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摘要：简述了黄河小北干流的河道特征、气候与降水特征、水文泥沙特性、地形地貌概况以及黄河中游揭河底现象。分析了揭河底发生的条件、成因与机理以及揭河底对河道的影响与危害。
关键词：小北干流；淤积；来水；来沙；揭河底
中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2013）07-0195-02
黄河小北干流指黄河中游龙门至潼关的干流河道，长132.5km，因其长度、特性有别于黄河晋陕峡谷河道（大北干流）而称为小北干流。为晋、陕两省的天然界河，左岸为山西省运城市所属河津、万荣、临猗、永济、芮城五县（市），右岸为陕西省渭南市所属韩城、合阳、大荔、潼关四县（市）。河道穿行于汾、渭地堑谷凹地区，沿程有汾河、涺水、涑水河、渭河、北洛河等支流汇入（表1），两岸为高出河床50～200m的黄土台塬。该河段属淤积性游荡型河道，具有洪水峰高量大，含沙量高的特点。泥沙大量淤积，河道宽浅，水流散乱，主流游荡不定，历史上所谓“三十年河东，三十年河西”由此而来。
1河道特征
禹门口至潼关河段，位于北纬34°35′～35°49′、东经110°15′～110°38′之间，全长132.5km，平均河宽8.5 km，河道面积1107km2，黄河在禹门口由不足百米的峡谷水流骤然扩宽为数公里，呈南偏西20°方向流向潼关。河段地处汾渭地堑，北为吕梁背斜，西为鄂尔多斯中坳陷，南为秦岭地轴，东南部为中条山隆起。两岸台塬高出河床50～200m，为切入黄土台塬阶地的谷内式河流；流至潼关河宽又收缩为850m，使小北干流河段成为天然的滞洪滞沙区。地形上受禹门口、大小石咀、庙前、夹马口、潼关等天然节点控制，沿程河谷宽度呈两头宽、中间窄的“藕状”地貌形态。上段禹门口至庙前长42.5km，河宽一般在3.5km以上，汾河口处宽达13.0km，河势摆动较强。中段庙前至夹马口长30km，为窄河段，河宽为3.5～6.6km，河势比较平稳。下段夹马口至潼关长60km，平均宽10km，最大宽度18.8km，最小为3.0km，河段摆幅较大。
黄河小北干流河段为堆积性河道，河道上段比降约为6‰，下段比降约为3‰，上陡下缓，平均4‰，天然河道主流摆幅一般为3～13km，上段最大达10.4km，下段最大达148km，河道弯曲系数为1.0～1.14，宽深比（B/H）为408～52.4，稳定系数在0.34～0.73之间（表2），河床宽浅，水流散乱多边，河心洲浅滩密布。
2气候与降水
黄河禹门口至潼关河段属暖湿带大陆性季风气候，具有高山盆地气候特征。多年平均日照时数2293h，多年平均气温13.8°C，多年平均无霜期217d。春季在三月下旬开始，平均气温16°C，长约56d；夏季在五月下旬开始，平均气温26°C，长约110d；秋季在九月中旬开始，平均气温17°C，长约66d；冬季在十一月中旬开始，平均气温6°C，长约130d。流域四季分明，冬季受蒙古高压控制，气候干燥寒冷，雨量稀少；夏季太平洋高压增强，西进北上，从西南、东南方向将大量暖湿的海洋空气向北输送，与北方南下的干冷空气相遇，形成大范围降雨。小北干流首端龙门水文站多年平均降雨量521mm（1934～2003年），年最大降雨量889.1mm（1983年）；末端潼关水文站多年平均降雨量523mm（1931～2003年），年最大降雨量958.7mm（1964年）。该地区降水分布不均，7～9月降水最为集中，一般占全年降水量的48%左右，秋季降水量约占全年降水量的30%，1月、12月降水稀少，一般不及全年降水量的1%。小雨、中雨、大雨分别约占全年降水量的80%、15%、4%，暴雨仅占1%左右。潼关时段降雨量极值分别为25.9mm（10min）、78.4mm（1h）、115.8 mm（1d）、324.1 mm（1m）。
3水文泥沙特性
该河段洪水主要由河口镇～龙门区间暴雨形成，暴雨多出现在汛期7～10月，洪水多在同时期发生，一般集中在7～9月初，以7月下旬、8月上旬居多。河口镇～龙门区间两岸为黄土高原沟壑区，干支流坡度大，汇流快，洪水具有上涨快、历时短、流量变幅大、含沙量高等特点。龙门站实测最大洪峰流量为21000m3/s （1967年8月11日），历史最大洪峰流量（调查）为36000 m3/s（清道光22年或23年），最大含沙量为933 kg/m3（1966年7月18日）。
据1950～2010年实测资料统计，该河段首端龙门水文站多年平均来水量、来沙量分别为291亿m3、8.668亿t，其中汛期（7～10月）来水量、来沙量分别为164.5亿m3、7.588亿t。1986年后，来水量、来沙量急剧减少，1987～1995年来水量、来沙量分别比1919～1986年减少30.3%、41.1%；其中汛期减少幅度更大，分别减少48.5%、43.9%；非汛期来水量、来沙量分别为126.1亿m3、0.871亿t，与1919～1986年平均值（132.8亿m3、1.152亿t）接近。1995年后，来水量、来沙量减少更多，黄河干流进入了枯水枯沙期，1996～2010年来水量和来沙量分别比1919～1986年减少49.2%、66.7%；其中汛期来水量、来沙量减少幅度更大，分别减少66.0%、70.4%；非汛期分别为98.33亿m3、0.698亿t，比1919～1986年减少26.0%、39.4%。汛期来水来沙减少，缺少高效输沙造峰径流，加重了小北干流河道淤积。末端潼关水文站多年平均来水量、来沙量分别为360.1亿m3、11.13亿t，其中汛期（7～10月）来水量、来沙量分别为199.3亿m3、9.225亿t。潼关来水量、来沙量减少与龙门相似，其中1996～2010年来水量、来沙量分别为191.8亿m3、5.687亿t，比1934～1986年减少53.7%、56.1%；汛期分别减少67.0%、61.7%；非汛期来水量、来沙量分别为112.2亿m3、1.479亿t，比1934～1986年减少35.2%、24.9%。 龙门、潼关水文站多年平均中数粒径分别为0.028、0.023mm。龙门来沙较粗，历年泥沙中数粒径在0.021～0.039mm之间变化；潼关历年泥沙中数粒径在0.016～0.032mm之间变化。龙门在三门峡水库建库前、后以及三门峡水库蓄清排浑期间来沙平均中数粒径分别为0.030、0.027、0.029mm，平均中数粒径基本维持在同一水平。潼关相应平均中数粒径分别为0.025、0.022、0.020mm，1986年后平均中数粒径为0.019mm，来沙变细的趋势较为明显。说明1986年后洪水在演进过程中小北干流河道粗沙淤积较为严重。
禹潼河段为堆积性河道。三门峡建库前，该河段淤积量在0.5～1.5亿t之间变化；三门峡建库后的1960年9月～1973年10月，受水库淤积上延影响，禹潼河段大量淤积，该时期共淤积泥沙18.543亿m3，淤积集中在黄淤45～50断面，其淤积量占整个河段淤积量的36.3%；1973年10月～1986年10月，由于三门峡水库采用蓄清排浑的运用方式以及有利的来水来沙条件，该河段仅淤积泥沙0.093亿m3，冲淤基本平衡；1986年10月～1997年10月，该河段共淤积泥沙5.887亿m3，淤积主要集中在黄淤59～68断面，其淤积量占整个河段淤积量的48.1%。禹潼河段年平均淤积量为0.835亿t，淤积厚度为0.07m左右。
4地形地貌概况
小北干流两岸为黄土台塬，地势由内向外逐渐抬升，坡度较大，缘顶高程一般为380～780m，高出河床50m～200m。在黄土台塬内侧间断发育三级阶地，左岸发育情况比右岸好。两岸所处地貌单元为：右岸禹门口～林皋段属山前洪积扇，芝川～太里、申都～雷村为黄土源，其余为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地；左岸屈村～夹马口段为黄土塬，其余皆为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地。
两岸黄土岸坡滑坡、崩塌现象较为普遍，产生原因为黄河冲岸和地下水动力作用。右岸东雷抽黄灌溉工程附近，沿阶地前缘形成2～3级滑坡小阶地，大致分布高程为400m、440m及460m，以深冲沟纵切相离，其类型主要为两种：一为浅层滑坡或滑塌，规模小，分布广泛，多沿砂质粘土表层滑动，尚处于不稳定状态；另一种为深层滑坡，规模较大，滑床在砂质粘土层中通过，滑床结构面影响宽度为1m左右，已处于休止状态。
5小北干流的特殊水文现象——“揭河底”
“揭河底”现象是黄河高含沙洪水特有的一种泥沙运动方式，在一定的河床边界条件下，当高含沙洪水通过时，会对河床产生剧烈的集中冲刷，河底淤积物成块、成片地被高含沙水流掀起露出水面，面积可达10m2以上，随后被水流冲散带走。黄河最早资料记载的“揭河底”现象发生在1933年龙门河段附近，1950年后，龙门及其小北干流河段共发生了9次“揭河底”。
揭河底研究初期，人们普遍认为揭河底应具备3个条件，即“流势乱，水上万，沙过半。”流势乱指河床淤积到一定高程，即龙门水文站河床高程达到380.0m以上，这时河床淤积高，无固定河槽；水上万指洪峰流量超过10000m3/s；沙过半指含沙量超过500kg/m3。1977年以后一直未发生揭河底现象，河床高程已超过历史最高水平，1988年、1994年、1996年均发生了上万流量的洪水，1988年含沙量达到500kg/m3，但没有发生揭河底现象。相反1993年7月12日以及1995年7月18日、29日流量在530～4030m3/s，含沙量在15～487kg/m3情况下，却有零星泥块被掀出水面，单块“揭河底”发生。2002年7月4日，黄河小北干流河津河段再次出现单块“揭河底”现象，洪峰流量为4600m3/s。综合以上因素分析，发生大面积揭河底（不包含单块揭河底）的一般条件为：（1）吴龙区间发生高含沙洪水，龙门洪峰径流量在6亿m3以上，输沙量在2.6亿t以上。（2）龙门流量大于5000 m3/s且持续时间大于5小时，含沙量大于400kg/m3且持续时间大于3小时，龙门最大含沙量达到542kg/m3以上。（3）龙门断面平均河床高程达到379.0m以上。
揭河底是河床在高含沙、大流量的剧烈作用下的调整过程。它和小北干流的冲淤变化特点息息相关。黄河小北干流呈现出汛期冲刷、非汛期淤积的变化规律。从河床历史变化分析，小北干流河道一直处于缓慢的淤积趋势。龙门同流量（1000 m3/s）水位1934年汛前为372.75m，2004年汛后为383.66m，71年上升了10.91m，年均升高0.154m。根据钻探资料分析，小北干流河床在100m深的范围内全是分层粗沙。在逐年淤高的情况下，河道滩槽不分，河流宽浅，分流串沟增多，河心洲丛生，比降减小到淤积极限时，在高含沙、大流量的剧烈作用下便会产生揭河底冲刷。比降达到冲刷极限时揭河底随之停止。揭河底是高含沙水流以及河床共同作用的结果。河床的淤积高度决定着淤积极限，高含沙水流是重要的动力因素。
6结语
作为黄河水沙情的特殊河段，黄河小北干流河段具有河段突然展宽、泥沙淤积严重、河道频繁游荡以及揭河底不定期发生等一系列特征。近二十年来，黄河干流来水来沙急剧减少，1996～2010年来水量、来沙量分别比1919～1986年减少49.2%、66.7%；其中汛期来水量、来沙量减少幅度更大，分别减少66.0%、70.4%。黄河中游水库群的建设调匀了汛期径流，高效输沙径流减少，污径比增大，黄河中游污染加重，重金属、COD、BOD等水质指标严重超标。认真研究小北干流的水文特征不仅对防止黄河中游河床不断抬高以及污染超标具有重要意义，对黄河小北干流放淤试验同样意义重大。黄河中游必须加大水土保持力度，充分开源节流，同时对污染以及河道标本兼治。在此基础上认真实施放淤规划，实现淤粗排细的目标，从而维持黄河中游的健康生命。
参考文献
[1]程龙渊.三门峡库区水文泥沙实验研究[M].郑州：黄河水利出版社，1999.
关键词：小北干流；淤积；来水；来沙；揭河底
中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2013）07-0195-02
黄河小北干流指黄河中游龙门至潼关的干流河道，长132.5km，因其长度、特性有别于黄河晋陕峡谷河道（大北干流）而称为小北干流。为晋、陕两省的天然界河，左岸为山西省运城市所属河津、万荣、临猗、永济、芮城五县（市），右岸为陕西省渭南市所属韩城、合阳、大荔、潼关四县（市）。河道穿行于汾、渭地堑谷凹地区，沿程有汾河、涺水、涑水河、渭河、北洛河等支流汇入（表1），两岸为高出河床50～200m的黄土台塬。该河段属淤积性游荡型河道，具有洪水峰高量大，含沙量高的特点。泥沙大量淤积，河道宽浅，水流散乱，主流游荡不定，历史上所谓“三十年河东，三十年河西”由此而来。
1河道特征
禹门口至潼关河段，位于北纬34°35′～35°49′、东经110°15′～110°38′之间，全长132.5km，平均河宽8.5 km，河道面积1107km2，黄河在禹门口由不足百米的峡谷水流骤然扩宽为数公里，呈南偏西20°方向流向潼关。河段地处汾渭地堑，北为吕梁背斜，西为鄂尔多斯中坳陷，南为秦岭地轴，东南部为中条山隆起。两岸台塬高出河床50～200m，为切入黄土台塬阶地的谷内式河流；流至潼关河宽又收缩为850m，使小北干流河段成为天然的滞洪滞沙区。地形上受禹门口、大小石咀、庙前、夹马口、潼关等天然节点控制，沿程河谷宽度呈两头宽、中间窄的“藕状”地貌形态。上段禹门口至庙前长42.5km，河宽一般在3.5km以上，汾河口处宽达13.0km，河势摆动较强。中段庙前至夹马口长30km，为窄河段，河宽为3.5～6.6km，河势比较平稳。下段夹马口至潼关长60km，平均宽10km，最大宽度18.8km，最小为3.0km，河段摆幅较大。
黄河小北干流河段为堆积性河道，河道上段比降约为6‰，下段比降约为3‰，上陡下缓，平均4‰，天然河道主流摆幅一般为3～13km，上段最大达10.4km，下段最大达148km，河道弯曲系数为1.0～1.14，宽深比（B/H）为408～52.4，稳定系数在0.34～0.73之间（表2），河床宽浅，水流散乱多边，河心洲浅滩密布。
2气候与降水
黄河禹门口至潼关河段属暖湿带大陆性季风气候，具有高山盆地气候特征。多年平均日照时数2293h，多年平均气温13.8°C，多年平均无霜期217d。春季在三月下旬开始，平均气温16°C，长约56d；夏季在五月下旬开始，平均气温26°C，长约110d；秋季在九月中旬开始，平均气温17°C，长约66d；冬季在十一月中旬开始，平均气温6°C，长约130d。流域四季分明，冬季受蒙古高压控制，气候干燥寒冷，雨量稀少；夏季太平洋高压增强，西进北上，从西南、东南方向将大量暖湿的海洋空气向北输送，与北方南下的干冷空气相遇，形成大范围降雨。小北干流首端龙门水文站多年平均降雨量521mm（1934～2003年），年最大降雨量889.1mm（1983年）；末端潼关水文站多年平均降雨量523mm（1931～2003年），年最大降雨量958.7mm（1964年）。该地区降水分布不均，7～9月降水最为集中，一般占全年降水量的48%左右，秋季降水量约占全年降水量的30%，1月、12月降水稀少，一般不及全年降水量的1%。小雨、中雨、大雨分别约占全年降水量的80%、15%、4%，暴雨仅占1%左右。潼关时段降雨量极值分别为25.9mm（10min）、78.4mm（1h）、115.8 mm（1d）、324.1 mm（1m）。
3水文泥沙特性
该河段洪水主要由河口镇～龙门区间暴雨形成，暴雨多出现在汛期7～10月，洪水多在同时期发生，一般集中在7～9月初，以7月下旬、8月上旬居多。河口镇～龙门区间两岸为黄土高原沟壑区，干支流坡度大，汇流快，洪水具有上涨快、历时短、流量变幅大、含沙量高等特点。龙门站实测最大洪峰流量为21000m3/s （1967年8月11日），历史最大洪峰流量（调查）为36000 m3/s（清道光22年或23年），最大含沙量为933 kg/m3（1966年7月18日）。
据1950～2010年实测资料统计，该河段首端龙门水文站多年平均来水量、来沙量分别为291亿m3、8.668亿t，其中汛期（7～10月）来水量、来沙量分别为164.5亿m3、7.588亿t。1986年后，来水量、来沙量急剧减少，1987～1995年来水量、来沙量分别比1919～1986年减少30.3%、41.1%；其中汛期减少幅度更大，分别减少48.5%、43.9%；非汛期来水量、来沙量分别为126.1亿m3、0.871亿t，与1919～1986年平均值（132.8亿m3、1.152亿t）接近。1995年后，来水量、来沙量减少更多，黄河干流进入了枯水枯沙期，1996～2010年来水量和来沙量分别比1919～1986年减少49.2%、66.7%；其中汛期来水量、来沙量减少幅度更大，分别减少66.0%、70.4%；非汛期分别为98.33亿m3、0.698亿t，比1919～1986年减少26.0%、39.4%。汛期来水来沙减少，缺少高效输沙造峰径流，加重了小北干流河道淤积。末端潼关水文站多年平均来水量、来沙量分别为360.1亿m3、11.13亿t，其中汛期（7～10月）来水量、来沙量分别为199.3亿m3、9.225亿t。潼关来水量、来沙量减少与龙门相似，其中1996～2010年来水量、来沙量分别为191.8亿m3、5.687亿t，比1934～1986年减少53.7%、56.1%；汛期分别减少67.0%、61.7%；非汛期来水量、来沙量分别为112.2亿m3、1.479亿t，比1934～1986年减少35.2%、24.9%。 龙门、潼关水文站多年平均中数粒径分别为0.028、0.023mm。龙门来沙较粗，历年泥沙中数粒径在0.021～0.039mm之间变化；潼关历年泥沙中数粒径在0.016～0.032mm之间变化。龙门在三门峡水库建库前、后以及三门峡水库蓄清排浑期间来沙平均中数粒径分别为0.030、0.027、0.029mm，平均中数粒径基本维持在同一水平。潼关相应平均中数粒径分别为0.025、0.022、0.020mm，1986年后平均中数粒径为0.019mm，来沙变细的趋势较为明显。说明1986年后洪水在演进过程中小北干流河道粗沙淤积较为严重。
禹潼河段为堆积性河道。三门峡建库前，该河段淤积量在0.5～1.5亿t之间变化；三门峡建库后的1960年9月～1973年10月，受水库淤积上延影响，禹潼河段大量淤积，该时期共淤积泥沙18.543亿m3，淤积集中在黄淤45～50断面，其淤积量占整个河段淤积量的36.3%；1973年10月～1986年10月，由于三门峡水库采用蓄清排浑的运用方式以及有利的来水来沙条件，该河段仅淤积泥沙0.093亿m3，冲淤基本平衡；1986年10月～1997年10月，该河段共淤积泥沙5.887亿m3，淤积主要集中在黄淤59～68断面，其淤积量占整个河段淤积量的48.1%。禹潼河段年平均淤积量为0.835亿t，淤积厚度为0.07m左右。
4地形地貌概况
小北干流两岸为黄土台塬，地势由内向外逐渐抬升，坡度较大，缘顶高程一般为380～780m，高出河床50m～200m。在黄土台塬内侧间断发育三级阶地，左岸发育情况比右岸好。两岸所处地貌单元为：右岸禹门口～林皋段属山前洪积扇，芝川～太里、申都～雷村为黄土源，其余为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地；左岸屈村～夹马口段为黄土塬，其余皆为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地。
两岸黄土岸坡滑坡、崩塌现象较为普遍，产生原因为黄河冲岸和地下水动力作用。右岸东雷抽黄灌溉工程附近，沿阶地前缘形成2～3级滑坡小阶地，大致分布高程为400m、440m及460m，以深冲沟纵切相离，其类型主要为两种：一为浅层滑坡或滑塌，规模小，分布广泛，多沿砂质粘土表层滑动，尚处于不稳定状态；另一种为深层滑坡，规模较大，滑床在砂质粘土层中通过，滑床结构面影响宽度为1m左右，已处于休止状态。
5小北干流的特殊水文现象——“揭河底”
“揭河底”现象是黄河高含沙洪水特有的一种泥沙运动方式，在一定的河床边界条件下，当高含沙洪水通过时，会对河床产生剧烈的集中冲刷，河底淤积物成块、成片地被高含沙水流掀起露出水面，面积可达10m2以上，随后被水流冲散带走。黄河最早资料记载的“揭河底”现象发生在1933年龙门河段附近，1950年后，龙门及其小北干流河段共发生了9次“揭河底”。
揭河底研究初期，人们普遍认为揭河底应具备3个条件，即“流势乱，水上万，沙过半。”流势乱指河床淤积到一定高程，即龙门水文站河床高程达到380.0m以上，这时河床淤积高，无固定河槽；水上万指洪峰流量超过10000m3/s；沙过半指含沙量超过500kg/m3。1977年以后一直未发生揭河底现象，河床高程已超过历史最高水平，1988年、1994年、1996年均发生了上万流量的洪水，1988年含沙量达到500kg/m3，但没有发生揭河底现象。相反1993年7月12日以及1995年7月18日、29日流量在530～4030m3/s，含沙量在15～487kg/m3情况下，却有零星泥块被掀出水面，单块“揭河底”发生。2002年7月4日，黄河小北干流河津河段再次出现单块“揭河底”现象，洪峰流量为4600m3/s。综合以上因素分析，发生大面积揭河底（不包含单块揭河底）的一般条件为：（1）吴龙区间发生高含沙洪水，龙门洪峰径流量在6亿m3以上，输沙量在2.6亿t以上。（2）龙门流量大于5000 m3/s且持续时间大于5小时，含沙量大于400kg/m3且持续时间大于3小时，龙门最大含沙量达到542kg/m3以上。（3）龙门断面平均河床高程达到379.0m以上。
揭河底是河床在高含沙、大流量的剧烈作用下的调整过程。它和小北干流的冲淤变化特点息息相关。黄河小北干流呈现出汛期冲刷、非汛期淤积的变化规律。从河床历史变化分析，小北干流河道一直处于缓慢的淤积趋势。龙门同流量（1000 m3/s）水位1934年汛前为372.75m，2004年汛后为383.66m，71年上升了10.91m，年均升高0.154m。根据钻探资料分析，小北干流河床在100m深的范围内全是分层粗沙。在逐年淤高的情况下，河道滩槽不分，河流宽浅，分流串沟增多，河心洲丛生，比降减小到淤积极限时，在高含沙、大流量的剧烈作用下便会产生揭河底冲刷。比降达到冲刷极限时揭河底随之停止。揭河底是高含沙水流以及河床共同作用的结果。河床的淤积高度决定着淤积极限，高含沙水流是重要的动力因素。
6结语
作为黄河水沙情的特殊河段，黄河小北干流河段具有河段突然展宽、泥沙淤积严重、河道频繁游荡以及揭河底不定期发生等一系列特征。近二十年来，黄河干流来水来沙急剧减少，1996～2010年来水量、来沙量分别比1919～1986年减少49.2%、66.7%；其中汛期来水量、来沙量减少幅度更大，分别减少66.0%、70.4%。黄河中游水库群的建设调匀了汛期径流，高效输沙径流减少，污径比增大，黄河中游污染加重，重金属、COD、BOD等水质指标严重超标。认真研究小北干流的水文特征不仅对防止黄河中游河床不断抬高以及污染超标具有重要意义，对黄河小北干流放淤试验同样意义重大。黄河中游必须加大水土保持力度，充分开源节流，同时对污染以及河道标本兼治。在此基础上认真实施放淤规划，实现淤粗排细的目标，从而维持黄河中游的健康生命。
参考文献
[1]程龙渊.三门峡库区水文泥沙实验研究[M].郑州：黄河水利出版社，1999.