黄河口尾闾河道冲淤及其影响因素分析

入海流路改道频繁、水沙过程变化剧烈等多种因素造成黄河口流路冲淤演变过程十分复杂,在一定程度上影响了黄河下游的防洪安全。为了认识不同因素对黄河尾闾河道演变的影响程度,采用黄河口实测水沙和地形资料,分析了不同因素对黄河尾闾河道冲淤和水位变化的影响。结果表明:1964-2012年黄河尾闾河段的冲淤与水沙要素之间的关联度较低,水沙过程的改变不是影响尾闾河道冲淤的主要因素;流路改道与利津水位变化密切相关,改道前后流路长度变化越大对河道冲淤影响越明显。流路改道初期河道水流流速大幅降低导致泥沙在河道大量淤积;频繁的流路改道使水沙过程与河道冲淤之间不再呈现一致且紧密的关系。研究结果可为黄河口流路综合治理提供科学依据。     

对黄河下游河道冲淤问题的认识

概述了黄河下游河道冲淤情况,从输沙平衡临界流量、平衡趋向性、冲河南淤山东还是淤河南冲山东等问题入手,提出了对黄河下游河道冲淤的几点认识:①黄河下游的冲淤受水沙条件、河床边界、河口基准面三大要素制约,三者缺一不可,分析研究下游河道的冲淤时不与河口尾闾的影响相联系是不全面的;②输沙率法、同流量水位法和断面法均有局限性和各自的优越性,应取长补短,以达到真实反映下游河道冲淤规律的目的;③黄河艾山以下河段的冲淤与河口基准面的状况相对应,输沙能力不足不是黄河下游淤积的主因,将临界流量作为判断艾利河段冲淤的条件是不当的和缺乏依据的;④冲河南淤山东还是淤河南冲山东的问题,在短时段的冲淤情况十分复杂和不稳定,从长时段宏观上看,上下河段的冲淤始终是趋向于河流自身的相对平衡,二者的冲淤过程大体是同步的,不存在哪个河段多冲多淤的问题;⑤现阶段黄河下游的淤积主因是来沙量巨大,其淤升幅度受制于河口基准面,属于溯源淤积的性质,解决黄河下游淤积的关键是"抓两头",即首先减少上游流域进入下游的沙量,特别是粗沙量,其次是减缓河口淤积延伸的速率;⑥拖淤、挖沙、放淤、调水调沙和借清刷浑等措施均具有局限性,在解决局部淤积问题和兴利方面有实用价值,但欲凭借这些措施解决黄河下游河道长时段宏观的淤积问题,则难见实效。     

利津水位对河口演变响应的计算方法

本文分析了黄河口的演变特征及其对利津3 000 m3/s同流量水位的影响。黄河口每次改道后尾闾河道的河长突然缩短,比降陡增,之后河长以先快后慢的速率增长,尾闾河道比降则呈指数衰减,经过约5~6年调整至平衡比降,其变化过程反映了典型的河床演变滞后响应特性。基于黄河口河道的演变特征,提出了河口河道水位和纵比降变化的概化模式,并采用滞后响应模型建立了河口河道同流量水位的计算方法,较好地计算了1954—2012年间黄河下游利津3 000 m3/s同流量水位的变化过程。该计算方法不仅考虑了河床演变的滞后响应特性,而且反映了来水来沙和河道淤长与蚀退对利津同流量水位的共同影响,能够连续地模拟河口淤积延伸及改道过程中河口河道特征水位的长期变化过程。研究成果可为分析黄河口淤积延伸与下游河道相对侵蚀基准面的变化关系提供参考。     

近年来黄河尾闾河道冲淤特性分析

着重分析了1976年清水沟流路以来黄河河口尾间河道冲淤变化特点.结果表明:①1976-2005年间,河口河段经历了强烈淤积-强烈冲刷-持续淤积-持续冲刷等冲淤变化过程;其冲淤变化与水沙条件、流路改道、河口的淤积延伸及河床边界等条件有关;②利津-7断面河段冲淤变化与利津径流量及来沙系数存在一定关系,与大于2 000m3/s的水量关系密切;③7断面以下河段冲淤变化与利津水沙通量,河道边界条件及流路延伸等因素有关.     

2018年汛期黄河下游河道排洪能力分析

2018年汛期黄河下游来水222亿m~3,小浪底水库排沙4.66亿t,孙口以上河道淤积2.561亿t,其中花园口以上河道淤积1.920亿t,这是小浪底水库运用以来进入下游水量最大、水库排沙最多、下游淤积量最大的一年,然而排沙期间淤积最多的花园口以上河段的同流量水位不升反降。采用沙量法和断面法计算分析了汛期冲淤量及冲淤特点、水文站断面的同流量水位变化、7月洪水排沙期间险工水尺的同流量水位变化。结果表明:大量淤积发生在花园口以上河段的汊沟和边滩,洪水过后主槽更加明显,水流集中,流速增大,同流量水位下降;7月洪水之后,黄河下游水文站断面的同流量水位缓慢抬升,但汛后的同流量水位仍低于汛初;2018年汛期,黄河下游河道的排洪能力未明显降低。     

黄河下游低含沙洪水的冲淤特性兼论艾山-利津河段不淤临界流量

黄河下游上、下河段河道形态迥异,同流量输沙能力上段大,下段小。观测表明一定流量的低含沙洪水,就全下游来说可以产生冲刷,但对下段(艾山以下)来说往往发生淤积。本文通过实际资料分析了下游河段的排沙比关系及不同来沙条件下泥沙冲淤强度等规律,并利用下游低含沙水流挟沙力关系,深入分析了艾山—利津河段不淤临界流量。结果表明这段河道不淤流量不仅与来水含沙量有关,还与河口段淤积延伸对艾山—利津段水面比降有顶托作用有关。     

黄河口尾闾河长的变化特点及计算方法

黄河口尾闾河道的淤积延伸不仅对河口地区的河床演变具有重要影响,而且对黄河下游河道的长期冲淤发展趋势具有重要作用.根据黄河口1954-2018年实测尾闾河长与水沙资料分析了不同流路的淤积延伸特点,发现尾闾河长与累计来水量和累计来沙量之间均具有较好的相关性,但不同流路的变化速率差别较大.根据黄河下游河道的多来多排输沙关系,...     

黄河下游河道冲淤平衡临界水流能量损失研究

从河流能量损失的角度入手,采用理论研究和资料分析相结合的手段,研究了黄河下游河道(花园口-利津)河流能量损失与河道冲淤的相关关系,研究结果表明:河流一般能量损失(如机械能损失、动能损失、势能损失)和动量损失与黄河下游河道年冲淤量之间不存在相关关系;而河流有用功损失、推移功损失与河道年冲淤量之间相关性不明显,但河流悬浮功损失与黄河下游河道年冲淤量之间存在较为明显的相关关系;维持黄河下游河道(花园口-利津)冲淤平衡的能量损失临界条件是水文年内河流悬浮功损失0.75亿J.当悬浮功损失大于此临界值,下游河道将发生淤积;小于此临界值,下游河道将发生冲刷.     

黄河口演变对下游河道反馈影响的计算研究

利用适合于黄河下游河道和黄河口水域的一、二维连接泥沙数学模型，计算研究了黄河口演变、入海流路的淤积延伸对下游尾闾河道的反馈影响。通过比较考虑和不考虑入海流路淤积延伸2种情况的计算水位和淤积量的变化得出：单一的河口延伸对下游河道淤积的影响过程是一个相对较长的过程，需要几年、甚至十几年的发展，影响程度自下游到上游逐渐减弱。     

黄河河口治理措施分析

黄河口治理具有长期性和复杂性，探求不同治理措施条件下尾闾河段冲淤规律是十分必要的。根据原型资料和模型试验结果，分析了清水沟改道和清8改汊对河口淤积延伸的影响，探讨了河口段挖河疏浚对尾闾河段水位、河床冲淤变化的影响。认为黄河河口采取有计划的改汊和长期挖河疏浚，可延长河口现行流路行河的年限。但从长期看，河口段较大规模的改道是不可避免的。     

分流对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用先进的三维超声波多普勒流速仪（ADV）对不同分流比情况下弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究。根据试验数据,探讨了不同分流比工况下弯道水流的紊动机理,分析了其紊动特性,同时对紊动强度分布特点进行了比较。     

In the Central Committee of the Communist Party of the Soviet Union and the Council of Ministers of the USSR

Power Technology and Engineering -     

前置掺气坎坡度对阶梯溢洪道掺气水流影响的数值模拟

为研究复杂边界条件下气液两相界面的流动及混掺现象对工程建设的影响,结合某大型水电站的溢洪道,利用RNG k-ε模型对其进行三维流场模拟,采用有限体积法离散控制方程,并用GMRES算法进行压力求解,对前置掺气坎式阶梯溢洪道和传统阶梯溢洪道泄流壁面上的高速掺气水流进行数值模拟。结果表明:随着掺气坎坡度的增加,其掺气空腔及掺气浓度均有所增大,随着水流下泄掺气浓度沿程降低,达到一定距离后趋于稳定,掺气浓度值达到了减免空蚀破坏的要求;与传统阶梯溢洪道的模拟结果进行对比可知,增设前置掺气坎后,既可以增加前几级阶梯的掺气浓度使水流提前达到水气平衡,也没有降低阶梯式溢洪道的消能率,为解决传统阶梯溢洪道中出现的工程难题提供了一种新思路。