960 961 1970 971 1980 981 1990 991 2001 上述表及图可以看出咸阳站年径流量与年输沙量有一定的对应关系，即当年径流量较大时，年输沙量一般也较大，反之，当年径流量较小时，年输沙量一般也较小。悬移质的年内分配一般情 况下是来沙较来水集中，来沙主要集中在汛期 6 10月，其悬移质输沙量为 12404万 t，占多年平均悬移质输沙量 13360 万 3%，而6 10月份径流量为 多年平均径流量 6%； 7 9月悬移质输沙量为 10697万吨，占多年平均悬移质输沙量的 80%，而 7 9月份径流量为 多年平均径流量的 45%。 沙量与流量关系 渭河属多含沙水流，这给治理段的蓄水带来较大的困难。咸阳站位于治理段范围内，该河段的河床经多年演变后基本趋向冲淤平衡，可以采用咸阳站进行泥沙的有关分析。 对咸阳站 1980至 2001年近 20场洪水的退水过程进行分析，并将洪峰流量划分 5 为 5级（ 300 500 m3/s， 500 1000 m3/s， 1000 1500 m3/s， 1500 2000 m3/s，2000m3/s）进行统计，见图 4 2至图 4 6。由图可见，含沙量和流量没有明显的相关关系，由退水过程点绘的含沙量和流量关系图点据较为散乱。但就某一个洪峰流量级来说，总的趋势是流量越大含沙量越大。对于洪峰流量在 300 500 m3/含沙量是最大的，分析原因是由于这一流量级的洪水多是 汛期发生的头一两场洪水，在非汛期沉积的泥沙首先在这第一、二场洪水中被挟带下来，而在年最大洪水 之后发生的洪水，其含沙量则相对较小。但也出现过后期发生的洪水含沙量较大的情况。 另外又分析了 1980 年至 2001 年 81 场洪水的退水退沙过程，其中洪峰小于1000m3/s 的 47 场，洪峰大于 1000m3/s 的 34 场，初步分析结果如下：洪峰流量小于1000m3/水过程起蓄时段的流量不宜大于 200m3/s；洪峰流量大于 1000m3/水过程起蓄时段的流量宜选在 700m3/s 以下。见图 4 7 和图 4 8。具 体操作时，可根据实际情况相机蓄水 0501001502002503003504000 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500流量 (s )含沙量(kg/ 4 2 00s 流量含沙量关系图 渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 6 0501001502002500 100 200 300 400 500 600 700 800流量（ s )含沙量(kg/ 4 3 00 1000m3/s 流量含沙量关系图 0204060801001201401601800 200 400 600 800 1000 1200流量（ s )含沙量(kg/ 4 4 000 1500m3/s 流量含沙量关系图 7 0501001502002503000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600流量 (s )含沙量(kg/ 4 5 500 2000m3/s 流量含沙量关 系图 0501001502002500 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500流量 (s )含沙量（kg/ 4 6 000m3/s 流量含沙量关系图 渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 8 0501001502002503003504000 100 200 300 400 500 600 700 800流量 (s )含沙量(m3/s)图 4 7 1000m3/s 流量含沙量关系图 0501001502002503000 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500流量 (s )含沙量(m3/s)图 4 8 000m3/s 流量含沙量关系图 9 峰与洪峰关系 对咸阳站 1980至 2001年近 20场洪水进行分析 ,大部分情况下沙峰滞后于洪峰：如 1980年 7月、 1981 年 7月等洪水沙峰滞后洪峰 10小时左右 ， 1989 年 7月的第二场洪水沙峰滞后于洪峰 29小时， 1984年 8 月洪水沙峰滞后洪峰 4小时；也有沙峰出现于洪峰之前的情况：如 1989 年 7 月的第一场洪水沙峰提前于洪峰 10 小时， 1990年 8月沙峰提前于洪峰 31小时。相对而言，沙峰提前于洪峰的洪水其退水末端含沙量较小，有利于蓄水。 总体而言，多是沙峰滞后于洪峰，滞后时间多为 10 小时左右。详见图 4 9 至图 4 14。 沙峰滞后 9 - 1 0 4 688. 106 116 140 170 204 216 223 244 278 320 356时间流量(m3/s)0100200300400500600含沙量(kg/量含沙量图 4 9 流量含沙量过程线图（ 渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 10 沙峰滞后 10 小时050010001500200025000 5 8 2 74 100 116 140时间流量(m3/s)020406080100120140160180含沙量(kg/量含沙量图图 4 10 流量含沙量过程线图（ 沙峰滞后 62 45 52 60 76 96 34 152 170 200时间流量(m3/s)020406080100120140160含沙量(kg/量含沙量图 4 11 流量含沙量过程线图（ 11 沙峰滞后 40 32 2 68 92 116 146 170时间流量(m3/s)020406080100120140160180含沙量(kg/量含沙量图 4 12 流量含沙量过程线图（ 沙峰分别提前 10h 和滞后 292 48 68 92 116 128 152 176时间流量(m3/s)020406080100120140含沙量(kg/量含沙量图 4 13 流量含沙量过程线图（ 渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 12 沙峰提前 310 6 68 92 104 116 140 164 182 206 230 284时间流量(m3/s)020406080100120140160180200含沙量(kg/量含沙量图图 4 14 流量含沙量过程线图（ 然河床演变分析 床流量 （ 1）平滩流量法 由于造床流量时水位大致与河漫滩齐平，因为也只有当水位平滩时，其造床作用才最大，当水位再升高而漫滩时，水流分散，造床作用降低；水位低于河漫滩时，流速较小，造床作用也不强，因此可以直接采用与平滩水位相应的流量作为造床流量。 1965 年规划时采用平滩流量法计算的咸阳站的造床流量为 1700 m3/s。 2000 年渭河中游干流防洪工程分析的咸阳站的造床流量变幅为 1329 1888m3/s，取值为1610 m3/s。 （ 2）马卡维也夫法 马卡维也夫认为，造床流量的大小和其输沙能力的大小及该流量经历的时间长短有关。水流的挟沙能力与流量 Q 的某次方及比降 J 的乘积成正比，所经历的时间可用出现的频率 当 对应的流量为造床流量。 2000年渭河中游干流防洪工程可研，选用咸阳站 1976年为典型年，采用马卡维 13 也夫法进行分析计算的咸阳站的造床流量为 1550 m3/s。 （ 3）经验公式法 黄河水利委员会根据黄河流域汛期来水来沙的特点，提出了一个用汛期平均流量计算造床 流量的方法，其公式为： 5+90 式中 次采用汛期 7 10 月的平均流量计算咸阳站的造床流量为 1600 m3/s。 按最大日流量均值法计算的咸阳站的造床流量为 2100 m3/s。 （ 4）频率计算法 清华大学钱宁教授研究了国内外很多河流的资料后认为，造床流量相当于 此法计算的咸阳站的造床流量为 1900 m3/s。 根据上述分析计算，本次造床流量仍采用渭河中游干流防洪工程的有关成果，即咸阳站的造床流量按 1900 m3/定 。 测资料分析 （ 1）冲淤变化 按汛前、汛后实测大断面资料统计，咸阳水文站断面冲淤变化范围为 988年陕西院曾对渭河中游河段进行过横断面实测， 1999年在进行渭河中游干流防洪工程可行性研究时，又对原横断面进行了复测，依据两次实测断面进行冲淤变化分析，并绘制了沿程冲淤变化图。咸阳城区河段（ ）冲淤变化，见图 4 15。 从图 4 15可以看出，在 1988年至 1999 年的 12年中，咸阳水文站断面（ 上河段，就断面平均值而言，以冲刷下切为主，而咸阳 水文站断面上、下河段出现淤积。主要原因是 12年中未发生过较大洪水，咸阳站除 1990年、 1992年和 1993年其最大洪峰流量大于中水造床流量外，其它年份均不足造床流量的 50%，系小水小沙年，故该河段没有出现较大冲淤变化。进一步野外调查表明，本河段在大水期滩地出现较多的泥沙淤积，其主要原因是滩面上人为种植乔、灌木而产生挂淤作用所致。 渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 14 图 4 15 渭河干流咸阳城区段冲淤变化图 再从套绘的 1988 年和 1999年实测河段深泓线图（见图 4 16）来看，咸阳城区河段除咸阳水文站断面稍有淤积外 ，其它河段似以冲刷为主。 从套绘的 1988年、 1999年咸阳水文站测流断面横断面图（见图 4 17）来看，该断面有冲有淤，淤积略大于冲刷。 2003 年渭河干流咸阳城区河段连续发生 5 次较大洪水，其中 8 月 28 日最大洪峰流量为 5340m3/s。从套绘的 2003 年咸阳水文站实测横断面图（见图 4 18）来看，最大冲刷深度为 断面图为大沽高程系统）。实测横断面图上距起点约 200底高程比较低，是近几年挖的沙坑，洪水期主流实际上偏右岸运行。 我们通过中常洪水试验量测的河道断面变化情况，同时结合渭淤 37 断面 1990年汛前至 1996年汛后套绘结果，也可发现，即使中常洪水的造床作用，咸阳城区段洪水期河床也有较大幅度的冲淤变形。 再从咸阳站实测大洪水水位、流量比较（表 4 6）来看，今年发生的 5340m3/以往同标准的洪水水位高约 1981年比较，流量小 870m3/s，水位反而高 分析其原因，主要是河滩上人为开垦种植了大量的乔、灌木，滩地糙率及湿周都很大，一遇漫滩大洪水，明显对水流 起阻挡、拦淤作用，致使水位抬高。 冲淤量（万 15 374376378380382384386167 170 175断面高程(m)1999年 1988年图 4 16 深泓点冲淤变化图 图 4 17 咸阳站测流断面冲淤变化图 3783803823843863883903920 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650距 离 （ m ）高程（m）2003年 1999年 1988年渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 16 图 4 18 咸阳站 2003年冲淤变化图 17 表 4 6 咸阳站实测水位流量比较表 流量级 4000m3/s 5000m3/年份 1959 1962 2003 1958 1970 1981 2003 流量（ m3/s） 3920 4020 3960 4910 5050 6210 5040 5340 水位（ m） 2）河床平面变化 根据调查访问，吕村至咸阳城区河段， 1933 年 1964 年摆动情况为：长 岸移动河段长 该河段长的 51%。最大移距为 200m，摆动幅度 400700m。 根据对渭河不同河段河型区划的研究结果，咸阳至泾河口河段河床综合稳定性指标： 1 / 3502 / 3 2 . 9 7 式中， B、 s 、 分别为泥沙及水容重。由于该指标小于 5，属于游荡河型。即使是咸阳城区段，若取造床流量下 B、 00m， i s 由上式可求出 然治理河段仍具有游荡特性。 根据陕西省渭河中游干流防洪工程可行性研究报告，渭河中游咸阳城区河段主槽单一，河势较为顺直，平面变化受堤防工程的控制已趋稳定。若不出现较大洪水决堤改道，今后不会出现较大平面形态变化。 （ 3）河床质资料分析 咸阳站河床质级配成果见表 4 7。可以看出，该河段河床组成颗粒小，易于冲刷，因此河床演变较为剧烈，河床较不稳定。 表 4 7 咸阳站河床质泥沙颗粒级配表 粒径（ 2 5 10 中数 粒径 平均 粒径 小于某粒径 沙重百分数（ %） 00 现状河道中常洪水河床演变试验 由于渭河为黄 河第一大支流，水少沙多，特别是近十年来大洪水出现几率小，渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 18 而含沙量大的中小洪水频发，泥沙淤积严重，河床不断抬高，造成主槽明显萎缩，行洪能力偏低，河床演变特性十分复杂。为了掌握该河段中常洪水河势演变特征，使得河道治理工程能够顺应该河段自然演变规律，避免河道治理后出现大规模的河床再塑造，而影响治理河段工程正常运行及上下游河势稳定，我们首先以 1983 年洪水水沙资料为基础概化出流量、含沙量进口水沙条件，开展了现状河道地形边界条件下（未建河道治理工程）不同流量级洪水模拟试验。中常洪水试验所取的主要流量级为 1000m3/s、 2000m3/s 、 3440m3/s，相应的含沙量仍以输沙率法加以匹配。 套绘上述试验量测的河道断面图（图 4 19），结合渭淤 37 断面 1990 年汛前至1996 年汛后资料分析结果（图 4 20 至图 4 22），可以发现，即使是中常洪水的造床作用，渭河咸阳城区段洪水期河床也有较大幅度的冲淤变形。 由中常洪水河势演变试验可以看出，尽管本河段断面形态及主流随流量增加而有所变化，但整段河势相对是稳定的。拟建工程进口段由于受上游凸入河内左堤的顶托，右岸靠流几率较大，着流部位也较为稳定；而在出口段，主流傍左岸再经铁路桥北 侧滑向下游，在本治理工程进出口布局时应充分利用上述特点，以尽量减少对上下游河势的影响，同时缓解治理工程边界与洪水运行之间的矛盾。 19 1000立方米每秒484立方米每秒250立方米每秒3000立方米每秒2000立方米每秒图4-19 现状河道中常洪水试验主流线套绘结果渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 20 0 100 200 300 400 500380382384386388390392高程(m)起 点 距 ( m )1 9 9 0 （ 汛 前 ）1 9 9 0 （ 汛 后 ）1 9 9 1 （ 汛 后 ）1 9 9 2 （ 汛 前 ）1 9 9 2 （ 汛 后 ）图 4 20 渭淤 37 断面 1990 年 河道断面套绘 0 100 200 300 400 500382384386388390392高程(m)起 点 距 ( m )1 9 9 3 ( 汛 前 )1 9 9 3 ( 汛 后 )1 9 9 4 ( 汛 前 )1 9 9 4 ( 汛 后 )图 4渭淤 37 断面 1993 年 河道断面套绘 0 100 200 300 400 500382384386388390392高程(m)起 点 距 ( m )1 9 9 5 ( 汛 前 )1 9 9 5 ( 汛 后 )1 9 9 6 ( 汛 前 )1 9 9 6 ( 汛 后 )图 4渭淤 37 断面 1995 年 河道断面套绘 21 理后河道冲淤分析 案比选成果 （ 1）泥沙模型试验对比分析 本阶段，通过河工动床模型试验和数学模拟计算，对一槽方案、二槽方案做进一步比选分析。为研究工程长时间运行过程中的冲淤情况，根据近年渭河水沙特点，选择 1990 年 1999 年实际洪水系列进行概化，作为中小水大沙型系列年试验的水沙条件，对一槽、二槽方案进行对比试验。 一槽方案的运行方式为：当上游来水流量小于或等于 2800 m3/s 时，上游来 多少水泄多少水，保持泄洪蓄水渠处于蓄水状态；当上游来水流量大于 2800m3/s 时，橡胶坝塌坝，全河道过洪。二槽方案的运行方式为：当上游来水流量小于泄洪浑水渠的过流能力（ Q 2800 m3/s）时，上游来水由泄洪浑水渠下泄，泄洪蓄水渠保持蓄水状态；当上游来水流量大于 2800 m3/s 时，橡胶坝塌坝，全河道过洪。 在小水大沙条件下，由于原河道经过了人工开挖，两个方案都存在改变天然河床状态后的再造床过程，但是，一槽方案的河床上经淤积再造床形成新的滩、槽，试验过程中险象环生，局部发展为横河、斜河，且随着泥沙淤积，小 流量也将出现高水位，防洪形势极为严峻。经过多年水沙系列试验后，一槽方案淤积 759 万 槽方案泄洪蓄水渠淤积 洪浑水渠淤积 计 一槽方案少淤积 一槽方案的 可见一槽方案的淤积十分严重。因此，在同等蓄水条件下，一槽方案比二槽方案淤积多，平均淤积厚度达3m 以上，严重影响了防洪安全和工程正常运行。 （ 2）数学模型对比分析 除开展泥沙模型试验研究外，我们还根据近年来渭河咸阳河段来水来沙特点，利用水沙数学模型，对一、二槽方案在无较大洪 水冲刷以及有较大洪水冲刷条件下进行了对比计算。经对 1990 年 2003 年咸阳水文站实测水沙资料分析发现， 2003年 8 月 9 月发生的洪水具有典型性或代表性。其水沙过程见图 4 23。选取该水文年度发生的四次洪水中的连续两次作为整治河段不同方案计算入流水沙条件。两方案数学模型分析计算结果见表 4 8。 渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 22 0 20 40 60 80 100 1200100020003000400050006000Q( m3/s)t (h )0 20 40 60 80 100 120050100150200C(kg/ 4 23 拟选用的 2003 年洪水水沙过程 表 4 8 整治河段冲淤计算结果 （万 洪水 方案 高含沙小洪水 高含沙小洪 水洪水冲沙 来沙量 淤积量 淤积率 来沙量 淤积量 淤积率 一槽 1288 2978 二槽 蓄水渠 / 蓄水渠 浑水渠 水渠 表 4 8 可以看出，由于一槽方案高含沙小洪水过程中立坝壅水，导致大量淤积。二槽方案则不同，泄洪浑水渠敞泄大量泥沙被水流带往下游。因此高含沙小洪水后，一槽方案淤积量明显大于二槽方案。 对于高含沙小洪水后跟随较大洪水冲沙的情况，一槽方案淤积量为 于高含沙小洪水淤积量， 淤沙被带走，冲沙效果良好。对于二槽方案，蓄水渠由于过洪，淤积量为 是，总淤积量仍比一槽方案少 洪浑水渠 淤沙被带走，说明冲沙效果良好。 槽方案冲淤分析 首先，对项目建议书阶段二槽布置方案，选取“ 1983”型和“ 1981 年”型两场典型洪水进行泥沙模型试验。“ 1983”型洪水历时 ，洪峰流量为 3440m3/s，最大含沙量为 140kg/于中常洪水类型，含沙量相对较大。“ 1981 年”型洪水s（km/ 23 历时 ，洪峰流量 6210m3/s，最大含沙量为 峰流量较大，而对应的含沙量相对不大。从模型试验结果看，项目建议书阶段布置方案主要存在以下两方面的问题： （ 1）工程入口处水流条件差。 1坝位于原河道主槽由北向南转折处，导致主流顶冲 1坝，水流紊动刷烈，局部冲刷强度大。 （ 2）整治河段由曲率较大的连续弯道构成，阻水明显。更为重要的是，受两侧建筑物限制，弯道横向发展受到制约，强制性弯道引起的横向输沙造成凹岸一侧垂向冲刷剧烈，冲起的泥沙则又被弯道环流带至凸岸，形成严重淤积。 针对存在的问题，对平面 布置进行了优化。主要优化内容：治理段长度由 右，橡胶坝梯级由三级优化为两级；将弯曲的治导线调整为相对平顺的形式；在 1坝上游左岸修建潜坝以适当控制主流，改善整治段入流状况；泄洪蓄水渠相应减少至 270m；泄洪浑水渠加宽至 230m。两方案淤积对比结果见表 4 9。 表 4 9 模型试验泥沙淤积对比表 淤积 情况 原布置方案 优化布置方案 81 年洪水（ 6210 m3/s） 83 年洪水（ 3440 m3/s） 81 年洪水（ 6210 m3/s） 83 年洪水（ 3440 m3/s） 蓄水渠 浑水渠 合计 蓄水渠 浑水渠 合计 蓄水渠 浑水渠 合计 蓄水渠 浑水渠 合计 淤积量 (万 积比 / / 11% / / 9 可以看出，优化布置方案与原布置方案相比，河段整体淤积量有较大幅度的下降，表明在河道整治过程中洪水再造床过程减缓，泥沙淤积数量也相应减少。以 1983 年洪水试验结果为例，泄 洪蓄水渠淤积量减少了 淤积量的 泄洪浑水渠淤积量减少了 淤积量的 407%，总淤积量减少了 淤积量的 由于规顺了纵向建筑物，弯曲半径增大，河床边界与水流的矛盾有所缓解，因而局部冲刷强度明显减弱。虽然工程局部仍出现水流集中冲刷和局部冲刷现象，但是冲刷强度明显减弱， 1坝附近河床最大冲刷深度约为 口处约为 4m，泄洪浑水渠水流顶冲处为 它部位冲刷较小。采取合理的防冲措施，可以确保渭河咸阳城区段综合治理工程可行性研究报告 第 4 章 江河水利水电咨询中心 4 24 建筑物的安全。 此外，进、出口条件明显改善 。由于上游设置导流潜坝，而且 1#坝下移，右岸靠流较为稳定，泄洪浑水渠入流条件较好，大大减少了 1#坝前壅水和顶冲，出口由于调整了右岸治导线，取消了泄洪浑水渠末端橡胶坝，并且 2#坝上移，出流有所左移，与自然状况接近。 渭河 1954 年发生洪峰流量为 7220m3/s 的洪水，最大含沙量 280kg/优化后的布置方案进行了“ 1954 年”型洪水试验。该场洪水上游来沙量为 1612 万 t，洪水后治理河段总淤积量为 中蓄水渠 水渠 示为“ 1954 年”型洪水试验累 计淤积测验结果。对治理河段而言，淤积率为 小于“ 1983 年”型洪水及“ 1981 年”型洪水试验的淤积率，这一试验结果与渭河一般淤积规律是一致的，即淤积主要是由中小洪水造成的。 0 1000 2000 3000 4000 50000102030405060708090淤积量（万离(m)全断面蓄清渠浑水渠图 4 24