北洛河流域上游地区水沙变化趋势分析

北洛河足黄河中游地区的二级支流,水少沙多,泥颗粗,是陕西省第三大产沙区域,也是黄河流域龙门-潼关区间的主要泥沙来源之一。分析北洛河水沙变化趋势对本流域的综合治理和开发,对下游三门峡库区的淤积以及黄河下游的输沙研究都有着重要作用。     

流域产水产沙耦合对黄河下游河道冲淤和输沙能力的影响

在具有水沙异源特征的流域中,不同水沙来源区的来水来沙之间的关系,可以称为流域水沙藕合关系.流域水沙耦合关系通过流域侵蚀带与沉积带的耦合,会进一步影响沉积带的冲淤过程.对于黄河流域,提出以多沙粗沙区的来沙量和河口镇以上清水区的来水量之比来表示流域产水产沙搭配关系,称之为流域产水产沙耦合指标.无论是对于洪水系列还是对于年系列,黄河下游来沙系数、含沙量与流域产水产沙耦合指标之间都具有密切的关系.流域产水产沙耦合指标控制着下游河道的来沙系数、平均含沙量和最大含沙量,并进而影响河道冲淤量和河道泥沙输移比.黄河下游高含沙水流的发生与流域产水产沙耦合指标I(ws)之间有密切的关系.当I(ws)<0.314t/m3时,下游可不再发生高含沙水流.这启示我们,通过对多沙粗沙区来沙量和河口镇以上清水区来水量的控制,可以减少下游河道高含沙水流发生的频率.对于场次洪水而言,当流域产水产沙耦合指标I(ws)<0.2t/m3时,冲淤量、淤积强度变化很小,但当I(ws)>0.2t/m3以后,冲淤量、淤积强度迅速增大.本文的研究成果对于黄河流域的治理有一定的参考意义.通过对流域水沙耦合关系的调控,来减少下游河道的淤积,是一种可行的途径.     

罐子沟流域水土流失调查分析

罐子沟是黄河右岸一级支流,系高含沙河流,土壤侵蚀模数达20 000t/km2.a,是黄河下游河道淤积泥沙的主要来源之一。通过实地调查对罐子沟流域水土流失进行了分析,并提出了治理措施。     

黄河中游粗泥沙来源探析

在钱宁等关于黄河中游粗泥沙来源宏观分析的基础上，本文进一步考虑了区域地貌特征及近年来人类活动因素的影响，对黄河中游粗沙来源区进行了更为详细的分区对比研究，并结合典型流域产沙及河道淤积历史剖面分析，全面探讨了入黄泥沙来源这一问题。     

我国主要江河泥沙淤积情况及治理措施

我国主要江河多年平均输沙量约２７亿ｔ，大量的泥沙淤积带来严重的防洪问题，突出表现在共河下游河道，长江洞庭湖和海河流域诸河口等处。所提出的黄河下游河道的泥沙治理措施有：１．加强以黄土高原多少粗沙来源区治理为重点的水土保持；２．修建中游干流骨干工程；３．疏浚河道，淤背固堤；４．利用泥沙资源，填海造陆。洞庭湖的泥沙治理措施有：１．控制泥沙来源，包括大力开展长江上游水土流失区治理，建成以三峡工程为核心的湖     

关于黄河治理策略的探讨

在众多治黄专家治黄思想的基础上，提出了对黄河治理的策略：①在中游地区兴建多级拦泥坝网络和其他水土保持措施，构筑拦截泥沙的第一道防线，将部分泥沙拦截在黄土高原的千沟万壑之中。②由黄河干、支流上的大中型水库构筑拦截泥沙的第二道防线，同时利用水库调控水沙。③束水冲沙构筑减少下游河道泥沙的第三道防线，同时整治河道，通过调水调沙减缓主河道的淤积情况。④为防止黄河下游生态环境恶化，缓解黄河流域的水资源危机，必须保障下游生态用水，并实施全流域的节水策略。⑤应考虑采取“三堤两河道，新河道行洪，原河道排沙”的治黄方案等。     

基于数字高程模型的河道分级与节点编码

 数字河网自动提取是流域水系网络结构研究、分布式流域水文模拟中的重要内容。它不仅可以帮助我们迅速计算流域水系结构特征指数,而且作为分布式流域水文模型的输入信息,为分布式河道汇流演算提供了依据。详细研究了一种由brecht和Martz提出的比较系统的数字河道网络提取和结构特征描述方法。采用该方法来从汉江流域上游的旬河流域的数字高程模型中进行数字河网提取、河道分级和河段节点编码。结果表明,所提取的数字河网和实际情况相符,而且河段节点编码非常科学,在此基础上所建立的河道网络拓扑关系结构非常有助于分布式汇流计算。     

北洛河流域中上游水文特性分析及防洪减灾对策

北洛河是渭河左岸支流,为黄河二级支流、渭河最大的一级支流(按河长).河长680.3km,集水面积26905km<'2>,河道平均比降1.98‰.北洛河划分为上、中、下游三段.河源至甘泉县道佐埠为上游段,为黄土丘陵沟壑区,山大沟深坡陡,植被差,水土流失严重,是北洛河泥沙源地;道佐埠至白水河口为中游段,主要为黄土塬区,其间有较大支流葫芦河和沮水汇入,北洛河水量主要来自中游;白水河口以下为下游段,属关中平原范围,地面平缓,土地肥沃,水利化程度高,农业生产发达.     

考虑湖泊范围的子流域划分和编码方法研究

现有子流域划分方法一般通过虚拟河网将湖泊划分为若干部分，每个部分分属不同的子流域，并未考虑湖泊范围的完整性和独立性，不利于湖泊水量平衡分析。为解决这一问题，提出一种考虑湖泊范围的子流域划分和编码方法，包括湖区子流域(湖泊子流域和湖滨带子流域)划分和非湖区子流域划分方法，以及根据栅格流向和河道汇流关系，确定子流域间的上下游拓扑关系并生成其拓扑关系表。黄河源区(唐乃亥以上区域)有鄂陵湖和扎陵湖两大湖泊，采用该方法对黄河源区进行子流域划分和编码，并基于流域分布式水文模型(WEP-L模型)进行模拟验证，结果表明该方法可实现研究区湖泊区域的自动识别、子流域划分及编码，水文模拟结果和湖泊水量平衡计算结果合理。     

柳河流域水文特性分析

柳河为辽河下游右岸的一条多泥沙支流，水土流失十分严重。泥沙主要来自内蒙所辖的奈曼、库伦两旗境内的扣河子、养畜牧河及铁牛河三条支流，其中扣河子来量最大。大量的泥沙下泄，使柳河下游河道及辽河干流下游河道造成了严重的淤积，个别河段已成为悬河。泥沙淤积造成了流域内许多中小型水库报废。本文详细地叙述了柳河流域的气象、水文、泥沙等基本特性，为柳河流域水土流失治理及防止辽、柳河下游淤积规划提供了重要的水文数据，     

论维持黄河健康生命的关键技术与调控措施

随着流域来水来沙过程的大幅变化及人类活动的日趋剧烈,黄河发生了很大的变化,主要表现为：流域生态环境退化,水土流失严重,悬河加剧,功能性断流与水患并存,水质污染日益加剧。本文系统地分析了导致黄河健康恶化的因素,提出基于全流域综合调控的“临界控制论”,可作为维持黄河健康生命的理论基础,它包括黄河流域不同层次的临界指标体系和流域水沙资源优化配置的数学模型。构建黄河流域水沙调控体系是维持黄河健康生命的技术支撑,其主要功能是增水、减沙、调节水沙过程,按黄河现有的条件,下游河道塑造和维持中水河槽的平滩流量约为4000m^3／s左右。     

黄河泥沙研究重大科技进展及趋势

从黄河水沙情势变化、黄河水沙运动基础理论、黄河水沙调控理论与技术、河床演变与河道整治,以及黄河下游河道滩槽协同治理、泥沙综合处理与利用方略等方面,概要地介绍了黄河泥沙研究的重大科技进展,展望了黄河泥沙研究的发展趋势,提出了未来一段时期在“黄河流域生态保护和高质量发展”重大国家战略指引下应关注的重大科学问题。     

黄河下游水沙变化特点

本文以黄河下游河段小浪底、花园口、高村、艾山、利津水文站1950—2016年水沙资料为研究对象,通过实测资料分析与理论分析对黄河下游水沙特点进行研究。结果表明:近70年来黄河下游沿程各水文站年水沙量整体上呈现减小的趋势;水沙年际间、年内分配不均匀;1986年后下游水沙关系明显恶化,2003年后水沙关系又得到明显改善;近年来黄河下游大流量减少,小流量增多,输水输沙主要集中在1000~4000m~3/s洪水中;确定保证下游微淤甚至冲刷的来沙系数应不超过0.01kg·s/m~6。分析黄河水沙变化特点,掌握其变化规律可为缓减黄河下游水沙关系,完善治黄方略提供条件。     

黄河中游粗沙区来沙量与粗泥沙模数变化分析

黄河下游河道泥沙淤积与中游多沙、粗沙区的来沙关系非常密切，其中粒径在于０．０５ｍｍ的粗泥沙是淤积下河道的主要成分。通过重点分析不同年代粗沙区来沙量、粗泥沙模数的变化及水利水保措施对减少粗泥沙的作用，说明黄河中游兴建的水利、水土保持工程对控制水土流失、减少入黄泥沙特别是粗颗粒泥沙发挥了很大作用。     

黄河流域近百年产沙情势变化

基于实测降雨、水文、坝库拦沙、灌溉引沙和河道冲淤等数据,分析了1919-2016年黄河潼关以上流域实际产沙量、产沙强度和不同时期下垫面在多年平均降雨情况下的产沙能力变化。结果表明,20世纪30年代以后,流域产沙能力逐渐增大,至50~70年代达到顶峰;80~90年代以后,流域产沙逐渐减少,其中2010-2016年流域产沙强度只有1919-1939年的23%。1919-2016年流域年均产沙量为13.7亿t。在多年平均降雨和1919-1953年下垫面情况下,潼关年均来沙量应约为14.6亿t;至1956-1975年,该值达到16.6亿t。     

修正水沙资料是当前治黄的基础性研究课题

黄土高原水土保持工作大规模持续进行和黄河干支流水利枢纽工程的大量修建,极大地改变了黄河流域下垫面状况。实测资料分析结果表明:从黄河中游进入黄河的水量、特别是沙量已大幅度减少,小浪底水库的拦沙年限可以延长,黄河流域防洪规划和小浪底水利枢纽设计所预测的水沙量远大于最近10余年实测的水沙量。过去观测的水沙资料已不再具有可重现的性质,必须根据当前下垫面的变化,适时进行修正,用修正后的水沙资料,分析预测此后一段时间的水沙过程,才能作为此后一段时间河流治理规划、工程设计和管理运用的依据。因此,修正水沙资料是当前治黄工作中一项新的迫切而重要的基础性科研课题。     

黄河流域水土保持减沙效益计算几项基本原则的探讨

针对“七五”期间三个研究基金项目黄河流域水土保持减沙效益计算成果中出现的问题,提出了进行这项工作中应坚持的基本原则,必须以水文观测资料为基础;必须明确地、定量地反映７０、８０年代黄河泥水物总量与主要原因;必须正确对待水文法与水保法计算成果之间的关系,计算范围应包括上游水土流失地区,同时应将５０、６０年代的实测输沙量还在搂流域产沙量。     

黄河流域水沙变化趋势多模型预测及其集合评估

黄河水沙变化情势深刻影响着黄河流域水沙调控工程布局、流域内外水资源配置和跨流域调水工程建设等黄河保护与治理开发重大问题的决策。但受研究时段、方法及其边界条件等影响,黄河水沙变化预测成果差异大,难形成共识。本研究基于水沙变化归因和预测结果的不确定性解析,构建了多模型预测成果集合评估技术,预测了黄河流域未来50 a水沙量。结果表明:既有流域水沙变化归因与预测成果差异大,原因在于不同方法因数据输入、变量构成及精度评价方法差异带来的不确定性;提出了基于输入-结构-输出的模型适用性判别准则和评价技术,并基于标准化的数据输入,从数据需求、物理基础、应用效率、输出尺度和预测精度等五个维度,集合评价了现有水沙变化预测模型的适用性;构建了流域水沙变化多模型集合评价-多结果加权融合-BMA集合预测的集合评估技术,根据9类模型预测成果,集合预测了黄河流域未来50 a年径流量为240亿m³,年均输沙量为2.5亿t。     

流域水沙资源优化配置理论与模型及其在黄河下游的应用

本文在分析流域水沙资源利用现状、水沙灾害性及水沙优化配置必要性的基础上，构建了流域水沙资源联合多目标优化配置理论框架，它由河床演变均衡稳定理论和水沙资源联合多目标优化配置理论组成，进而建立了流域水沙资源优化配置数学模型，该模型包括河床演变均衡稳定模型和水沙资源多目标优化配置模型两个子模型。应用模型计算分析了黄河下游主河槽的均衡稳定断面尺寸和输水输沙优化的临界指标，提出了强化非恒定流调水调沙、调控含沙量60～100kg/m3之间的不利水沙条件等改善小浪底水库调度运用的措施，并进一步提出了黄河下游水沙资源多目标优化配置的模式, 应用模型计算分析了不同水沙条件的水沙资源优化配置方案,为黄河下游河道的科学治理提供了新的思路。     

黄河中游水利水保工程减水减沙及其对黄河下游的影响

本文从实测水沙量变化入手，分析探讨了黄河中游近年来水沙量变化原因及其对黄河下游河道的影响。结果表明，由于水利水保工程和气候因素的双重作用，使得近年来黄河中游地区入黄水沙量锐减，其中减水使得黄河下游河道淤积物增加并逐步细化，且使下游断流现象加剧；减沙使得黄河下游河道淤积物减少。分析后指出，多沙粗沙区必须加速治理、少沙清水区和黄河下游要节约用水，才有可能缓解黄河下游的断流和中常洪水高水位等问题。