黄河河口段一维水流泥沙数学模型

针对黄河河口段河道来水来沙特性和河道冲淤演变特点,综合考虑了断面上水沙分布和冲淤分布不均匀,阻力变化、河口三角洲淤积延伸等问题,建立了黄河利津以下河口段一维水流泥沙数学模型。用该模型对多年汛期和冬季河口段内水沙进行验证计算表明:计算结果与实测结果基本吻合。本模型可用来预测河口段内沿程不同时刻水位、含沙量及河床冲淤的变化过程。     

黄河口清水沟河道的冲淤过程与模拟

为揭示黄河口清水沟河道长时段的冲淤演变规律并建立其冲淤计算方法,分析了清水沟1976—2015年的时空冲淤演变过程,采用河床演变的滞后响应模型,考虑河口来水来沙及河道延伸与蚀退的影响,建立了清水沟累计冲淤量的计算方法。结果表明:1976—1980年改道初期清水沟改道点上游先冲后淤,改道点下游淤滩塑槽,淤积量随着下游河道展宽而增加,1980年后改道点上、下游河道冲淤过程趋于一致;受水沙条件等因素影响,1980—1986年清水沟主槽冲刷展宽,之后主槽淤积萎缩;1996年清八改汊和2002年小浪底水库"调水调沙"原型试验以来,河道转淤为冲,2002年后河道冲刷速率随时间指数衰减;河床演变的滞后响应模型可计算清水沟长时段的冲淤过程,该方法可为预测未来清水沟冲淤演变趋势提供科学参考。     

多沙河流河口泥沙淤积自生性过程试验研究

多沙河流河口输沙不平衡带来的淤积演变过程,动态调整着上游河道控制基面,影响通航和防洪安全等。开展水槽试验,控制上游水沙条件和下游水位不变,研究河口三角洲自生性过程的形成机理、波动性和趋势性演变特征。试验中观测到淤积朵体迁移、溯源冲淤和河道摆动等自生性调整现象,其中朵体发育和迁移起控制作用。研究结果表明:自生性过程具有内在临界性,不同水沙条件下淤积朵体临界尺度不同,相应的水位波动周期、溯源波能量、水位涨落规律和三角洲形态亦有所差异。结合试验成果探讨了自生性过程形成的内在动力、临界性及其与三角洲形态的内在联系。     

黄河下游断面资料数据库及冲淤分布初步分析——

利用所建立的断面资料数据库及分析系统软件,采用体积法对黄河下游冲淤数量进行了计算,并利用与本系统软件直接接口的通用软件,研究了黄河下游冲淤量的时空分布特点。计算分析表明,近半个世纪黄河下游河道淤积量达64.4亿m3。进入下游的水沙条件既受自然气候条件变化的影响又受水库运用所制约。不同时期河道冲淤量及其分布的差异是黄河下游冲积性河道对不同水沙条件所作出的反应。     

2012年洪水对黄河内蒙古段冲淤影响

2012年洪水是内蒙古河段1989年以来历时最长、洪峰流量最大的洪水过程。为了解粗泥沙对黄河内蒙古段河床冲淤变化的影响,依据宽河谷河段巴彦高勒、三湖河口和头道拐水文站实测资料,分析了内蒙古河道2012年洪水水沙特征,通过计算推移质输沙量和比较断面河底变化,探讨了粗泥沙对河底调整的影响。结果表明:2012年洪水造成粗泥沙在上游段冲刷、下游段淤积;固定低水位下过流断面存在涨冲落淤的规律;洪水过后,巴彦高勒和三湖河口低水位面积分别扩大了19 m2和29 m2,头道拐减小约100 m2。由于粗泥沙排沙不平衡,底部河床的真正高程并没有降低,防洪风险依然存在。     

关于辽河干流河道冲淤量沿程变化规律探讨

河流断面的变化是研究河道冲淤情况及河流河床冲淤情况及河流河床演变最直观、最简洁的办法。在分析辽河下游河流输沙量变化特征的基础上,利用辽河干流具有代表性水文站的实测大断面,对河床泥沙冲淤及动态演变进行初步分析。结果表明辽河干流典型站径流输沙呈线性相关,关系相对稳定,2010-2013年显著减少,不同年代中冲淤基本交替进行,辽河干流整体是淤积的。     

1996年黄河尾闾改道以来水下三角洲的演变

根据1996-2004年黄河三角洲滨海断面的实测水深资料,总结清水沟流路自清8汊改道以来,现行黄河口水下三角洲平面和剖面演变特点。结果表明：水下三角洲的地形演变与河口区的水流动力相适应．三角洲的演变是一个动态反馈过程。在新的入海水沙通量变化形势下,应当运用系统的观点,从“动力-泥沙-地形”系统的角度研究三角洲演变的机理模型,为黄河大型水库联合调水调沙和河口治理提供技术支持。     

2003年黄河第二次调水调沙试验效果分析

2003年8～10月,泾、渭、洛河和三门峡～花园口区间降雨持续50余d,黄河中游出现了历史上罕见的秋汛洪水。为扩大黄河下游河道主河槽的过洪能力,实现黄河下游主河槽的全线冲刷,同时,进一步探索三门峡、小浪底等水库水沙联合调度方式,深化对黄河河道、水库水沙运动规律的认识,黄委会于9月6日～18日进行了黄河第二次调水调沙。该文着重介绍了此次实验中黄河下游主要断面的水文泥沙过程,以及河道冲淤情况,认为花园口水文站来水量26．5亿m~3,冲刷量0．456亿t,整个下游河段基本为冲刷；下游主要断面主槽过洪能力增加幅度为150～400m~3/s,2500m~3/s流量相应水位降低0．04～0．23m,提高下游河道的输沙效率。     

黄河下游不同河型河道的水沙效应及演变趋势分析

黄河下游沿程出现的辫状河流（游荡型河流）、弯曲河流（弯曲型河流）、顺直河流（顺直微弯型河流）的转化现象引人关注,并有不同方面的专门研究。本研究针对以往研究的不足,通过对不同河型段的水沙演变、断面形态对流量的响应、河道断面演变、河床沉积速率及能耗率特征等方面,系统分析了不同河型段河道的水沙效应。认为黄河下游沿程出现的三类河型是由河道比降小、河床质细、洪枯水交替、粗泥沙输入少及大堤限制等因素起主导作用。其中顺直河流的出现是人工大堤的胁迫性产物。随着近年来水沙的阶段性减小,顺直河流在大堤的挟持下得以维持;弯曲河段河道的侧向摆动依然、宽度略微变窄,河床加积速率最大,但不会导致整个下游河道比降发生明显变化;辫状河段能耗率相对较大,冲淤强烈,滩槽更替频繁,但随着流量的减小,其能耗率明显减小,其比邻弯曲河流段的河道会逐渐曲流化,表现为弯曲河段的适度上延,但延伸有限。各类治理措施中,以中上游修建水库和淤地坝是最有效的,可拦截大量粗泥沙,从而降低下游河床的加积速率,以延缓悬河的发展。当然,针对决口险情的大堤建设是必要的,但要与不同河型段的河道稳定性相适应。     

黄河下游河床纵向与横向变形的数值模拟——Ⅱ二维混合模型的应用

对前文提出的平面二维混合模型进行了验证与实际工程应用.模拟了概化顺直河段在不同冲淤条件下的河岸后退过程.将混合模型应用于实际工程问题,模拟了黄河下游花园口游荡型河段的河床纵向与横向变形过程.通过对断面平均水位、流速分布、断面形态变化等计算值与原型观测值的对比,两者符合较好.表明该混合模型不仅能较好地模拟出河道内的水沙运动与河床纵向冲淤过程,而且能模拟出滩岸的后退与淤长过程,尤其能模拟滩岸的冲刷与崩塌过程.     

黄河龙羊峡-刘家峡河段特大型滑坡成因分析

文章在阐述黄河上游龙羊峡-刘家峡河段内滑坡类型及分布的基础上,分析了滑坡发育与黄河形成演化历史的关联性。认为距今12.5万a前后的共和运动使得黄河溯源侵蚀加剧,水资源的重新分配,导致黄河切蚀能力加强,并于距今1.8-2.9万a达到高潮。因此,构造抬升致使黄河水流快速下切,是造就区内特大滑坡发生的根本原因。     

黄河下游河道改道问题探讨

本文从黄河下游华北沉降盆地的基底构造,河沙淤积、地貌形态特征诸方面论述了黄河下游河道改道的必然性,指出黄河下游决堤改道的危险河段在河南、重点花园口至高村河道段。为了防止黄河河道失控,避免决堤改道造成巨大经济损失,提出了黄河下游局部改道（花园口一张庄闸人工造黄河河道）的设想,对黄河下游防洪治河具有重要的实际意义。     

黄河下游河道输沙水量及计算方法研究

根据黄河下游1950年以来的水沙、河道冲淤及洪水观测资料,系统分析了黄河下游主要控制站输沙水量与来沙量、洪水量级、水沙搭配、区间引水引沙及河道允许淤积度等因子间的相互关系。在探讨泥沙输移规律和机理的基础上,引入水沙搭配参数,建立了适用于黄河下游主要控制站汛期及洪水期计算输沙水量的数学表达式,量化了水沙条件及河道允许淤积度变化对河道输沙水量的影响程度。该研究对维持黄河健康生命及黄河水资源的规划利用具有重要的理论和实际意义。     

不同来源区洪水对黄河下游流量-含沙量关系的影响

根据1950-1960年及1974-1985年实测洪峰水沙资料,分析了不同来源区洪水对黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站流量 含沙量关系的影响,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以上作为中游粗沙来源区洪水,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以下作为细沙来源区或少沙区洪水。这样,黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站平均流量 平均含沙量关系可分为以增加平均含沙量为主和以增加平均流量为主的两个区。同时,河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河的洪水,大大增加了黄河下游平均来沙系数和平均含沙量,并导致全下游河段的必然淤积。     

黄河口尾闾段河床形态调整及过流能力变化

为全面描述黄河口尾闾段的河床形态调整及过流能力变化,采用河段平均的计算方法,确定了尾闾段(利津—西河口)1990—2016年汛后断面及河段尺度的平滩特征参数,分析河段平滩河槽形态调整特点、河段平滩流量变化过程及其与累积河床冲淤量的关系。结果表明:近30年来黄河尾闾段的河床形态调整过程较为复杂,河相系数在1990—2003年呈振荡式升高,2003年以后持续减小,说明断面形态朝窄深方向发展;平滩流量变化与河段冲淤过程密切相关,淤积时平滩流量减小,反之则增大;建立这些河段平滩特征参数与利津站前4年汛期平均水流冲刷强度的幂函数关系,且相关系数均大于0.8,说明黄河口尾闾段河床形态调整及过流能力变化能较好地响应利津站水沙条件的改变。     

黄河下游输沙水量研究综述

对输沙水量的计算方法,黄河下游汛期、非汛期输沙水量的研究现状,水库对输沙水量的影响,输沙用水总量的研究现状等方面分别作了回顾。分析指出,输沙水量与来水含沙量、来水流量、河道冲淤、河床前期条件等有关。黄河下游各时期输沙水量不同,汛期最小,其余依次为非汛期、冬三月、凌汛期。水库调水调沙的同时也改变着黄河下游的输沙水量。利用水库群调水调沙,使小浪底水库以造床流量、高含沙水流输沙,是目前推荐的黄河下游节水减淤高效输沙入海的主要方式。提出了一些有待进一步研究的问题。     

黄河源地区的河谷地貌特征及其对黄河上游形成和演化的启示

黄河的形成与演化对于认识我国宏观地貌格局的形成、青藏高原及黄土高原的区域构造活动历史、华北平原及黄渤海陆架的形成和演化等问题具有重要意义。目前对黄河演化历史的研究主要集中在龙羊峡以下的河段,对于黄河源段的关注较少。文章基于黄河源地区河谷地貌的实地考察,并利用SRTM1-DEM数据,分析了黄河源段干流及支流河谷橫剖面的地貌特征,并与该区典型的冰川谷和兰州附近黄河的河谷横剖面进行了对比。结果表明:黄河源地区的河谷规模巨大,并呈现出谷底开阔、河床窄小、阶地不明显、谷坡陡立、河谷横剖面左右对称的U型谷特征。这些特征与该区冰蚀谷的特征相似,但与兰州段黄河成型河谷的特征相差甚远,且其河谷规模更大。我们推断,黄河源地区的河谷可能主要为冰期时的冰蚀作用所塑造,而非单纯的流水侵蚀形成。由于冰蚀作用的存在,该区早期的河流阶地可能被随后冰期的冰蚀作用所破坏,当前基于黄河源地区现存河流阶地年代的研究很可能低估了该区水系的发育历史。此外,反复的冰川进退也可能导致黄河源水系自上而下贯通,而非溯源侵蚀形成。     

对黄河下游河道输沙能力的新认识

综述了10a来利用高含沙水流特性治理黄河下游河道的研究进展,其中包括黄河水沙变化趋势,高含沙洪水的输沙特性,阻力特性,河槽形态调整变化规律,河道特性与来水来沙之间的关系;改造下游宽浅河道的最优水沙组合,水库调水调沙运用原则,及治理前景等内容.如能实现,下游河道淤积可大幅度减少,输沙用水可大量节省,黄河水资源可得到充分利用,并能形成窄深稳定的新河槽.