黄河下游河道洪水期输沙规律研究

利用1960—2010年黄河下游304场次洪水实测水沙资料,以小浪底站为黄河下游河道进口控制站,以花园口、高村、艾山和利津4站为节点将黄河下游划分为4个河段,系统地研究了黄河下游洪水期河道水沙输移规律,分析了花园口、高村、艾山和利津4站输沙率与各自上站流量、含沙量和输沙率的关系。结果表明:黄河下游河道的下站输沙率与上站输沙率有很好的相关关系。在此基础上,进一步对小浪底场次洪水来沙系数进行分级,得到了分级来沙系数的下站输沙率与上站输沙率的相关关系。采用建立的下站输沙率与上站输沙率关系式计算得到的黄河下游各河段冲淤量和冲淤过程与实测资料符合很好,具有较高的精确度。利用建立的关系式可以方便地预测未来黄河下游河道洪水期不同河段冲淤量,快速判断场次洪水对黄河下游河道冲淤的影响。     

2000—2013年黄河下游河道冲淤变化分析

为了给黄河下游河道整治及滩区治理提供参考,利用实测资料对2000—2013年的黄河下游冲淤特点进行了分析,结果表明:1黄河下游全断面累计冲刷17.162亿m3,冲刷最大年份为2003年;2冲刷在纵向上的分布极不均匀,夹河滩以上河段冲刷面积超过了4 000 m2,而艾山以下河段不到1 000 m2;3同流量水位降幅上大下小,流量为3 000 m3/s时水位降幅为1.33~2.58 m,其中高村以上河段超过2 m、利津河段为1.33 m;4下游河道主槽排洪能力显著增强。     

黄河下游洪水期断面调整对过洪能力的影响

水位表现是水流与河床边界相互作用的客观反映。对于不同的河流二者所起的作用各不相同，一般河流，河床变形不显著，水位主要依赖于流量的大小而变化；而像黄河这样的多沙河流，周界变化迅速，尤其是洪水期，槽冲滩淤，涨冲落淤，断面调整对水位影响很大。文中从定性到定量对中低含沙量的各级洪水，主槽冲刷对过洪能力的影响进行了详细分析，成果对防洪有指导意义。     

黄河下游河道排洪能力分析

通过实测资料分析，黄河下游河道在持续萎缩情况下，漫滩洪水滩地过流比有增大趋势，洪水期间仍是“淤滩刷槽”，主槽同流量的平均流速 并未减小，论证了下游河道洪水期水位流量关系随着流量的增大渐趋平缓的线型特征。在评述已有河道排洪能力分析方法的基础上，对近年来黄河下游河道排洪能力的计算分析方法作了阐述，提出对于水站断面应根据断面形态不同分别采用水力因子法和涨率分析法作为主要的推求方法。     

黄河下游河道冲淤量计算问题研究

沙量平衡方程中，悬沙量差等于测沙误差加区变量。潼关至大坝段，悬沙量差只占断面法冲淤２量的３５％。三门峡站实测悬沙即为全沙，精度较高，推算下游中简１９５２－１９９０年水利沙量测验误差小浪底、利津站分别偏小２．３％和２．４％。花园口，夹河滩站分别偏小９．３％和９．２％，偏小以对量为９．０－４２．４亿ｔ。黄河下游现统测断面较稀，单次测验精度达６８％以上的占７７％；加密实测与现测较少断１３次的冲淤总量相关     

1998年以来黄河下游河道冲淤变化分析

依据黄河下游业不来沙和断面冲淤实测资料，分析了１９９８年６月－２０００年５月下游河道冲淤特性以及加密试验断面的对计算冲淤量的影响。结果表明：这一时期枯水少沙，洪流量不大，下游河道汛期淤积，非汛期冲刷，主槽淤积加剧；汛期淤积集中于孙口上河段，非汛期冲刷主要在夹河滩口以上河段；测验断面加密后提高了计算冲淤量的精度，河段冲淤定性上也趋于更加准确。     

近期黄河下游河道演变研究

１９８６年以来黄河上游出现历史上少有的枯水少沙系列，在这一条件下，下游澡道主槽发生严重淤积，河槽萎缩、排洪能力下降；现有的河道整治工程不能有效地控制河势，畸形河弯发展，河势不断上提等新问题，危及堤防安全。本文详细分析了近期水沙及河道演变规律，并探讨了造成水沙条件发生巨大改变的主要原因和水利水电开发对下游河道冲淤演变的影响。     

黄河下游河性的形成

黄河大水淤滩刷槽，小水淤槽，河性就是在这两种相互矛盾过程的相互交替，相互抵消，相互消长中形成、演化的，前一过程使河道变好，即“大水出好河”，后一过程则使河道变坏，是弄坏黄河的原因，分析了小水淤积弄坏河道的机理，分析了黄河各时期小水淤积原因和情况，把来水来沙关系与滩槽冲淤和断面形态变化联系，与河性河型的形成联系，可知黄河宽浅游荡的原因是大水淤滩刷槽偏少而小水淤槽过多，因此黄河是由小水淤积弄坏的。     

黄河下游主槽宽度变化对洪水水位涨率的影响

以理论分析为基础，利用黄河下游洪水期实测水资料，分析了游荡性河道主槽宽度变化对洪水水位涨率的影响，阐明了不同含沙量供水水位表现的内在联系。结合窄河段水位涨率变化特点，探讨了主槽宽度、河道比降对洪水水位涨率的定量影响。黄河下游洪水水位涨率总体上与主槽宽度成反比，但涨主槽宽度大于1000m时，对水位涨率的影响程度明显降低。     

黄河下游汛期平水期河槽冲淤调整分析

对黄河下游汛期平水期的水沙特点及其对河槽冲淤调整的影响进行了分析,结果表明:汛期平水期进入黄河下游河道的平均含沙量小于15 kg/m3、水沙搭配系数小于0.012 kg·s/m6时,下游河道以冲刷为主,反之则以淤积为主;从长时段看,汛期平水期下游主河槽处于淤积状态;汛期平水期进入下游的水量、沙量较少,对下游河道的冲淤影响相对较小;虽然汛期平水期冲淤量绝对值相对较小,但是其冲淤调整均在主河槽内进行,会对黄河下游防洪产生一定影响.     

黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽及淹没风险研究

黄河下游漫滩洪水具有较强的塑槽作用,同时存在较大的淹没风险。通过实测资料分析、实体模型试验和数学模型计算,对黄河下游大漫滩洪水淤滩刷槽作用及淹没风险进行了初步探讨。研究表明:对于漫滩系数大于1.5的实测大漫滩洪水,主槽冲刷量一般是滩地淤积量的0.35~0.80倍。在漫滩系数小于2.5时,主槽冲刷量增加不明显,但滩区淹没面积及淹没损失增加显著;在漫滩系数大于2.5时主槽冲刷量明显增大,其滩地淹没面积达到最大,淹没损失增加缓慢。     

黄河下游游荡河道萎缩过程中的河床演变趋势

由于人类活动与自然因素影响下的水沙变化。黄河下游自20世纪70年代初期特别是80年代中期以来发生了明显的河床萎缩,河宽束窄,宽深比减小,主流线摆动幅度减小,深泓线弯曲系数增大,这表明,黄河下游的游荡程度有所降低。     

大洪水时黄河下游河道冲淤规律

以几场较大洪水过程为例,总结了黄河下游不同河段大洪水时的水沙特征,对大洪水时下游河道的冲淤规律进行了分析。结果表明:黄河下游洪水的来源区不同,洪水含沙量差别很大,洪水峰型组合和"胖"、"瘦"程度也不同;花园口站洪峰流量为8 000～15 000 m3/s时,下游各河段冲淤强度变化不大,但随着洪峰流量继续增大,铁谢—高村游荡型河段和高村—艾山过渡型河段洪峰期冲淤强度与花园口站最大洪峰流量呈正比关系,艾山—利津弯曲型河段冲淤强度与花园口站最大洪峰流量呈反比关系。     

黄河下游河道水流摩阻特性的研究

在前人研究成果的基础上，引入水力摩阻厚度的概念，经理论推导与分析，导出了糙率计算公式，并进一步综合考虑了沙波尺度及沙波波速对水流摩阻特性的影响，建立了一套计算黄河铁谢至孙口河动床糙率的方法。该方法既能反映水力泥沙因子变化的影响，又能反映天然河道中各种附加糙度的影响，具有较大的应用价值。     

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。     

黄河下游河道主槽地形生成方法及应用

黄河下游河道是随着来水来沙不断发生冲淤变化的,特别是主槽变化剧烈、河势变化快。为了观测黄河下游河道冲淤变化情况,一般每年汛前汛后进行大断面观测。由于观测大断面布设间距一般较大,因此要获取每年河道主槽地形是很困难的。根据河道观测大断面资料、河势图及主槽主流线,通过内插断面和地形概化生成的河道主槽地形,在河槽高程、河槽形态及河槽面积上均与实际地形较吻合,能满足黄河二维水沙数学模型计算对地形概化的需要。     

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。