黄河下游河道滩岸崩退与淤长过程的耦合模拟

黄河下游滩岸变形时常发生，对河床稳定、防洪安全、滩区耕地保护等方面产生诸多不利影响，因此有必要在河道水沙数学模型中考虑滩岸变形计算。以一维水沙输移及床面冲淤计算模型为基础，结合滩岸崩退与淤长计算模块，建立了能同时模拟河床纵向冲淤与滩岸横向变形的耦合模型。采用该模型计算了黄河全下游（755 km长河道）的河床纵向与横向变形过程，选取2018年及2020年作为率定及验证年份对该模型进行测试。计算结果表明：该模型可以很好地模拟黄河下游滩岸崩退及淤长过程，黄河下游游荡段、过渡段、弯曲段河段平滩宽度的计算误差在2018年分别为4 m、5 m、1 m，三河段误差在2020年分别为12 m、14 m、4 m；黄河下游三河段滩岸变形程度差异较大，游荡段滩岸变形幅度远大于过渡段与弯曲段，过渡段与弯曲段变形幅度相差不大；三河段滩岸崩退幅度均大于淤长幅度，体现出下游河床呈现展宽的趋势；黄河下游滩岸崩退与淤长会对河床冲淤产生重要影响，其中游荡段滩岸变形对于河床冲淤影响较大，而过渡段及弯曲段的河床变形主要表现为水沙不平衡输移引起的床面冲淤。     

黄河下游河槽横断面宽深比变化规律及河型判别研究

黄河从上世纪70年代，特别80年代中期以来，河槽萎缩严重，平滩河宽和宽深比减小。研究结果表明下游河槽的变化主要受来水来沙和上游水库运用方式的影响较大，用河型判别指标。预估了小浪底运用后黄河下河槽可能的变化趋势。     

三門峡水库“蓄清排浑”运用条件下黄河下游枯水期输沙率关系式的探讨

本文根据黄河下游河道输沙随时间和流程的变化特点,采用实测资料,建立了一套枯水期输沙率关系式.可供黄河下游河道冲淤计算使用.     

黄河下游河道汛期输沙水量及输沙效率分析研究

利用小浪底、花园口等水文站的水沙资料,计算黄河下游河道各水文站不同运用时期的输沙水量及其占对应时期径流量的比例,探究河道的输沙规律及影响因素。分析发现,黄河下游河道汛期冲淤平衡时,各水文站输沙水量与小浪底水文站的水沙指标具有较好相关性,总体上随径流量、流量和来沙量的增加而增加,随含沙量和来沙系数增加而减小并趋于稳定,输沙水量占径流量的比重随含沙量和来沙系数增加而增加并趋于稳定。这表明,黄河下游在汛期输沙水量较为稳定,且输沙水量较小,输沙效率高。通过小浪底水沙过程调配,达到了黄河下游河道水沙资源优化配置的目标。     

游荡型河道阻力沿河宽分布的研究

阻力沿河宽分布的变化是造成游荡型河道主流频繁摆动的主要原因之一,掌握其变化规律是研究游荡型河流演变规律的关键。通过对游荡型河道成因及河道演变特性进行分析,结合黄河下游花园口-高村19541958年的水沙资料,考虑暴涨暴落的洪水、散体颗粒泥沙组成的床面形态以及剧烈变化的地形条件对阻力分布的影响,建立了适用于黄河下游游荡型河道的二维阻力公式。通过实测资料检验,计算值与实测值符合良好,表明该公式可以较好的反映游荡型河道阻力沿河宽分布的特性。     

游荡型河道挟沙力沿河宽的分布

挟沙力沿河宽分布的变化是造成游荡型河道主流频繁摆动的主要原因之一,掌握其变化规律是研究游荡型河流演变规律的关键.通过对游荡型河道成因及河道演变特性进行分析,结合黄河下游花园口-高村1954~1958年的水沙资料,考虑暴涨暴落的洪水和剧烈变化的地形条件对挟沙力分布的影响,建立了适用于黄河下游游荡型河道的二维挟沙力公式.通过实测资料检验,计算值与实测值符合良好,表明该公式可以较好地反映游荡型河道挟沙力沿河宽分布的特性.     

引黄灌区水沙资源综合利用的研究

黄河下游河南段有多处引黄灌区，在工程上可构成一个系统，把各灌区引水、配水与黄河大堤加固、淤临、淤背纳入统一计划，统一调度。清水灌溉，泥沙放淤（筑堤）将开辟黄河下游水沙资源综合利用的新途径。以原阳县韩董庄穿堤闸以西７．１ｋｍ长堤河为试验区，进行了此方面的初步研究设计工作     

河型分类的模糊数学方法

本文介绍把模糊数学的概念应用到河型分类问题上的方法和原则,并用实例进行了分析。结果说明把模糊数学的概念引入河型分类问题中来,把过去难以定量的规律给以定量化,提高了河型分类的科学性,具有一定的应用价值。     

黄河下游河道输沙規律及小浪底水库对下游河道减淤作用分析

本文根据黄河下游多年实测资料,分析了水流流量、含沙量以及泥沙粒径、河床形态等因素对下游河道输沙能力的影响,探讨了黄河下游河道的输沙规律,并以三门峡水库投入运用后下游实测资料,利用多元回归分析方法,建立并验证了全下游河道输沙率关系式。本文根据黄河下游河道的输沙特性,对小浪底水库的运用方式提出三个方案,分析了不同运用方式对减轻下游河道淤积的作用。结果表明,只要运用得当,减淤效果显著,在水库最初25年运用期内可使下游河道减淤近67亿吨,相当于下游河道17年以上的淤积量,水库拦沙减淤比可达1.1∶1。     

黄河水院多项成果通过省科技成果鉴定

<正>2009年9月19日,河南省科技厅委托河南省教育厅召开了2009年黄河水院科技成果鉴定会。经鉴定委员会鉴定,黄河水院史传文博士主持的"黄河下游游荡河型与弯曲河型的关系研究"、丁秀英高级工程师主持的"三义寨灌区农业节水可持续发展研究"、李舒瑶教授主持的"土石坝水利枢纽安全评价新模式研究"和杨士恒副教授主持的"河南省高等职业教育品牌化战略研究"4项成果总体达到国内领先水平。     

长江中游监利河段崩岸数值模拟

以监利河段为例,针对弯曲河段复杂的地形和河势,基于移动坐标的计算原理,建立移动坐标下的平面二维水沙数学模型.通过在泥沙运动方程中增加横向输沙项,对该模型进行扩展,使其能较好地模拟弯道环流的横向输沙效应.借助土力学中边坡稳定性理论,对河岸崩塌变形进行数值模拟.通过对该河段水流泥沙运动过程及河床演变过程的复演结果分析,表明该模型不仅能够模拟该河段水流运动规律,而且能模拟河道的崩岸.     

一种辫状河、曲流河复合沉积体层序特征及其成因

为了探讨辫状河、曲流河复合沉积体系的层序地层分析方法,以哈萨克斯坦南图尔盖盆地南部下白垩统沉积体为例,在确定河流成因类型和相构成的基础上,考虑沉积地质、测井和地震资料,对下白垩统沉积体进行层序地层划分.结果表明:研究区下白垩统层序1主要发育低位体系域和湖侵体系域,高位体系域发育局限.低位体系域主要为辫状河沉积,包括河床滞留沉积和心滩;湖侵体系域主要为曲流河沉积,包括曲流河河道和泛滥平原.辫状河与曲流河复合沉积层序主要受古气候、古构造和沉积物供给因素控制.该复合沉积层序的形成为认识和对比地下复杂河流相地层提供了较好的实例.     

基于雅鲁藏布江辫状河流的洪峰流量输沙变异数值模拟

该研究根据雅江中游辫状河流平面形态建立输沙地形,构建了可用于辫状河流输沙模拟的数学模型。数值计算采用二维水动力学和非粘性泥沙耦合模型对辫状河流中泥沙输运规律进行模拟研究,模型基于不可压缩雷诺平均N-S方程,模型中包括连续方程、动量方程、河床面变形方程、全沙输沙方程。该数学模型通过全沙输移理论计算悬移质和推移质输沙率。当模拟洪峰流量时,辫状河流出口含沙过程和悬移质输沙过程峰值滞后于入流过程,形成相位差,泥沙粒径越小,相位差越小,0.01mm和0.02mm泥沙相位差接近0,出口悬移质输沙率产生的相位差小于含沙量;0.3mm、0.2mm和0.1mm泥沙在辫状河流中淤积的淤积量超过50%。在计算泥沙输移的同时,考虑泥沙的启动、沉降淤积作用导致的地形更新,进而求解挟沙水流在辫状河流当中运动时对地形变化的影响,为天然辫状河流的研究预测建立一定的数值模拟基础。     

汉江中下游河道最佳弯道形态

在前人研究的基础上,明确了河流最佳弯道的概念,认为河道最佳弯道形态不仅与水流条件有关,也决定于河床周界条件包括河岸组成粒径和沙粘土组成.综合水流动力条件和河床组成因子,初步建立了河道最佳弯道形态曲率半径的表达式,并结合汉江中下游弯道实际,建立了该河道最佳弯道形态的经验公式,该公式对于水利工程和航道工程中弯道形态的确定具有一定的参考价值.     

三峡建库后荆江河段河床形态变化

分析了三峡建库后下泄水沙条件的变化，预估了荆江河段横断面的发展趋势，指明了荆江河段在下切的同时仍维持现在的弯曲与蜿蜒河型．     

西藏纳金电站游荡型河床泥沙病害研究

拉萨河纳金电站具有宽约２ｋｍ的游荡型河床,因库区泥沙淤积严重,电站发电、水库防洪安全日益受到威胁。通过流场分析及模型试验研究,优选出冲沙闸设置的最佳方案,冲水效果十分明显。将经过整治后的流场与过去的流场进行比较,发现过去造成泥沙淤积的大回流得以消除,从而取得稳定河势和冲淤平衡进而提高库区的防洪能力,为电站长期安全可靠运行提供保障。     

A type of dynamic mechanism of river hydraulic geometry

Large-scale structure of river flow is the main driving force for bed erosion-deposition and bank deformation.The structure shapes and retains a corresponding hydraulic geometry form.Therefore,the most stable flow structure is the probable natural river plane formation.Natural coordinate transformation and perturbation methods were adapted to deform the governing equations of sine-generated river basic flow and disturbance flow independently.The stability and retention of perturbation waves were analyzed in our model to explain why meandering rivers followed a certain type of flow path.Computation results showed that all types of perturbation waves in meandering rivers were most stable when the meandering wave number was about 0.39–0.41.We believe that this type of stable flow structure shaped a certain meandering river.The statistical average length-width ratios of Yalin,Habib and da Silva and Leopold and Wolman somewhat confirmed our most stable river meandering wave number.In some ways,meandering rivers always tend to diminish internal turbulence intensity.     

高弯度曲流河沉积体系特征及点坝砂体内部建筑结构分析

点坝砂体作为曲流河沉积体系中的砂体骨架部分,其独特的沉积作用导致砂体内部非均质性极其严重。在对渤海盆地高弯度曲流河各微相特征分析的基础上,进一步解剖了点坝砂体内部建筑结构,并总结出了一套研究方法。针对点坝砂体的特点,提出了通过水平井技术提高剩余油挖潜的措施。     

River Stabilisation by Breach-ramps and Widening

Numerous gravel-bed rivers are affected by unceasing degradation problems,mostly caused or in- creased by technical measures upstream.In Germany removing the bank fixations is regarded as a concept to dissolve the problem.By allowing lateral erosion and in consequence river widening the bed load transport ca- pacity will be decreased.Additionally the eroded bank material will serve as additional sediment influx. Nevertheless in some cases additional measures are required for a sustainable stabilization of the river bed.Since several years ramps consisting of boulders are used for a reduce of the slope.Despite some ecologi- cal and esthetical advantages they cannot accomplish all requirements related to a migration of fishes and organ- isms.Ramps having a breach in their centre offer better conditions concerning the migration and the sediment transport.Actually they are under theoretical and experimental investigation for a project in Germany.This pa- per illustrates exemplarily some results of the preliminary investigations about breach ramps as well as results of the large scale tests on river widening.     

长江中游典型分汊河段河床演变

戴家洲河段来水来沙特点分析表明,本河段具有明显的平原河流特征,水流易受地形影响,河段年际间来水来沙存在较大的变化,来沙以流域产沙为主,河段内造床起主导作用的是悬移质泥沙运动.河段演变特点主要表现为:洪水河势基本稳定而中低水滩地则冲淤变化不定,池湖港心滩基本稳定,巴河边滩发育和冲蚀交替,戴家洲洲头不断变化,直港直水道和微弯水道特征不断转化交替,巴河边滩的消长、戴家洲洲头的进退和直港滩槽演变密切相关,戴家洲直港浅滩位置多变且呈洪淤枯冲规律.结合三峡水利枢纽的蓄水运用,对戴家洲河段河床演变趋势进行了预估.