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从历史看潼关高程变化

周建军1 林秉南2

（1. 清华大学水利系，北京100084，2. 中国水科院，国际泥沙研究中心，北京100044）

摘要：渭河在潼关流入黄河。历史上，潼关上、下河道受地质构造的控制，河槽沉降导致大量淤积。在三门峡建库前的一个短期内，由于水沙条件变化，潼关和渭河有较大的抬高。但渭河下游一直为地中河，说明迄今淤积还没有导致潼关高程长期大量抬高。小北干流的淤积和抬高与其河性有关，和潼关以下的黄河河道在河流动力学（河势及水沙条件等）方面有本质区别。根据小北干流长期淤积抬高而认为潼关高程也会同样淤积抬高、论据似嫌不足。三门峡水库建库后，潼关高程大量抬高主要是水库壅水的结果。所以降低三门峡水库的运行水位，可为潼关高程的降低创造必要的条件。

关键词：三门峡水库，潼关高程，泥沙淤积，历史

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1 前言

黄河潼关断面位于三门峡大坝上游约120公里处，是黄河最大支流渭河的入汇点（图1）。由于渭河是完全的冲积性河道，所以，潼关断面附近河道的水位决定了渭河的侵蚀基面。一般，以潼关断面1000m³/s流量的水位（简称潼关高程）作为潼关断面高低的指标。1960年三门峡水库建库前，潼关高程一直为维持323.4m以下，渭河长期维持为地下河（相对于地上悬河）。

图1 黄河三门峡水库及潼关位置示意图

Fig.1 Locations of the Sanmenxia and Tongguan section

三门峡水库建成后，泥沙淤积导致潼关高程大量抬高。在短短几年的时间里，潼关高程抬高到328.64m，较建库前抬高了5m。潼关高程抬高导致渭河下游大量淤积和河床抬高，河道变成了地上悬河。泥沙淤积直接威胁渭河和西安的安全。在周恩来总理的直接关心下，国家决定对三门峡水库实施改建，降低运行水位。

三门峡工程改建和库水位大量降低，使潼关一度出现降低的趋势。1969-1973年间水库除有防凌等任务外，几乎敞泄。使潼关高程在水量严重偏枯的条件下降低了2m。而1974年三门峡水库发电后，坝前水位抬高，特别是非汛期长期高水位运行，尽管遇到连续几年大水年份，反而使水库上段淤积增加，潼关高程抬高。1986年以后，三门峡水库对非汛期最高运行水位有所控制。但是，由于入库水量持续偏枯，使潼关高程又持续抬高，到1995年汛后，潼关高程恢复到328.34m，并持续维持在这一水平。近期入库水量减少是潼关高程居高不下的重要原因。但是，值得指出，90年代后，虽然非汛期坝前水位超过322m的时间几乎没有了，但是，汛期超过305m的时间又明显增加。1993-95年汛期发电都在2-3月以上。93-99年平均汛期坝前水位较81-92提高了1m，而同期非汛期平均水位降低只有0.7m。汛期是塑造库区河道的主要时期，水位提高的不利影响大。全年综合运行水位抬高也是近期潼关高程抬高和居高不下的重要原因。

渭河库区和沿岸民众长期希望改变三门峡水库给当地带来的严重局面。有关领导对渭河的现状给予了高度的重视，组织了大量调查研究。指出降低潼关高程是改变渭河现状的关键问题，提出三门峡水库发电必须服从降低潼关高程的要求。但是，也有这样一种观点^[1]，认为潼关河段建库前就处于上升状态，水沙减少又加速潼关淤积和抬高。即使没有三门峡工程，潼关高程也已经抬高到326m附近，“即使拆了三门峡潼关高程也下不来”。这种潼关高程下降无望的观点是值得商榷的。

本文从潼关高程、渭河和小北干流的长期变化历史和河流地貌等的分析出发，讨论了上述潼关高程下降无望的观点，从而认识到降低潼关高程是可能的。

2 历史时期潼关上、下游的演变

渭河的河势受渭河东西向断谷基底断裂所控制。随着断层的发展，渭河河谷凹陷。而北岸黄土塬隆起，南岸南山支流出现冲积扇面堆积，形成了两岸大量的阶地构造。渭河河谷由于不断下陷，形成了40-50m厚的冲积层。

小北干流禹门口至潼关上段受制于河津断陷、下段处于渭河断凹和涑水断凹控制。中段由于孤山断凸，致使黄河向西偏移。潼关位于渭河断谷的凹陷区的边缘，西北面的朝邑-潼关段的又是地壳隆起地带。顺势东流的洛河，到临近黄河的大荔而不能直接汇入黄河就是因为要绕开上述地壳隆起地带，在凹陷区汇入渭河然后再汇入黄河。潼关附近的地质条件非常复杂。也有人认为潼关河床处于断隆构造，现在仍然以每年4mm的速率上升，所以，潼关以下建库前处于侵蚀、而河床仍然缓慢抬高。

小北干流和渭河河谷都处于下沉的凹陷之中，这是渭河和小北干流在历史时期覆盖层很大的重要原因。但是，潼关附近西北面的朝邑段地壳又是逐渐隆起的，潼关河谷处于渭河凹陷断层的边缘，准确的下沉速率不清楚。不能简单由淤积厚度确定河谷抬高的数值。在根据覆盖层厚度推算河道淤积抬高时，应注意其可靠程度受到限制。

从春秋到三国时期，渭河下游普遍发生过一次侵蚀过程，河槽下切到下更新统地层，河床是分选较差的沙砾层。根据西安铁路局的钻探资料^[2](图2)，潼关附近也经过相应的冲刷下降。当时，砂砾石河床面大致距离现在床面19-20m。三国以后，地区气候长期持续寒冷干旱，水土流失加重，渭河和潼关附近出现明显的分选较好的细沙冲积层。直接根据淤积厚度计算，在1740年间,沉积厚度约14m,平均每年淤高0.008m。

图2 黄河潼关附近河床地质结构剖面（西安铁路局1966年钻探资料）

Fig.2 The bedlayer structure accoding to drilling data 1966

在相应时间内，渭河并没有发生大规模抬高。程龙渊等^[3]根据1958年咸阳附近渭河右岸发现秦代古井口的位置，认为咸阳、西安一带2500年间只淤高1m。叶青超等^[2]根据交通部桥梁勘测和钻孔资料，指出三门峡水库修建以前的泾河-交口河段是不断粗化的冲刷性河床。陕西水利厅a列举了大量历史和出土人文物件，说明渭河滩面和河床在秦代以来的淤积厚度都在1m 以内。截至建库前，渭河始终保持为地下河，也说明了这一点。

小北干流在建库前1800年中，产生了较大厚度的淤积。根据吴保生综合b叶青超等^[2]和焦恩泽^[5]等的研究成果，给出小北干流上、中、下段在不同的年代里的堆积厚度如表1；根据长远和明代以后资料平均，认为小北干流覆盖层每年增加0.021和0.035m。但应注意、利用这些数据计算河床抬高需要扣除地壳下陷的速率。潼关附近年平均下陷3mm，然而河谷基岩下陷的速率没有资料可以参考。

同样根据焦恩泽所引用的资料，钱意颖推算了^[4]1573-1960年小北干流的覆盖厚度，得到较小的数字。主要原因是焦恩泽考虑了明代石堤基础高于漫滩洪水位3-4m^b，这是不合常理的。所以，钱意颖的覆盖厚度资料比较合理。更进一步，考虑到石堤基础建设应该有1m以上的埋深，禹门口-夹马口、夹马口-潼关覆盖厚度应该分别低于9.6m和12.6m。扣除地壳下沉的数量后，明代以来，小北干流平均淤积抬高的速率应该低于每年0.025m。

表1 小北干流历史时期的演变资料

Table 1 Deposition of lower north main-stem of Yellow River in history

时间	河段	覆盖厚度(m)	年覆盖厚度(m)	作者及其依据
220-1960	禹门-北赵	33.7	0.019	叶青超等（1994）河津-潼关三个地质剖面图
	北赵-夹马口	34.3	0.019
	夹马口-潼关	43.0	0.024
	平均	37.0	0.021
1573-1960	禹门口-夹马口	10.6	0.027	焦恩泽等（2001）根据蒲州城西(黄淤49断面)明代石堤覆盖厚度
	夹马口-潼关	15.47	0.040
	平均	13.4	0.035
1573-1960	禹门口-夹马口	10.6	0.027	钱意颖等（1993）根据蒲州城西(黄淤49断面)明代石堤覆盖厚度
	夹马口-潼关	13.6	0.035
	平均	12.1	0.031

根据上述分析并考虑到潼关上、下地貌、河流形态和水沙条件的复杂变化，将禹门口-潼关河段的平均淤高速率用于潼关高程抬高^b，是否合理，值得商榷。

3 建库前（近期）潼关高程的变化

从1929年开始，潼关附近有了水位观测资料。但是，由于战争等原因，水位资料不连续，而且水位观测断面也有所移动。使资料的可靠性受到影响。

表2 建库前后潼关高程变化（单位：m）

Table 2 Alteration of the Tongguan stage before the construction of the Sanmenxia Reservoir

年份	汛前（m）	汛后（m）	年份	汛前（m）^a	汛后（m）^a	汛前（m）^[3]	汛后（m）^[3]
1961	326.55	329.10	1929	321.34	321.51	321.28	321.14
1962	326.10	325.20	1930	321.12	321.57	321.28	321.68
1963	325.16	326.12	1931
1964	326.02	328.08	1932
1965	327.62	327.68	1933	322.49	320.94	322.37	320.86
1966	328.00	327.72	1934	321.16	321.91	321.29	321.20
1967	327.77	328.39	1935	322.23	322.17	322.19	321.83
1968	328.42	328.33	1936	322.46	322.34	322.45	322.30
1969	328.70	328.65	1937	322.48	321.77	322.34	321.64
1970	328.45	327.80	1938		321.87	322.23	321.96
1971	327.64	327.52	1939	322.31	322.10	322.26	322.04
1972	327.55	327.36	1940	322.10
1973	328.12	326.67	1941
1974	327.27	326.68	1942	322.26
1975	327.15	326.00	1943
1976	326.54	326.23	1944
1977	327.39	326.83	1945
1978	327.18	327.27	1946
1979	327.75	327.63	1947
1980	327.49	327.10	1948
1981	327.44	326.70	1949		323.14
1982