潼关高程解决办法

三门峡水库建设以来，由于泥沙淤积，给渭河流域造成危害，潼关高程成为关注的焦点；众多专家学者对它进行分析，成为研究的热点；尽管取得了丰硕成果，但至今没有找到科学可行的解决办法。即使在潼关高程的成因上有共识，但分歧更多。到目前尚无统一定论，由此可见，潼关高程问题之难。

为解决潼关高程问题，三门峡市筹划300亿，自2022开始对三门峡水库挖沙清淤。通过对潼关（8）断面数据分析，1000m3/s流量水位比2021年升高了20~50cm（参见图1）。可以肯定，潼关（6）断面变化范围必然与其相近，幅度也不会太小，这一事实说明挖沙清淤对降低潼关高程没有起到多大作用。

图1  潼关8断面2022年讯后水位与2021年的讯后水位对比

1、潼关高程的关键

潼关高程是泥沙淤积的结果，而泥沙淤积的主要原因是水库的存在导致库区流速降低，水流带来的泥沙不能顺利排出水库。

水流流速越大，挟带的泥沙颗粒越大，而水流的流速与流量关系密切，河道中流量越大，流速越大。但在水库中就不一样了，因大坝的存在会产生壅水，壅水段比降减小，流速降低。

三门峡水库敞泄，坝前水位能充分降低，壅水最小，任何流量下库区的比降最大，流速理应最大，排沙效果最好。

若入库流量太大，因泄流能力限制，坝前会产生壅水，在这个壅水区域内的比降小，流速低，能够挟带的泥沙颗粒就小。所以在有壅水的大流量下，水流带来的大颗粒在这壅水段排不出去。而且流量越大，壅水水位越高，尖灭点越远，壅水作用越强，大颗粒泥沙越不能排出。

图2  敞泄期间大颗粒淤积体示意图

小水时期敞泄，虽然可以消除水库壅水作用，但因流量小，流速低，不能带动这些大颗粒，所以，这些大颗粒泥沙会在洪水期的壅水末端形成一个大颗粒淤积体。洪峰流量越大，河水带来的泥沙颗粒越大，这样的大颗粒越多，粗沙淤积越厉害，这个大颗粒淤积体顶点越高。

流量增大，壅水高度增加，壅水末端上移，不能冲刷这个顶点。流量减小壅水末端会下移，但因壅水末端以上就属于河道，流速降低，

冲刷这个顶点。所以，这个大颗粒淤积体的顶点只能升高，不能降低。

洪峰过后，随着流量减小，壅水作用减小，因比降增加，洪峰期间的壅水末端以下流速增大，壅水期间淤积下来的小颗粒泥沙由小到大起动排走。当流量小到一定程度，水库不再有壅水，最终形成如图2所示的大颗粒淤积体。

这个大颗粒淤积体顶点之上河道是洪水期的河床，河床上的泥沙颗粒大。洪水过后的小水期间，水流带不动河床上的泥沙，反而以这个大颗粒淤积体顶点为侵蚀基面产生沿程淤积，潼关高程升高。大颗粒淤积体顶点之上河床抬高，潼关高程会以这个大颗粒淤积体为基础继续升高。

综上所述，实际测量到的潼关高程是由两部分泥沙共同作用的结果。

一部分是“大水带不出，小水带不动”的大颗粒作用的结果；这大颗粒淤积体顶点只能升高不能降低，由此造成顶点以上河床在同量级的洪水下只能升高不能降低。

另一部分是小颗粒泥沙作用的结果；这些小颗粒在大颗粒淤积体之上淤积，造成潼关高程进一步升高。洪水到来，小颗粒被冲走，潼关河床降低，潼关高程下降。但洪水中带来的大颗粒会在大颗粒淤积体顶点及以上河道淤积，与上一次同量级的洪水相比，潼关高程又要升高。潼关高程居高不下，反弹升高的关键就是这些大颗粒作用的结果。

2、降低潼关高程的方法

利用自然力量水流排沙效率高，速度快，成本低。要利用自然力量排沙，首先必须消除坝前段的壅水。

小水敞泄不壅水，但因流量小，流速小，不能带走大颗粒。此时可以从坝前向上疏浚，形成窄深河槽，增加水深以增加流速。只要疏浚出来的窄深河道的水深大于洪水期的水深，流速就可以达到洪水期的流速，就能把洪水带来的粗大颗粒带走，大颗粒淤积体顶点降低，大颗粒淤积体以上河道的大、小颗粒排走，大颗粒淤积体后沿降低，潼关高程才能从根本上降低。

2023年6月13日星期二