黄河下游游荡性河道双岸整治模型试验研究

为检验游荡性河道双岸整治方案的可行性,选择了黄河下游花园口-夹河滩河段开展了动床模型试验,分析了该河段双岸整治工程在大、中、小水期间的控导性能以及对排洪能力、河道输沙能力的影响。试验表明：双岸整治工程在小浪底水库泥沙多年调节运用的条件下,初期(下泄清水期)起到了护滩的作用,阻止了河槽的展宽,使冲刷向纵深方向发展,河势得到了有效控制;在水库利用洪水排沙期,河道具有很强的输沙能力,在以洪水排沙输沙为主、清水冲刷与少量小水挟沙的共同作用下,能维持输沙的基本平衡。     

黄河下游游荡型河段洪水演进与河床变形过程的数值模拟

黄河下游游荡型河段的河床变形过程相当复杂，横向变形尤为突出，现有水沙数学模型一般仅能模拟河床纵向冲淤，不能模拟滩岸横向冲刷与崩塌，本文将平面二维水沙数学模型与粘性河岸冲刷的力学模型相结合，建立河床变形的平面二维混合模型。然后以黄河下游花园口至夹河滩的游荡型河段为例，采用该混合模型，首次较为全面地模拟了1982年汛期的洪水演进与河床变形过程。沿程最高水位、出口断面流量过程等计算值与实测值符合较好。计算结果还表现为大水时主槽冲刷，滩地淤积；小水时主槽淤积，滩地崩塌。该计算结果与游荡型河段的年内冲淤变化规律一致。     

小浪底水库运用前后黄河下游河道河型变化及成因分析

利用实测资料分析、理论判别和分形维数计算等方法,以黄河下游铁谢—伊洛河口、花园口—黑岗口和夹河滩—高村三个典型游荡性河段为研究对象,分析其1960年以来的主流摆幅、弯曲系数和主河槽宽深比等河势参数变化,以及小浪底水库修建前后下游游荡性河段的河型演化过程。结果表明,自20世纪90年代初,除花园口—黑岗口河段仍表现为游荡河性外,其他两个河段因整治工程不断完善其游荡性均有明显减弱,河型趋于限制性弯曲方向发展。自1999年10月小浪底水库拦沙运用以来,三个研究河段的整体游荡程度显著减弱,河势趋于规划流路方向发展,特别是夹河滩—高村河段河势基本稳定。小浪底水库长期下泄低含沙小流量过程,水流动力减弱,加之不断完善的河道整治工程,是河势游荡程度显著减小、河势归顺及河型发生变化的主要原因。     

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。     

黄河下游游荡河段自然形成的稳定河道对黄河治理的启示

黄河下游游荡性河道具有比降陡、宽浅散乱、河势多变的特性,但在双井至来童寨约10km河段因为河的一岸为整治工程,另一岸由抗冲刷黏土组成,形成了相对稳定的河道,近20多年中,包括小浪底水库投入运用后10多年河槽发生强烈冲刷的时期,均没有发生过横河、斜河等险情,成为游荡河段中的特例,为黄河下游游荡性河道治理指明了方向。建议在老田庵至武庄河段进行双岸整治试点,为有效稳定游荡性河道积累经验。     

河道生产堤对洪水影响的二维数值模拟研究

河道主槽两侧修建的生产堤影响滩槽泥沙横向交换,对河床演变带来很大影响。本文针对黄河下游游荡型河段的现实状况,采用平面二维水沙数学模型按现状生产堤、废除生产堤、限制生产堤三种条件进行了典型洪水的模拟,模拟计算给出了夹河滩-高村河段不同边界洪水演进、漫滩的过程及滩区淹没程度。作者分析了三种不同边界条件对洪水水位、河段流速、滩槽冲淤的影响,表明废除生产堤使洪水提前进滩,与现状生产堤状态相比大大降低了河道洪水位;限制生产堤方案可以适当控制漫滩流量,扩大滩槽泥沙横向交换,改善滩区生产条件。为了维持黄河河槽活力,协调人河关系,抑制二级悬河发展,限制下游河道生产堤治理方案是比较适宜的。     

黄河下游游荡性河段整治对河道冲淤的影响

黄河下游游荡性河段冲淤性过程表明，未经整治的游荡性河段具有明显的调节泥沙的作用。在主流摆动冲刷所形成的宣阔的河道内，高含沙洪水堆积造床，高含沙洪水后的低含沙水流再进行冲刷搬运。河道整治后，减少了主流游荡摆动范围，压缩或消除了河槽中的嫩滩，使中水河槽变窄，二滩稳定，河槽调节泥沙作用降低，输向下河段的粗少量将有所增加，泥沙主要由含沙量罗高的洪水输送，输沙过程与艾山以下河段大水易冲小水易淤的输水特性较为     

对口丁坝双岸整治对黄河下游河道冲淤的影响

选取低含沙水沙系列、枯水多沙水沙系列以及规划设计的未来50 a水沙系列,利用黄河下游一维水沙数学模型,模拟计算了对口丁坝双岸治理方案下黄河下游河道在3种水沙系列条件下的冲淤状况。结果表明,游荡性河段采用对口丁坝方案整治后,输沙能力得到了提高,该河段多输送的泥沙一半以上输送到利津以下,其余部分淤积在高村—利津河段,其中淤积以高村—艾山河段为主,艾山—利津河段的冲淤情况与现状相比变化不大。     

小浪底水库对下游游荡河段河床形态与过流能力的影响

小浪底水库蓄水拦沙以来,进入黄河下游的泥沙大幅度减少,引起了下游河道的再造床过程。以黄河下游游荡河段1986-2015年实测大断面资料为基础,从河床冲刷量、平滩河槽形态、平滩流量等方面分析了小浪底水库运行前后黄河下游游荡河段的河床调整过程及过流能力变化,并还原了无小浪底水库时的平滩河槽形态参数及平滩流量。研究结果表明:小浪底水库运行后,黄河下游河道持续冲刷,累计冲刷量为18. 6亿m~3,其中游荡河段所占比重达到72%。典型断面及河段尺度的平滩河槽形态调整明显,平滩河宽与水深增加,河相系数逐年递减,横断面形态总体向窄深方向发展。主槽过流能力明显增加,河段平滩流量都有不同程度增加,游荡河段内三个分河段的增幅分别为3 381 m~3/s、4 450 m~3/s及4 590 m~3/s。还原了无小浪底水库条件下2015年汛后游荡河段的平滩面积及平滩流量计算值,分别为有小浪底水库时的64%和80%。     

黄河下游游荡性河道整治模型试验研究

系统介绍了黄河水利科学研究院近年来利用河工模型开展黄河下游游荡性河道演变、河道整治及其有关问题的研究成果，综合分析了黄河下游游荡性河段河道整治工程适应性，河道演变规律及历次河道整治规划治导线的检验与修订试验成果。通过对游荡性河段河道整治工程设计有关问题的探讨，指出河道整治设计流量以选取４０００ｍ＾３／ｓ为宜；东坝头以上河段河道整治河宽可降为１０００ｍ、东坝头以下可降为８００ｍ，潜坝过水后应计入或部     

黄河下游游荡型河道整治方案

针对小浪底水库运用后新的水沙条件,对整治流量、整治河宽和排洪河槽宽度等主要参数进行了分析,提出黄河下游游荡型河道的整治方向为：按照中水流路进行整治,利用现有的河道整治工程并补充必要的河道整治措施,游荡型河道可以逐步转化为像高村一陶城铺河段那样的限制性弯曲河道。通过对不同整治方案进行分析比较,认为今后的河道整治应采取以现行的微弯型整治方案为主,同时充分吸取其他整治方案优点的综合整治方案。     

维持黄河下游河槽排洪输沙能力方案分析

利用黄河下游水动力学泥沙冲淤数学模型,采用3个20年设计水沙系列对河段的冲淤及平滩流量的变化进行了计算与分析,结果表明:①各水沙系列的前10年,下游各河段均处于沿程冲刷状态,而后10年各河段则出现了淤积;②只有系列2能维持整个下游河道的平滩流量在4000 m3/s以上;③各系列前10年塑造河槽阶段的水沙过程均比较合理,基本实现了平滩流量稳定增大的目的,后10年河道平滩流量则出现了不同程度的减小;④应尽量控制小浪底出库含沙量不超过200 kg/m3且细泥沙比重在75%以上。     

小浪底水库对下游河道的冲刷效果及趋势预测

对小浪底水库对黄河下游河道的冲刷效果及趋势进行了分析和预测,结果表明:①小浪底水库投入运用以来,通过水库拦沙和调水调沙,黄河下游冲刷效果明显,至2010年10月,黄河下游河道累计冲刷泥沙19.4亿t,2 000 m3/s同流量水位下降1.6 m左右,下游河道主槽最小过流能力由2002年汛初的不足1 800 m3/s提高至4 000 m3/s;②在小浪底水库主要拦沙期的2008—2020年,下游河道基本不淤积,2020年以后下游河道快速回淤,在2028年左右回淤量达到建库前水平,届时小浪底水库拦沙期恢复的4 000 m3/s左右的中水河槽将难以维持。建议尽早开工建设古贤水利枢纽,争取在2025年前后建成生效。     

抓住有利时机 整治黄河下游游荡性河道

黄河下游的游荡性河段是现阶段防洪的重要河段,有计划地进行河道整治是延长现行河道寿命的主要措施。过渡性河段及部分游荡性河段的整治实践表明,黄河下游游荡性河段可以进行以防洪为主要目的的微弯形整治,工程的布设应满足排洪及宽滩区滞洪沉沙的要求。小流底水利枢纽将于2000年建成,可为游荡性河段赢得20年左右的冲淤平衡时间,应抓住有利时机积极进行整治。     

深入开展黄河重大问题研究

2002年黄河首次调水调沙试验准备时间长,参加人员多,取得了大量的观测数据。这次试验,确立了三个目标：一是寻求黄河下游河床不淤积的临界流量和临界时间;二是力求能够使得黄河下游的河床全线冲刷;三是验证已有的河道整治工程、数学模型、实体模型,深化对黄河水沙规律的认识。从结果看,试验基本达到了预期的目标。今后,黄河水利委员会将深入研究以下工作：①小浪底水库的运用方式;②黄河下游河床演变规律;③“二级悬河”的成因、危害及解决对策;④黄河河口治理。     

水库及河道整治对黄河下游游荡性河道河势演变的影响

研究了修建水库及河道整治对黄河下游白鹤镇至高村游荡性河道河势演变的影响，探讨了游荡性河道向弯曲性河道转化的可能性。认为经过水库调节后，进入下游的来沙量减少，洪峰削平及中水持续时间加长，有利于游荡性河道游荡程度的降低及向弯曲方向的发展；河道整治工程对于减小河道的摆动强度，稳定流路，促使河道由游荡向弯曲方向发展的作用是显著的。在小浪底水库下泄有利水沙条件下，若能利用现有的河道整治工程，并补充必要的河道整治措施，黄河下游游荡性河道有可能逐步转化为象高村至陶城铺河段那样的限制性弯曲河道。     

黄河下游河道湿地浅析

黄河属于高含沙河流,自小浪底以下河道大部分为宽浅游荡型河道,形成了特有的黄河河道湿地。研究认为:黄河下游河道湿地是黄河小浪底以下河道行洪的重要组成部分;湿地保护应考虑下游滩区的现状,并应与下游综合治理相结合;黄河下游频繁断流对湿地的破坏较大;黄河下游滩区生产堤的修建既影响防洪又不利于河道湿地发育;黄河下游河道湿地的存在有利于沿黄两岸生态环境的改善。提出黄河下游河道湿地的研究方向为:①河道典型湿地价值评估研究;②黄河下游河道湿地规模与黄河径流补给的响应关系研究;③黄河自然洪水对下游河道湿地的影响效应研究;④黄河调水调沙对河道湿地的影响效应研究等。     

论"稳定主槽、调水调沙"的治河方略

随着人们对黄河泥沙输移规律认识的不断深入，治黄方略或主张也在不断地更新。微弯整治基于多年游荡河道的防洪抢险经验，其能达到减小游荡范围的治理目标，但主槽没有稳定；双岸整治方案是基于窄深河槽洪水期具有很强的输沙潜力与泄洪能力。小浪底水库投入运用后，必须形成稳定的主槽才能保证防洪的安全，提高河道的输沙能力，从而达到更好的减淤目的；洪水漫滩机会减小了，才能使黄河滩区人民与自然和谐相处。因此，主张束水输沙，认为“稳定主槽、调水调沙”的治河方略符合当今黄河的实际。     

黄河下游不同流量级洪水冲淤特性的计算与分析

运用黄河下游水文学冲淤计算模型,对2002年和2009年小浪底水库调水调沙试验方案进行了计算,计算结果与实测值吻合较好。以2002年调水调沙总水量为控制指标,选取2002年地形(长期淤积)和2009年地形(长期冲刷)为边界条件,以清水下泄和来沙系数为0.01 kg.s/m6两类洪水,按照不漫滩、平滩和小漫滩三种方案,计算了黄河下游河道在不同边界条件下的滩槽冲淤量,以及各河段平滩流量的变化特征,对比分析了两类洪水在不同方案下的滩槽冲淤效果。对于清水冲刷,当以下游河道的最大平滩流量控制小浪底水库下泄流量时,全下游的冲刷效益最大。对于来沙系数为0.01kg.s/m6的高含沙水流,流量级越大,全下游的主槽冲刷量和平滩流量增幅越大,但淹没损失也较大。需要通过进一步研究,得到使全下游冲刷效益和淹没损失达到最优化的流量,作为小浪底水库的调控下泄流量。     

黄河中下游水沙的时空调度理论与实践

利用小浪底水库不同泄水建筑物的组合，塑造一定历时、流量、含沙量及泥沙颗粒级配的下泄水流与下游伊洛河、沁河的“清水”对接，在花园口站形成协调的水沙关系，实现既排出小浪底水库的库区泥沙，又不淤积下游河道的目标。2003年9月6～18日，黄河水利委员会就该理论开展了原型试验，试验结果表明：①利用异重流排沙和浑水水库排沙的特点，达到了小浪底水库拦沙初期“拦粗排细”、减缓库区淤积的目的；②利用小浪底-花园口区间的洪水资源，将小浪底水库排出的细泥沙输送入海，并且不增加下游河道淤积，提高了水流的输沙效率；③实现了下游河道减淤与减灾的统一。