黄河下游河段平滩流量计算及变化过程分析

黄河下游不仅断面形态复杂,而且主槽形态特征及过流能力沿程变化较大。因此采用河段平均的特征变量来描述主槽形态及过流能力更具有代表性。本文提出了基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均相结合的方法表示河段平均的主槽特征变量,计算的河段平滩宽度、水深、面积及流量恒满足水流连续条件。采用该方法计算了1960-2006年中典型年份花园口至高村游荡河段的平滩流量。结果表明河段平滩流量能从总体上综合反映游荡段主槽的过流能力,且其变化幅度远小于断面平滩流量。分析了河段平滩流量与所在河段冲淤量的关系,并建立了河段平滩流量与进口断面两年平均的汛期流量及来沙系数的相关关系。计算了近期黄河下游各河段平滩流量的变化过程,所得结果较好地描述了平滩流量在高村至艾山河段较小,在其上游游荡段及下游弯曲段相对较大的驼峰现象。     

人工神经网络方法在黄河下游平滩流量计算中的应用

利用黄河下游1960-2007年实测水沙资料,选取花园口、高村、艾山及利津4个断面作为研究对象,采用人工神经网络方法,通过输入来流量和来沙系数确定各断面的平滩流量.不同输入因子的计算结果表明:对于平滩流量的计算,不仅应考虑来水来沙条件的累积作用,同时还应考虑汛期与非汛期的全部水沙条件,则能更加准确地计算各断面汛后的平滩流量.人工神经网络方法不仅能够全面地考虑多种因素对平滩流量计算的影响,而且还能够模拟平滩流量随水沙条件变化的动态调整过程.     

黄河高村-孙口段近年平滩流量偏小成因分析

针对黄河下游高村—孙口河段近年来平滩流量偏小的情况,通过分析各河段历年平滩流量变化情况、河槽冲淤变化情况、下游河道几何形态和下游来水来沙情况,认为20世纪90年代后期至2001年日益严重的断流或准断流是导致平滩流量偏小的主要因素;下游＂上陡下缓＂的剖面形态与非汛期孙口以上河段水面宽相差不大的特点遭遇,也有利于孙口附近河段淤积。     

黄河下游准平衡状态下平滩流量及面积与水沙条件的关系

以黄河下游不同河型河段为研究对象,选取下游河道处于相对冲淤平衡的4个时期(1967-1968年、1979-1980年、1989-1990年、1998-1999年)为研究时段。根据8年的水文资料及汛后实测断面地形资料,采用基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均相结合的方法,计算了各时期游荡河段、过渡河段及弯曲河段的平均平滩流量及面积。通过分析平滩流量及面积与汛期水沙条件之间的关系,建立了准平衡状态下黄河下游各河段平滩流量及面积与相应来沙系数的经验关系式,用于预测不同水沙条件下各河段的平滩河槽特征,并估算黄河下游平滩流量维持在4 000m3/s的水沙条件。     

黄河下游平滩流量对来水来沙变化的响应

本文探讨了平滩流量对来水来沙的滞后响应规律，发现平滩流量不仅与当年的水沙条件有关，而且与前期水沙条件有关，是一定时期内的水沙条件累积作用的结果。当采用滑动平均值来反应前期水沙条件的累积影响时，得出平滩流量与滑动平均汛期流量和滑动平均来沙系数的相关程度分别在4年和5年时达到最大值。据此建立了能够反映来水流量和来沙系数前期综合影响的平滩流量计算方法，可以用来估算黄河下游主要测站平滩流量随水沙条件的变化。     

黄河下游游荡性河段心滩形态特征与水沙过程响应关系

黄河下游游荡性河段素以调整速度快与幅度大著称,河道心滩复杂多变,探究心滩形态特征与水沙过程之间的响应关系对于解析下游游荡性河段的河床演变机制具有重要的意义。围绕黄河下游铁谢至高村游荡性河段的心滩面积与数量等形态特征指标,结合下游水沙及冲淤特性,采用遥感影像和数值模拟相结合的研究方法厘清游荡性河段水沙过程与心滩面积及数量之间的响应关系,揭示水沙变化对心滩形态特征的影响机制。结果表明：自小浪底水库运用以来,下游河道发生剧烈冲刷,游荡性河段累计冲刷量15.37亿m³,占下游累计冲刷量的68%;在小浪底水库运用以前,游荡性河段的心滩面积与数量年际变化剧烈,存在着明显的增长与降低变化过程,而小浪底水库运用以后,该河段的心滩面积与数量呈现先减小后增大再减小的变化趋势;随着4 a滑动汛期平均流量和4 a滑动汛期平均来沙系数的增加,游荡性河段的心滩面积及数量分别呈现出减小和增大的变化趋势。数值模拟方法不仅可以较好地再现心滩发育及演变过程,还可以定性地表征特定水动力学因素对心滩形态特征塑造的影响,为阐明游荡性河段的心滩演变理论提供了一种新的研究方法。研究成果不仅有助于阐明河流平面形...     

黄河干流泥沙分布状况及存在问题

利用实测资料系统分析了1950.7-2005.6不同时期黄河干流泥沙分布特点。通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙分布引起的问题。提出了有利于减轻黄河干流泥沙淤积灾害的建议。     

不同时期黄河泥沙淤积灾害分析

在系统分析1950年7月-2005年6月不同历史时期黄河干流泥沙分布特点基础上,通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙淤积及存在的问题,提出减灾建议。（HKY—JBYW一2007—06）     

三峡工程运用后宜枝河段平滩流量调整特点

三峡水库蓄水运用后,清水下泄使得坝下游宜枝河段发生显著冲刷,河道过流能力也相应调整。宜枝河段(包括宜昌及宜都两河段)断面形态复杂,且过流能力沿程差异较大,河段平均的平滩流量更能反映其综合过流能力。采用基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均相结合的方法,分别计算了宜昌及宜都河段2002—2013年各年汛后的平滩流量,分析了河床冲淤变化对河段平滩流量的影响,同时还建立了两河段平滩流量与前5 a汛期平均水流冲刷强度的经验关系。结果表明当河段冲刷时,平滩流量增大,反之则减小;宜昌河段平滩流量与水流强度相关性系数较低,为0.64,而在宜都河段为0.94,表明宜都河段对上游水沙条件变化的响应较宜昌河段更为显著。     

黄河下游高村站平滩面积变化分析

以黄河下游高村站1960-2002年的平滩面积为研究对象,分析了来水量和来沙系数对平滩面积的影响.平滩面积随汛期水量的增加而增加,随汛期来沙系数的增加而减小,并且与4年滑动平均汛期水量和5年滑动平均来沙系数均具有较好的相关关系.提出了平滩面积的计算公式,公式不仅能够反映来水来沙条件变化对平滩面积的综合作用,而且能够反映前期水沙条件的累积影响,可以用来估算水沙条件变化对高村站平滩面积的影响效果.     

孔兑入汇角度对黄河内蒙古段河道冲淤的影响

选取黄河内蒙古河段典型支流毛不拉孔兑为研究对象,对其来水来沙特性进行了讨论。选取典型水沙过程,采用模型试验手段,在同样水沙条件下,分别模拟了孔兑水沙在现状条件和切滩导流条件下对干流河道冲淤变化的影响。结果表明:改变支流入汇角度能有效改善黄河下游干流河段局部淤堵的状况,但同时对下游河道的淤积影响范围也相应增大。     

黄河下游泥沙淤积的滞后响应规律分析

根据河床滞后响应模型,分析黄河下游山东段来水来沙、河床冲淤演变情况及淤积量对来水来沙滞后响应。结果表明,黄河下游艾山——利津河段累计淤积量与艾山站15年滑动平均流量、来沙系数以及利津站13年滑动平均同流量水位抬升值的相关程度较好,反映出艾山——利津河段淤积对艾山站来水来沙条件及利津站河底高程变化的滞后响应规律。     

黄河甘宁蒙河段突发水污染事故预警模型

黄河甘宁蒙段沿岸化工企业众多,已成为突发水污染事故高风险区域,针对可能的突发污染事故进行应急预警具有重要的现实意义。基于EFDC模型建立了自甘肃兰州至内蒙古头道拐河段水污染突发事故一维预警模型,考虑不同河段纵向离散系数和多沙河流污染物衰减系数变化,模拟预测了污染物迁移过程。结果表明:所建预警模型能够模拟和预测突发污染物泄露事故条件下污染带迁移的过程。以兰州泄露COD(污染物浓度3 g/L、流量50 m3/s、持续时间72h)为例,甘肃及宁夏河段代表断面不可取水时长分别为63、53、41、25 h;由于COD在多沙环境下衰减效率高,因此内蒙古河段的水质基本不受事故影响。     

荆江河段水沙条件与主流线特征关系研究

荆江河段的主流变化主要表现为弯曲分汊段的主支汉交替及单一弯道段深泓半径的变化,综合考虑两者关系,提出了能描述荆江分汉段及单一弯道段主流线特点的无量纲常数--弯曲特征数r,并针对同一河段分析了汛期平均流量、洪峰变差系数、年输沙量及输沙指数等水沙条件变化与主流线变化的对应关系.结果表明:汛期平均流量较小、水流相对饱和度低、来水来沙过程较为均匀使得滩槽高差较小,横断面向宽浅发展,从而减弱河道对水流的约束,弯曲特征数较小,主流顺直;反之主流向弯曲发展.     

黄河上游巴彦高勒至头道拐河段输沙优化调控研究

近年来黄河上游宁蒙河段主槽淤积,中小流量下水位明显抬高,洪涝灾害频发。通过建立黄河上游巴彦高勒到头道拐河段水沙数学模型,研究了不同水沙条件下该河段的累计排沙比和累计冲淤量,得到了来水来沙条件与输沙效果的相关关系,计算不同流量下优化输沙的临界含沙量。在此基础上,提出了河道输沙效率指标,得到了适合巴彦高勒至头道拐河段输沙的洪水流量与洪水冲沙历时。研究结果表明,巴彦高勒到头道拐河段水库调节宜采用10天作为冲刷的单位时间,即每次冲刷时间控制为10天,汛期采用多次冲刷,河道输沙效果较好。     

黄河内蒙古河段凌汛期槽蓄水增量分析与预测

通过分析黄河内蒙古段各水文站多年流量变化规律,采用断面水量平衡法分别计算出2004—2015年各年度凌汛期黄河内蒙古河段石嘴山—巴彦高勒、巴彦高勒—三湖河口、三湖河口—头道拐区间的槽蓄水增量,分析黄河内蒙古段凌汛期槽蓄水增量的变化规律,区间槽蓄水增量均值由大到小的顺序为三湖河口—头道拐河段巴彦高勒—三湖河口河段石嘴山—巴彦高勒河段。利用时序分析模型对黄河内蒙古河段2015—2018年各年度凌汛期槽蓄水增量进行预测,槽蓄水增量预测值石嘴山—巴彦高勒区间分别为4.31亿、3.88亿、4.65亿m~3,巴彦高勒—三湖河口区间分别为7.35亿、6.55亿、7.88亿m~3;三湖河口—头道拐区间分别为8.55亿、9.26亿、10.48亿m~3。通过与实测值进行比较,说明模型预测结果具有较高的精度。     

黄河内蒙古河段防凌防洪运用方式研究

从分析龙羊峡、刘家峡两水库运行前后内蒙古河段的凌汛特点、水沙条件变化规律入手,对黄河内蒙古河段的防凌需求和防洪需求进行了研究。结果表明:在防凌方面,封河期河道流量应维持在650~700 m3/s,在稳封期流量逐步递减,开河期流量应维持在450~500 m3/s,需要防凌库容8.31亿~11.04亿m3;在防洪方面,内蒙古河段调水调沙控制指标以流量维持在2 500 m3/s左右、持续时间约12 d为宜,需要水量25亿m3,扣除调水调沙时期河道平均流量并考虑区间引水和支流来水,要实现宁蒙河段的调水调沙指标,还需要补水约19.5亿m3。     

基于三门峡水库反馈效应的古贤水库调控指标分析

调水调沙是协调黄河水沙关系的重要途径之一。在对黄河潼关站1974-2017年汛期日均洪峰流量超过1 500 m~3/s的162场场次洪水进行系统分析的基础上,筛选出82场以龙门来水为主的非漫滩洪水作为古贤水库调水调沙期近似下泄的水沙过程。通过对场次洪水在三门峡水库的沿程冲淤调整分析,从有利于三门峡库区河段冲刷、潼关高程降低和洪水冲刷效率等多方面综合考虑,提出调水调沙期间古贤水库适宜下泄的流量和含沙量等水沙调控指标为:洪峰流量2 000～4 000 m~3/s,且在小北干流河段不漫滩,含沙量低于30 kg/m~3,持续时间3～10天。     

黄河内蒙古河段主槽萎缩原因和对策分析

近20年来，黄河内蒙古河段处于持续淤积状态，从而使主槽严重萎缩。分析1960～2006年典型断面输沙量资料认为，淤积在该河段的泥沙主要来自十大孔兑流域和乌兰布和沙漠。由于1986年以前来水条件（特别是汛期洪水条件）较好，故河床淤积量不大；1987年以后，来水偏枯和洪水减少等使区间来沙对内蒙古河段淤积的影响凸现。龙羊峡和刘家峡水库的调洪运用是造成该河段汛期水量和洪峰流量减小的主要人为原因。要改善内蒙古河段主槽萎缩形势，一方面要调控进入宁蒙河段的洪水量级尽可能达到1500~2000m3/s以上，另一方面要加强该区间重点产沙区的水土流失治理，并调整孔兑入黄方式。     

黄河下游河道泥沙不均衡调整及其对水沙条件的响应北大核心CSCD

黄河下游河床调整主要取决于来水来沙条件和河床边界条件,水沙和边界条件又受到人类活动的影响。黄河下游河床演变极其复杂,河床纵横向冲淤调整不均衡特征明显,不均衡冲淤可能形成排洪“瓶颈”河段,危害河道防洪安全。针对河道不均衡调整现象,从不同河段河槽冲淤量、河槽横断面变化、水文站3 000 m^(3)/s同流量水位变化等方面,分析了各河段不同时期河道不均衡调整特征及河槽恢复水平,揭示了排洪“瓶颈”河段形成、发展及消失与水沙条件的关系。目前夹河滩以上河段的河槽基本恢复到1969年或1960年以来最好水平,夹河滩至高村河段恢复到1989年水平,高村至利津河段恢复到1985年水平。研究成果可为黄河下游水沙调控提供理论支撑。