渭河水沙异源及水利水保效益分析

渭河水沙异源及水利水保效益分析

1华县所内水系现状渭河发源于甘肃省渭源县鲁姆山脚下。它从西向东流经黄土、宝鸡、咸阳、西安和渭南等城市，并与陕西韶关附近的黄河相连，全长618公里。主河道的平均纵比减少了0.223%。华县站以上（无泾河张家山站以上流域）面积682万公里，水土流失面积44.746.1万公里。渭河是一条多泥沙支流,每年向黄河输送泥沙1.85亿t(1954～1969年),水系呈羽毛状不对称分布,北岸支流源远流长,集水面积大,南岸为秦岭北坡,山高坡陡,支流密布,源短流急,集水面积小。流域多年平均年降水量613.4mm、年径流量59.93亿m3、年输沙量1.339亿t。2黄陇河渠河流域灌溉现状图1经过近50年的综合治理,截至1996年底,渭河流域累计兴修梯田52.85万hm2,完成造林75.66万hm2、种草20.54万hm2,淤成坝地0.3233万hm2。渭河流域灌溉历史悠久,截至1996年底,上中游地区有效灌溉面积8.05万hm2,主要引水灌渠有陇丰渠、东峡灌渠、渭济渠等;下游有效灌溉面积59万hm2,引水设施主要有宝鸡渠和交口抽渭灌区等。流域内有水库514座,其中大型水库3座,中型水库20座,100万m3以上的水库151座,各类水库总库容16.8亿m3。渭河流域水土保持措施保存面积如表1。3还原沙量及年实际情况渭河各干流站不同时段水沙变化计算成果如表2～4。计算中,坡面措施的减水减沙采用“以洪算沙”模型计算。从表4看出,1970～1996年渭河华县站以上水利水保措施等年均减水25.5003亿m3,其中仅灌溉一项用水22.6084亿m3,水保措施减水1.0897亿m3;1970～1996年华县站年还原水量75.1603亿m3,比该站实测年径流量49.66亿m3偏大51.3%。1970～1996年华县站年均减沙0.6793亿t,占年还原沙量的39.6%,其中仅灌溉引沙和水库拦沙即分别为0.1561亿t和0.1763亿t,河道淤积0.2026亿t,水保措施减沙0.2183亿m3;1970～1996年华县站年还原沙量1.7153亿t,比1954～1969年该站年还原沙量2.0548亿t偏小16.5%。如果以1954～1969年作为基准期来比较,从1970～1996年的年均减少水沙量中,扣除1954～1969年灌溉和工业生活年均耗水量9.0578亿m3和引沙量0.0661亿t,则年均人为减少的水沙量为16.4425亿m3和0.6132亿t,因降雨年减少的水沙量分别为11.4607亿m3和0.3395亿t。4流域水沙变化的原因分析4.1流域水沙特征渭河南河川站(1990年改为北道站)以上有散渡河、葫芦河等多沙支流汇入,集水面积2.487万km2,占华县站以上流域面积的39.3%,占咸阳站以上流域面积的53.1%,水量、沙量分别占华县站和咸阳站的23.2%、94.3%和30.7%、98.8%。由此知,南河川站以上流域是渭河流域的主要产沙区。南河川站多年平均含沙量91.8kg/m3,上游散渡河含沙量最大达303.8kg/m3,葫芦河一次洪水含沙量最高达1210kg/m3(1970年),一般年份洪水含沙量都在500kg/m3以上,洪水基本属高含沙水流。南河川站各时段水沙变化如表2。由表2知,1970～1996年南河川站以上流域水保措施年均减水减沙量分别为0.4969亿m3和0.1523亿t,分别占南河川站还原水沙量的3.5%和13.0%;水利工程年均减水减沙量分别为2.084亿m3和0.0723亿t,分别占南河川站还原水沙量的14.7%和6.2%。点绘南河川站洪峰期最大一日降雨量与流量关系、洪峰期水量与沙量关系如图1、图2。对比图1前后期的点据可看出,最大一日降雨量在40mm以下时,后期的点据位于整体点群下方,这说明在中等暴雨下,南河川站的洪峰流量后期有减弱的表现,水利水保措施发挥了削洪作用。图2洪峰期水量与沙量的关系也有类似的反映。4.2咸阳站以上流域水沙异源渭河咸阳站以上流域面积4.6827万km2,占华县站以上流域面积的74.0%,水沙量分别占华县站的75.7%、95.5%。南河川站至咸阳站区间流域面积2.1957万km2,占咸阳站以上流域面积的50.0%,水沙量分别占69.3%、1.2%。可见,咸阳站以上流域水沙异源,南河川站以上是主要的产沙区,南河川站至咸阳站区间流域为主要径流来源区。咸阳站以上各时段水沙变化如表3。从表3看出,咸阳站以上流域1970～1996年水保措施年均减水、减沙量分别为0.9143亿m3和0.1882亿t,分别占咸阳站还原水沙量的1.8%和12.7%;水利工程减水减沙量分别为12.9423亿m3和0.2371亿t,分别占咸阳站还原水沙量的24.8%和16.0%。4.3水沙变化情况渭河咸阳站至华县站区间流域面积1.6455万km2,占华县站以上面积的26.0%,区间水沙量分别占华县站的24.3%、4.5%。咸阳站各时段水沙变化如表4。从表4看出,华县站以上1970～1996年水保措施年均减水减沙量分别为1.0897亿m3和0.2183亿t,分别占华县站还原水沙量的1.4%和12.7%;水利工程年减水减沙量分别为23.2985亿m3和0.3324亿t,分别占华县站年还原水沙量的31.0%和19.4%;人为因素年增水增沙分别为0.0045亿m3和0.074亿t;工业生活年用水量为1.1166亿m3;河道年淤积0.2026亿t。5减水减沙力度增加(1)1970～1996年,渭河华县站以上流域水利水保措施年均减水减沙量分别为25.5003亿m3和0.6793亿t,分别占华县站同期实测水沙总量的51.3%和65.6%。(2)水利水保措施减水减沙特点:①水保措施减水减沙作用呈稳定增长趋势。1970～1996年水保措施年均减水、减沙量分别为1.0897亿m3和0.2183亿t,分别占华县站还原水沙量的1.4%和12.7%;该流域50～60、70、80、90年代年均减水量分别为0.1446、0.5809、1.3639、1.4248亿m3,年均减沙量分别为0.0354、0.1679、0.2298、0.2741亿t。②水利工程减水减沙作用较为显著。1970～1996年渭河流域水利工程年均减水、减沙量分别为23.2985亿