黄河下游漫滩洪水的淤滩刷槽作用

淤滩刷槽是指多沙河流发生漫滩洪水时出现的滩地淤积、主槽冲刷(或少淤)的现象,为多沙河流的主要特征之一。以黄河下游河道为对象,利用实测洪水资料,对漫滩洪水的滩槽水沙交换、主槽断面形态改善及其对滩槽冲淤的影响进行了研究。滩槽水沙交换及其引起的主槽断面形态改善是造成漫滩洪水淤滩刷槽的主要原因。淤滩刷槽可减少河道的总淤积量,并可改善河道的横断面形态。当漫滩洪水来沙系数小于0.012 kg·s/m~6及洪水漫滩系数大于1.5时,淤滩刷槽作用明显。为减少主槽及河道的淤积,其可作为漫滩洪水调度的调控指标。     

黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽试验研究

利用"82·8"型不同量级漫滩洪水,进行了黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽系列模型试验,结果表明:①漫滩洪水淤滩与刷槽之间有必然联系,滩地淤积量与主槽的冲刷量呈正相关关系,在同等水量、沙量条件下,滩槽冲淤量随洪峰流量的增大而明显增大;②不同量级洪水漫滩后,嫩滩的淤积量随洪峰流量的增大变化不大,二滩的淤积量随洪峰流量的增大而明显增大;③滩槽交换分三角形滩区交换和条形滩区交换,洪水过程中前者交换的频率大、时间短,后者交换的频率小、时间长;④上滩挟沙水流在运行过程中,具有明显的含沙量衰减及粒径分选作用,泥沙粒径分选细化的程度与含沙量衰减率呈正比,较大洪峰流量的上滩水流在三角形滩区上含沙量衰减率较大,较小洪峰流量的上滩水流在条形滩区上含沙量衰减率较大.     

黄河下游漫滩高含沙洪水淤滩刷槽效果研究

采用定性和定量分析相结合的手段,分析了黄河下游漫滩高含沙洪水淤滩刷槽的效果。结果表明:黄河下游漫滩高含沙洪水淤积主要集中在高村以上河段,高村以下河段淤积量仅占全下游淤积量的3.2%;从同流量水位以及横断面的调整变化来看,高村以上河段的淤积主要集中在滩地,而主槽大多表现为冲刷;从滩槽淤积量分配来看,发生漫滩高含沙洪水年份整个汛期利津以上河段主槽淤积量占全断面淤积量的47.7%,而漫滩高含沙洪水期间主槽淤积量仅占全断面淤积量的10.3%。     

黄河下游河道淤积情况及1984年至1995年发展趋势估计(一)

黄河下游河道的淤积状况主要取决于来水来沙条件。从长期看,年淤积量时多时少,呈周期性的变化。多年平均年淤积量约3亿吨。影响黄河下游河道沿程冲淤分布的主要因素除来水来沙条件外,还受到前期河床演变状况和三门峡水库调水调沙控制运用方式及河口条件的影响。1950年以来经过淤积——冲刷——淤积三个时期的调整,夹河滩以上及艾山以下淤积较少,淤积集中在夹河滩至艾山河段。淤积的横向分布与漫滩洪水出现的机遇、持续时间长短,滩区生产堤状况有关。1950至1983年下游滩地淤积约50亿吨,占总淤积量的百分之七十,但淤积分布不均匀,生产堤外淤积厚度大,生产堤内淤积厚度小,堤根甚至没有淤高,加大了滩面横比降,局部河段甚至形成了“悬河”中的“悬河”。选用五十年代实测系列年,考虑龙羊峡、刘家峡、三门峡等水库的调节作用,1990年水平,1984～1995年12年平均黄河下游年来水量388亿立米,年来沙量16.1亿吨。综合实测资料分析与计算成果,1984～1995年,黄河下游的年淤积量将达4亿吨左右;大部分泥沙仍将集中淤积在夹河滩至艾山河段,山东艾山至利津河段也将有较多的淤积。     

大洪水条件下黄河下游河道冲淤及滩区安全

在大洪水期行洪滞洪沉沙是黄河下游宽滩区的主要功能之一。近十几年来,随着黄河水沙的变化和小浪底水库的建成运用,对宽滩区运用方式的争论更为激烈,却一直缺乏系统的对比研究。为此,黄科院利用小浪底至陶城铺河道实体模型,采用2013年汛前地形,开展了黄河下游宽滩区是否修建防护堤两种不同运用方式下,大洪水期的洪水演进试验,通过对比分析不同运用方式下的下游河道在冲淤演变、洪水位变化和滩区防洪安全等方面的问题,探讨了大洪水条件下黄河下游河道冲淤及滩区的安全形势,以期为黄河下游河道治理措施的决策提供科学的参考依据。结果表明,宽滩区修建防护堤后,中常高含沙洪水条件下主槽淤积量小于不修防护堤方案,大洪水条件下主槽冲刷量大于不修防护堤方案,说明主槽过流能力和输沙能力均有所增大。但是,修建防护堤后的嫩滩淤积量,两种洪水条件下均呈现出明显大于不修防护堤方案,河道的横断面形态和"二级悬河"形势均有所恶化。同时,由于目前地形条件下夹河滩以上河段主河槽过流能力达到了6 000m3/s,洪水向下游的演进速度和水量明显增加,导致高村以下的洪水位比不修防护堤时显著提升,增大了高村以下河段的防洪压力,滩区的防洪安全受到严重威胁。     

黄河下游非漫滩高含沙洪水的沿程淤积分布

小浪底水库即将由拦沙初期转入拦沙后期,水库降水排沙会使黄河下游河道发生不同程度的淤积,给维持下游一定过流规模的主槽带来困难。通过对比4个不同含沙量与泥沙级配方案下游河道的冲淤量及泥沙沿程淤积情况,认为:1含沙量低且悬沙粒径细的非漫滩高含沙洪水在黄河下游河道淤积量相对较少,且各河段淤积较为均衡;2非漫滩高含沙洪水含沙量沿程调整迅速,含沙量越高,衰减幅度越大,中粗沙含量沿程明显减少,细沙含量沿程衰减得少;34个方案均以中粗沙淤积为主,淤积主要发生在花园口以上河段,粗沙淤积量占总淤积量的比例分别为58.0%、46.9%、48.5%、58.8%,花园口—夹河滩河段内各粒径泥沙淤积分配比例基本均等,夹河滩—高村河段淤积量小,粗沙淤积量相应较小,细沙淤积比例稍大。建议在小浪底水库降水冲刷期尽量避免下泄小流量、高含沙量的水沙过程,若不可避免,则应考虑尽可能减小悬沙粒径。     

黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽基本规律分析

通过分析黄河下游11场典型漫滩洪水的资料,探讨了发生漫滩洪水时滩槽水沙的交换模式及淤滩刷槽的机理。结果表明:1花园口—利津河段滩地淤积量随着花园口站来沙量的增大而增大,滩地淤积量越大,相应河段主河槽的冲刷量越大;211场典型漫滩洪水过程中,除1953年第二次大洪水槽滩均发生淤积,1988年、1996年主河槽冲刷量占滩地淤积量的比例较低外,花园口—利津河段主河槽冲刷量基本上为滩地淤积量的65%~99%;3漫滩洪水全断面冲淤量随含沙量的变化趋势与不漫滩洪水主槽冲淤量随含沙量的变化趋势基本一致。     

黄河下游河道形态变化及应对策略——“黄河下游滩区生态再造与治理研究”之一

在对黄河下游河道形态演变过程以及"一级悬河""二级悬河"成因进行分析的基础上,针对宽河固堤、窄河固堤、防护堤等治理思路,认为泥沙处理是黄河下游治理的关键所在,下游滩区仍需长期发挥滞洪、沉沙作用,窄河固堤、防护堤等方案将会加剧"二级悬河"的不利态势,不利于黄河长治久安。为实现滩区"洪水分级设防,泥沙分区落淤,滩槽水沙自由交换",保障黄河下游长期防洪安全,构建黄河下游沿黄城市生态空间,推动滩区群众快速脱贫致富,实现治河与惠民双赢,在充分吸纳黄河下游河道治理成果的基础上,经论证提出了黄河下游生态治理新思路,即对滩区进行功能区划,分为生态移民安置区、高效农业区以及资源开发利用区等,利用泥沙放淤、挖河疏浚等手段,将由黄河大堤向主槽的滩地依次分区改造为"高滩""二滩"和"嫩滩",各类滩地设定不同的设防标准。     

河道生产堤对洪水影响的二维数值模拟研究

河道主槽两侧修建的生产堤影响滩槽泥沙横向交换,对河床演变带来很大影响。本文针对黄河下游游荡型河段的现实状况,采用平面二维水沙数学模型按现状生产堤、废除生产堤、限制生产堤三种条件进行了典型洪水的模拟,模拟计算给出了夹河滩-高村河段不同边界洪水演进、漫滩的过程及滩区淹没程度。作者分析了三种不同边界条件对洪水水位、河段流速、滩槽冲淤的影响,表明废除生产堤使洪水提前进滩,与现状生产堤状态相比大大降低了河道洪水位;限制生产堤方案可以适当控制漫滩流量,扩大滩槽泥沙横向交换,改善滩区生产条件。为了维持黄河河槽活力,协调人河关系,抑制二级悬河发展,限制下游河道生产堤治理方案是比较适宜的。     

黄河下游二级悬河段河势及漫滩模型分析

结合实体模型试验,在洪量和沙量不变的情况下,对概化处理后不同量级洪水条件下黄河下游二级悬河段的水沙过程进行了研究。结果表明:随着洪峰流量加大,进入滩区的水量也随之增大,其漫滩范围和落淤厚度有逐步增大的趋势,但漫滩洪水基本流路无大的变化;漫滩洪水的水流交换模式包括在三角形滩区内完成的淤滩刷槽交换模式和水流漫滩后通过较长距离条形滩区落淤后回归主槽的交换模式。     

黄河下游河道冲淤计算方法

本文介绍黄河规划治理中常采用的下游河道冲淤计算方法.黄河下游来水含沙量大,含沙量变幅大,河床边界条件复杂,特别是漫滩洪水及高含沙洪水,洪峰沿程传播变形及滩槽水流横向交换引起的滩槽冲淤变形均较明显.实际上是三维非恒定流的河床变形问题.本计算方法由黄河下游实测水沙资料分析求得黄河下游各水文断面主槽输沙公式,它反映了黄河下游各断面输沙率不仅与本断面水力条件有关,而且与上游断面来水含沙量有关.根据下游河道型态特性对河床边界条件进行概化处理,运用一维河床变形的三个基本方程进行河床变形计算.漫滩洪水采用马斯京根法进行洪水推演,将不断进行的滩槽水沙横向交换概化为分段进出的漫滩水流.在每小段进出口处进行滩槽水流混合及滩槽分流计算,在每小段内分别进行滩地和主槽的一维冲淤计算.经过三十余年实测资料验证,不论冲淤总量还是沿程各河段及横向滩槽冲淤分布均较符合实际.     

黄河下游典型河段现状条件模型试验研究

为解决黄河下游河段淤积加重,主槽淤积萎缩,过流能力锐减,黄河下游地区的二级悬河形势严峻等问题,探索恢复下游河段主槽过流能力的治理措施,通过实体模型试验“82·8”洪水过程,研究试验河段淤滩刷槽的特点,为小浪底引黄工程调水、调沙、调度决策提供技术支撑.     

黄河滩区不同治理模式的防洪效果试验

小浪底水库的建成运用和持续13 a的黄河调水调沙,使黄河下游河道得以沿程冲刷,平滩流量增大,加之近十几年黄河一直未发生大洪水,黄河下游滩区未发生较大漫滩,引起人们对宽滩区治理和运用方式的争论。目前的研究成果普遍认为,黄河下游发生大洪水的可能性仍然较大,特别是一旦出现高含沙洪水,对下游河道防洪安全的威胁更要引起高度重视。然而,在当前河道边界条件下,一旦发生这种不利水沙情况,那么黄河下游河道的冲淤、滩区淹没情况、滩区的灾情损失等将发生哪些变化,还无人开展定量研究。中常高含沙洪水条件下黄河下游宽滩区防洪形势对不同治理模式响应状况的模型试验结果表明:有防护堤模式主槽输沙能力强于无防护堤模式,但嫩滩淤积量大于无防护堤模式;有防护堤模式仅高村以下少量滩区漫滩上水,淹没面积小于无防护堤模式;习城滩两种模式中漫滩范围都较大,是防洪重点区域。建议在高村以上滩区修建高标准防护堤以保障滩区安全和经济建设,高村以下滩区实施滩区淹没补偿政策。     

黄河漫滩洪水滩槽水沙交换模式研究

根据黄河下游漫滩洪水演进的特点,分析了滩槽水沙交换的基本模式和淤滩刷槽机理。结果表明:①滩槽水沙交换分为条形滩区交换模式和三角形滩区交换模式两种;②滩地淤积比与漫滩系数呈正相关关系,减少来沙量和增大洪峰流量皆可获得较好的淤滩刷槽效果。     

黄河下游维持主槽不萎缩的输沙需水研究

输沙需水是维持主槽不萎缩的重要条件。本文在考虑黄河下游非汛期冲刷、大漫滩洪水淤滩刷槽冲淤特点的基础上,根据非漫滩洪水水、沙及河道冲淤关系,研究提出了维持主槽不萎缩的输沙需水计算方法,并结合小浪底水库典型水沙调节方案,分析计算了黄河下游维持主槽不萎缩的输沙需水量变化范围。研究表明,主槽维持规模、来沙量、水沙过程是维持主槽不萎缩输沙需水的重要影响因素,小浪底水库合理调控黄河下游水沙搭配关系后,维持主槽不萎缩的输沙需水可明显减少。     

黄河下游滩区治理与生态再造模式发展——“黄河下游滩区生态再造与治理研究”之四

黄河下游是我国黄淮海平原的生态屏障,"二级悬河"举世闻名,其滩区治理问题一直是治黄工作的重点和难点。黄河下游滩区治理的关键在于稳定主槽,协调水沙关系,并考虑生态发展和社会稳定等多种因素。以往治理模式多立足于治河,在不同的角度考虑了提高河道行洪输沙能力、提升滩区群众防洪安全水平等多方面需求,但均在一定程度存在实施难度大、周期长、无法彻底消除"二级悬河"影响等诸多问题,在生态发展理念方面考虑较少。本文在充分考虑黄河水沙调控体系对协调下游水沙关系的作用后,提出了"洪水分级设防、泥沙分区落淤、水沙自由交换"模式,借以实施黄河下游滩区生态再造与治理,彻底消除"二级悬河"影响,通过与调水调沙工程体系配合,将在一定时期内保证黄河下游滩区的稳定,服务于黄河下游生态经济带建设。     

基于洪水过程的黄河下游游荡型河段冲淤特性研究

为了把握洪水泥沙过程对黄河下游游荡型河段河床冲淤调整的影响,通过平面二维水沙数值模拟与实测资料分析,进行了不同水沙过程下黄河下游河道冲淤规律的探讨。研究发现不同洪水泥沙过程对河槽的调整塑造有明显不同的影响,大洪峰流量塑造的河槽在非洪峰期难以维持原有输沙强度。主槽累积刷槽效应与洪水泥沙过程有很好的响应关系,塑造出最适宜河床断面形态的洪水过程才能实现最佳输沙效率。在不同量级漫滩洪水条件中,对应洪峰6 000m3/s的洪水过程,塑造的断面形态具有最大累积刷槽效应,故可采用其作为黄河下游漫滩洪水的调控指标。     

增大主槽过流能力 淡化生产堤存废之争

从大洪水发生几率大幅度减小、下游河道具有极强的泄洪输沙能力、刷槽和淤滩没有必然的联系等方面,论述了目前条件下黄河下游滩区生产堤存在的合理性。同时指出:三门峡水库"蓄清排浑"运用的减淤作用已经使花园口以上河道基本不淤,温孟滩已经成为小浪底水库的移民区;小浪底水库投入运用以后,下游河道平滩流量增大,但夹河滩以上河道依然宽浅散乱,急需采用双岸整治措施形成稳定的窄深河槽;通过小浪底水库泥沙多年调节优化水沙组合,将泥沙调节到洪水期输送,可以控制河道主槽不抬高。只要主槽过流能力增大了,洪水漫滩几率就会减小,生产堤存废的争论自然得到淡化,滩区问题就能得到合理的解决。     

黄河高村河段漫滩洪水特性分析

1前言由于黄河下游已连续多年未发生较大洪水,河床在逐年淤积抬高,主槽变得更加宽浅,造成河道行洪能力降低。高村水文站是黄河进入山东的第一个重要控制站,测验河段位于黄河下游游荡河段的末端,两岸堤距5km,属宽浅河道。断面形态由二级悬河发展为由主槽、滩唇至生产堤间、生产堤至左岸大堤三部分组成的复式断面。河道的变化带来了洪水特性的变化,黄河“96.8”洪水表现出的高水位、小流量漫滩成为该河段漫滩洪水的新特点,漫滩过程更趋复杂。2002年7月“人造洪峰”(以下简称“02.7”洪水)再次得到了充分体现。本文根据“76.8”、“82.8”、“9…     

黄河下游宽河段漫滩洪水作用初析

通过实测资料分析,阐明黄河下游宽河道在持续萎缩的情况下漫滩洪水仍具有较强的淤滩刷槽的行洪特点,指出漫滩洪水造成的滩地淤积主要来自于滩槽水流泥沙的横向交换。通过2002年的调水调沙试验,验证了漫滩洪水可有效增加平滩流量的认识,建议在下游泥沙还没有得到有效控制的情况下允许洪水在一定范围内漫滩,这样从长远来看对防洪是有利的。