关于黄河中下游治理的几点意见

一、黄河中游粗泥沙来源区的治理是当前治黄工作中的首要任务(一)黄河下游的淤积主要是粗泥沙来源区来沙造成的从1950年7月至1960年6月的水沙资料来看(见表1),进入黄河下游的泥沙每平均为17.95亿吨,其中小于0.025毫米的冲泻质占54%,大于O.025毫米的床沙质占46%。淤积在河道中的泥沙,     

1960-2017年北洛河下游冲淤变化特征及其成因分析

基于1960-2010年北洛河状头站实测水沙及1960-2017年北洛河下游淤积断面测验资料,采用原型观测的方法,统计分析了北洛河下游泥沙淤积量、典型横断面及河道纵比降变化,采用Mann-Kendall趋势检验法对状头站的径流量及输沙量变化趋势进行显著性检验,探讨了北洛河下游冲淤变化特点及其成因。结果表明:1960-2017年洛淤1~洛淤21河段累计淤积泥沙2.870×10^8m^3,期间滩面淤高、河道纵比降自1965年的1.618■持续增大至2017年的1.941■,三门峡水库蓄水初期及高含沙洪水是河道淤积的主要时期,其中1994年高含沙大洪水河段泥沙淤积量占累计淤积量31.3%;水沙条件及潼关高程是影响北洛河下游冲淤变化的主要原因,2000年以来,北洛河下游径流量、输沙量显著减小,2000-2010年状头站多年平均汛期输沙量比1960-2010年减少67.5%,漫滩大洪水少有发生,加之在三门峡水库原型试验按非汛期最高水位不超过318.0m运用期间潼关高程缓慢下降,北洛河下游冲淤态势总体保持稳定。     

黄河宁蒙河段冲淤时空分布特征与淤积原因

在补充完善水沙、观测断面等资料的基础上,采用沙量平衡法和断面法分析计算了1960年以来宁蒙河段的泥沙冲淤量,两种方法计算结果接近、各有特点,可互为补充使用。分析冲淤量时间分布特征表明,不同时期年内的冲淤分配特征不同,1987年以来宁蒙河段泥沙淤积加重,且淤积加重主要集中在汛期和小于0.1 mm的各粒径组泥沙,大于0.1 mm的粗泥沙淤积量有所减少。分析冲淤量空间分布结果表明,宁蒙河段淤积主要发生在内蒙古三湖河口至头道拐河段和巴彦高勒至三湖河口河段,1987年以来以河槽淤积为主,横断面萎缩。根据宁蒙河段水沙来源情况,从多个方面分析宁蒙河段淤积变化原因表明,干流水沙条件变化尤其是龙刘水库联合运用对干流水沙条件的显著改变,包括减少了汛期水量以及大流量过程,是导致宁蒙河段淤积加重的主要原因。     

渭河下游河道泥沙淤积现状及趋势分析

针对渭河下游二华夹槽地区洪水灾害频发、损失严重的问题,通过实测资料对渭河下游河道泥沙淤积现状及趋势进行了分析。结果表明:渭河下游河道在1960年4月—1973年10月三门峡水库二期改建前淤积比较严重,泥沙淤积的重心在渭淤26以下河段,1973年10月三门峡水库控制运用以来,淤积有所减缓;自2002年汛后以来,渭河下游经历洪水后河道总体呈冲刷态势,河槽普遍展宽刷深,基本呈上、下段冲刷,中间淤积的特点;渭河下游泥沙淤积难以持续下降,在未来如遇不利水沙条件,淤积加重的可能性仍将继续存在。     

水沙监测是发展引黄灌溉的保证

黄河水含沙量大是闻名于世的,引水必引沙。泥沙淤积是下游引黄灌溉发展的制约因素。据统计,黄河下游引黄灌区1952年～1990年共引水2595亿立方米,同时也引沙49.8亿吨。据黄河水利委员会水利科学研究所对重点灌区的实测资料分析,进入田间的泥沙量占15%～25%,淤积在灌溉渠系中的泥沙量占15%～25%,淤积在排水渠系和排水河道中的泥沙量占15%～30%,沉沙池沉沙占35%～45%。这     

黄河水沙浅析及宁蒙河段冲淤与水沙关系初步研究

通过对黄河水沙资料分段统计分析，认为兰州至石嘴山河段基本冲淤平衡，宁蒙段冲淤交替，表现为淤积，黄河下游为明显的淤积，淤积的主要原因是水量的减少。宁蒙段石嘴山～河口镇河段的淤积物组成80％以上为粒径大于0．1mm的粗沙，而该部分泥沙主要来源于库布齐沙漠的入黄风沙。典型年及长时段水沙过程分析显示，该段粒径大于0．1mm泥沙的淤积与流量的大小关系并不密切，减少该段淤积的主要途径在治理沙漠及减少十大孔兑入黄沙量。     

西柳沟河床泥沙组成分析

为研究西柳沟泥沙来源及沿程输移情况,在西柳沟干流河床取样并进行了颗粒分析。结果表明:西柳沟河床组成沿程可分为3段,从上游向下游分别为丘陵区、沙漠区和平原区,相应中值粒径从大向小过渡,其中丘陵区粒径从大到小衰减迅速,经过沙漠区继续细化,到冲积平原区趋于稳定,中值粒径从上游的2 mm以上变化到下游的平均0.157 mm;从不同河段的粒径组成看,粒径大于0.5 mm的泥沙在丘陵区占70%以上,到平原区基本消失;沙漠区河床处于过渡带,粒径变化较大;平原区河床中0.1~0.25 mm的泥沙约占62%,0.1 mm以下的泥沙含量显著增大;洪水携带的泥沙沿程分选细化,大砾石主要落淤在上游丘陵区,部分经过沙漠区进一步调整,到下游平原区河床组成受沙漠沙影响较大。     

黄河下游泥沙沉积汇对入海悬移质泥沙粒度的影响

黄河下游泥沙沉积汇在黄河流域系统的泥沙收支平衡(Sediment budget)中起着重要的作用。通过河床主槽中泥沙的淤积和冲刷,运动泥沙的组成发生变化;通过滩地上泥沙淤积和河岸坍塌,河漫滩上前期淤积的泥沙与洪水所挟带的泥沙发生交换,使悬移质泥沙的组成发生变化。泥沙冲淤量对不同粒径组入海泥沙百分比的影响是不同的。小于0.01mm细泥沙的百分比与下游河道淤积量呈正相关,0.025~0.05mm和大于0.05mm的较粗泥沙的百分比与下游河道淤积量呈负相关。入海泥沙平均粒径与深泓年摆幅之间也存在着负相关关系。自20世纪60年代,中期以来,特别是自80年代中期以来,由于黄河下游径流量显著减小,黄河下游河道发生萎缩,河宽减小,因而主流线的摆动幅度也显著减小。这使得原来十分强烈的河岸侵蚀和滩槽泥沙交换强度大为减弱,主槽洪水得到的来自河岸侵蚀的细粒泥沙越来越少,因而使入海泥沙粒径变粗。     

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。     

潼关高程变化及其对渭河下游的影响分析

采用实测资料分析三门峡建库以来潼关高程变化与渭河下游泥沙淤积的关系表明:2002年汛后原型试验以来潼关高程有所下降,2015年汛后为327.63 m,仍然偏高;潼关高程升降变化与渭河下游泥沙冲淤关系密切,由潼关高程抬升引起滩槽纵剖面调整造成的淤积约占渭河下游1971-2003年淤积的78.3%,是渭河下游严重淤积的最主要影响因素和根源;2003-2015年潼关高程与渭河下游累计淤积体相关性减弱明显,但渭河下游泥沙淤积量随着潼关高程的抬升或降低而增大或减少的规律仍然明显存在;渭河下游大量淤积逐步抬升演变成为地上"悬河",从根本上改变了渭河下游的防洪排涝形势,灾害损失巨大,严重影响着区域经济社会的稳定发展。建议采取综合措施将潼关高程控制在325.60~325.69 m以下,以减少渭河下游泥沙淤积,改善河道行洪条件,降低沿岸区域洪水灾害风险,为区域发展提供安全环境。     

西藏扎拉水电站水库泥沙对电站运行影响试验研究

为了分析西藏玉曲河扎拉水电站运行后水库泥沙对电站取水发电产生的影响,基于扎拉电站整体河工模型试验成果,对扎拉电站运用50 a水库泥沙淤积过程,泄水建筑物及电站引水口前泥沙淤积分布、淤积高程,电站过机泥沙特性进行了试验研究。结果表明:水库运用50 a末,库区泥沙基本达到冲淤平衡,水库淤积总量约占总库容的66.45%;坝前泥沙淤积高程基本与底孔进口底高程齐平,对底孔泄流排沙影响不大;电站引水口前形成较明显的冲刷漏斗,引水渠淤积对电站正常引水影响不明显;电站过机泥沙,在水库运用初期没有0.1 mm的粗沙,在水库运用50 a末,遇常年含沙量洪水,过机泥沙中粒径0.1 mm的粗沙占过机总沙量的3.2%。建议下阶段进行优化水库调度,提高水库排沙效率的研究,进一步减少水库泥沙淤积,减轻泥沙对机组的磨损。     

连云港海域悬沙和表层沉积物交换研究

采用粒度谱计算方法分析连云港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换特征,为徐圩防波堤口门布置和连云港港航道回淤研究提供理论支撑。连云港港主航道和徐圩航道5 m等深线以外的区域悬沙和表层沉积物交换率为0.1~0.2,表明航道回淤强度将处于较低水平,对今后航道维护有利;5 m等深线以内区域的交换率为0.3~0.4,悬沙落淤对航道回淤有一定贡献,表明该航道段回淤量相对较大,计算结果与实测航道回淤强度分布特征基本一致。灌河口沙嘴正常天气条件下交换率小于0.2,说明悬沙落淤对沙嘴的影响较小;5 m等深线以内破波带水域交换率大于0.5,表明悬沙和表层沉积物交换频繁。连云港港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换主要为粒径小于62 μm的细颗粒组分。分析结果表明,为减少泥沙回淤对徐圩港区港池正常运行的影响,兴建防浪挡沙堤并将堤头布置在破波带之外十分必要。     

The Combined Effect of Vegetation and Soil Erosion in the Water Resource Management

Water has always played a vital role in human societies. In order to manage the water resources, many countries have built water reservoirs, for example, dams for sustainable development, growth and poverty reduction. Vegetation, in the watershed region of a dam, plays a very vital role on soil erosion and consequently on the sediments deposition in the water reservoir. This study intends to analyze the impact of vegetation cover on soil erosion and thereby the sediments deposition in the watershed region of a dam by using satellite remote sensing technique. For this, Mangla dam which is one of the most important water reservoirs in Pakistan and its capacity has been reduced by more than 20% since its construction, is selected as the study area. Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM) data, onboard the space shuttle Endeavor, was used to calculate the total drainage area for the Mangla watershed. Landsat images for the years 1979, 1980, 1992, 1998 and 2002 were used to estimate the total area of vegetation in the Mangla watershed region. In order to estimate the vegetation area, two vegetation indices, that is, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Enhanced Vegetation Index (EVI) were applied on Landsat MSS, TM, and ETM+ images. The comparison of sedimentation and vegetation data indicates that except for the year 1992, the load of sedimentation in Mangla dam decreases with an increase in the vegetation area in the Mangla watershed region. The maximum vegetation in the Mangla watershed region is estimated in the year 2002, and subsequently, the load of sediments in the same year in Mangla dam is minimum. The current study thus indicates that the soil erosion which is the main reason of sedimentation in water reservoir can be controlled with the help of plantation of various species of vegetation in the watershed region of the reservoir.     

SEDIMENT DYNAMICS IN THE RESTORED REACH OF THE KISSIMMEE RIVER BASIN,FLORIDA: A VAST SUBTROPICAL RIPARIAN WETLAND

Historically, the Kissimmee River Basin consisted of a broad nearly annually inundated riparian wetland similar in character to tropical Southern Hemisphere large rivers. The river was channelized in the 1960s and 1970s, draining the wetland. The river is currently being restored with over 10 000 hectares of wetlands being reconnected to 70 river km of naturalized channel. We monitored riparian wetland sediment dynamics between 2007 and 2010 at 87 sites in the restored reach and 14 sites in an unrestored reference reach. Discharge and sediment transport were measured at the downstream end of the restored reach. There were three flooding events during the study, two as annual flood events and a third as a greater than a 5‐year flood event. Restoration has returned periodic flood flow to the riparian wetland and provides a mean sedimentation rate of 11.3 mm per year over the study period in the restored reach compared with 1.7 mm per year in an unrestored channelized reach. Sedimentation from the two annual floods was within the normal range for alluvial Coastal Plain rivers. Sediment deposits consisted of over 20% organics, similar to eastern blackwater rivers. The Kissimmee River is unique in North America for its hybrid alluvial/blackwater nature. Fluvial suspended‐sediment measurements for the three flood events indicate that a majority of the sediment (70%) was sand, which is important for natural levee construction. Of the total suspended sediment load for the three flood events, 3%–16% was organic and important in floodplain deposition. Sediment yield is similar to low‐gradient rivers draining to the Chesapeake Bay and alluvial rivers of the southeastern USA. Continued monitoring should determine whether observed sediment transport and floodplain deposition rates are normal for this river and determine the relationship between historic vegetation community restoration, hydroperiod restoration, and sedimentation. Published in 2011 by John Wiley & Sons, Ltd.     

2004年黄河小北干流连伯滩放淤试验效果

2004年黄河小北干流连伯滩放淤试验于7月26日开始,8月26日结束,进行了6轮放淤试验。淤区共淤积泥沙300．5万m^3,其中粒径大于0．050mm的粗沙淤积量为127．4万m^3,占总淤积量的42．4％;粒径小于0．025mm的细沙淤积量为74．9万m^3,占总淤积量的24．9％。进入淤区且粒径大于0．050mm的泥沙有94．8％淤积在淤区内;粒径小于0．025mm的泥沙所占比例由淤区进口的平均57．4％上升到退口的平均85．1％。放淤试验工程“淤粗排细”的目标基本得以实现。     

入流泥沙粒径组成对弱分层水体异重流及挟沙特性的影响

利用水槽设计水库分层水体模型试验,研究温度弱分层水体中不同入流泥沙粒径组成时异重流及其泥沙运动的特性。选用颗粒粒径0.01 mm、0.02 mm、0.05 mm的泥沙,开展了不同入流泥沙粒径组成条件下的异重流试验研究。在水温弱分层水库水体中,分析入流泥沙粒径组成的变化对分离点水深和间层流厚度的影响规律;不同泥沙粒径组成下,分析异重流在水库断面的泥沙浓度、较深的水域挟沙量变化规律;研究了泥沙沉淀量和悬浮量与入流泥沙粒径组成的关系。研究结果表明:在弱分层条件下,维持入流泥沙浓度3.75 g/L、入流速度0.005 m/s不变,异重流在水库中泥沙沉淀比例为29%~38%,泥沙在水库中的悬浮比例为46%~60%;粒径组成变化导致分离点深度和间层流厚度不同,颗粒粒径越大,分离点深度越深,间层流厚度越厚;异重流挟沙能力弱,水库淤积更严重,泥沙也会造成水库水浑浊;入库泥沙粒径越小,水库悬浮的泥沙浓度越大,水库的内源污染越大;当入库泥沙粒径较小时,宜在水库深水区取水,可减少水处理费用。研究成果可为水库取水、调水调沙提供参考。     

黄河水滴灌系统灌水器结构-泥沙淤积-堵塞行为的相关关系研究

传统的黄河水沉淀-过滤系统存在沉沙池建设成本高、过滤器频繁反冲洗能耗高等问题,让更多的细颗粒泥沙随水流排出灌水器体外是解决黄河水滴灌系统灌水器堵塞的新思路,而摸清泥沙在黄河水滴灌系统内部的淤积特性以及灌水器结构-淤积泥沙特性-堵塞特性参数间的相关关系是探索其排沙能力的前提和基础。为此,本文在河套灌区开展了黄河水滴灌系统灌水器堵塞原位试验,系统分析了6种内镶贴片式灌水器内部细颗粒泥沙含量及粒径分布动态变化特征,探索了三者间的级联关系。结果表明：进入灌水器内部的泥沙99%以上可以排出体外,淤积在灌水器内部的泥沙以粉粒为主、砂粒次之、黏粒最少。随着灌水器堵塞加剧,内部淤积泥沙的黏粒、粉粒比例相对降低,而砂粒比例相对增加,泥沙进入灌水器后存在聚集等行为,使得灌水器内部淤积泥沙粒径明显高于毛管入口。泥沙比表面积淤积量、粉粒比例、砂粒比例、D₅₀、D₉₅对黄河水滴灌系统Dra、克里斯琴森均匀系数CU影响显著（p<0.05）,不同灌水器淤积泥沙粒径明显不同,D₅₀与灌水器结构无量纲参数（流道宽深比W/D、面积长度比A^1/2/L）及断面平均流速v显著（p<0.05）相关。本研究对引黄滴灌灌水器设计及灌溉系统过滤配置具有指导意义。     

Numerical simulation of sediment deposition thickness at Beidaihe International Yacht Club

The finite element method(FEM)was used to simulate sediment hydrodynamics at the Beidaihe International Yacht Club,and a two-dimensional model was established.The sediment movement and deposition were analyzed under many tidal conditions in conjunction with the hydrological regime of the Daihe River.The peak value of the sediment deposition thickness appears in the main channel and around the estuary.The sediment deposition thickness is essentially constant and relatively small in the project area.The sediment deposition thickness in the main channel,in the yachting area,and around the hotel is greater than the other areas in the project.Regular excavation and dredging of the channel is the best measure for mitigating the sedimentation.