黄河下游河道萎缩过程中洪水水位变化研究

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,研究了河道萎缩过程中黄河下游洪水水位的变化特征与变化机理。研究结果表明:1986年后,黄河水沙过程变异,下游河道严重萎缩,洪水起涨水位显著升高,洪水上涨过程中水位涨率明显增大,滩槽水位变化不一致性增强。洪水起涨水位的升高主要是河道萎缩过程中主槽持续淤积抬高所致,起涨水位的升高对洪峰水位抬升幅度影响大,而行洪过程中黄河下游宽河段强大的断面调整功能极易造成洪水水位的陡涨猛落,其影响也不容忽视。通过引入洪水水位涨率特征参数θ,建立了θ与黄河下游河道主槽宽度、滩槽糙率比、排沙比等因素的定量关系,结果显示,黄河下游河道萎缩过程中,输沙能力降低,主槽宽度大幅度缩窄,滩地阻力明显增大,均会导致洪水水位涨率增大。以谢才公式为基础的理论分析进一步证明,黄河下游河道洪水水位涨率与河道萎缩具有非线性响应关系,河道萎缩越严重,洪水水位涨率增大的幅度越大。     

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。     

黄河下游排洪输沙基本功能的影响因素及判别指标

利用实测资料统计、理论分析和数学模型计算等方法,对黄河下游排洪输沙基本功能的表征因子、影响因素和判别指标进行了探讨.研究表明,黄河下游河槽排洪输沙基本功能可以用输沙指标、平滩流量、水位涨率、滩地分流比和洪水传播时间等因子表征;河槽宽度、滩槽阻力、比降、河势等对排洪功能影响较大,流量、含沙量、泥沙组成和断面形态等对输沙功能影响较大.黄河下游河槽排洪输沙基本功能的主要判别指标为:黄河下游河槽平滩流量4 000～5 000m3/s,黄河下游游荡性河道主河槽宽度以1 000～1 200m为宜,断面河相系数应在16m1/2/m左右,平滩流量下高村断面每增加1 000m3/s流量的水位涨幅不大于0.35m,高村断面滩地分流比不大于45%.     

黄河下游河道横断面的若干特点

探讨了黄河下游不同河段断面水力几何形态及断面形态特征参数之间的相互关系与变化特点,认为:①游荡型河段河宽随流量的增大而增大,但水深与流量之间没有相关关系,河相系数也随流量的增大而增大,面积的增加主要是通过河宽的增加来实现的,面积与水深之间没有相关关系,而平均水深随河宽的增加具有减小的趋势;②蜿蜒型河段在水流达到满槽河宽之前,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型河段相似,在水流达到满槽河宽之后,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型河段的断面极为不同;③过渡型河段断面特征参数的变化既具有游荡型河段的断面特征,又具有弯曲型河段的断面特征,但在1965~1974年的集中整治后,变为弯曲型河段的断面参数变化特征;④研究黄河下游河道输沙及河床演变时,必须注意到不同河段断面形态的显著区别,特别是蜿蜒型河段的断面形态在满槽河宽前后的显著区别。     

黄河高村河段漫滩洪水特性分析

1前言由于黄河下游已连续多年未发生较大洪水,河床在逐年淤积抬高,主槽变得更加宽浅,造成河道行洪能力降低。高村水文站是黄河进入山东的第一个重要控制站,测验河段位于黄河下游游荡河段的末端,两岸堤距5km,属宽浅河道。断面形态由二级悬河发展为由主槽、滩唇至生产堤间、生产堤至左岸大堤三部分组成的复式断面。河道的变化带来了洪水特性的变化,黄河“96.8”洪水表现出的高水位、小流量漫滩成为该河段漫滩洪水的新特点,漫滩过程更趋复杂。2002年7月“人造洪峰”(以下简称“02.7”洪水)再次得到了充分体现。本文根据“76.8”、“82.8”、“9…     

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。     

改造宽浅游荡河道为窄深稳定河道

黄河下游游荡性河道宽浅，边滩变动快，主流摆动频繁，“横河、斜河”经常发生，是“背着石头撵河”这种防兴被动局面长期存在的根本原因。黄河下游河道有三级造床流量，宽河道中具备产生窄河道的自然条件。目前河南段河道之所以还在游荡，主要原因是治理不到位。河南段河道的治导线，应该参照山东段河道整治成近500m宽的微弯型河道。其方法是用种草和修建透水桩坝固定嫩滩。分析结果表明河道缩窄，对山东窄河道及河口并无不利影响。     

河道整治工程对游荡型河道断面形态的影响

基于1960—2014年黄河下游游荡型河道整治工程修建情况和实测流量及断面地形资料,分析各时期工程密度和在同流量条件下断面形态（河宽、水深、河相系数）的变化情况,结果表明：黄河下游游荡型河道整治工程的修建有效改善了河道断面形态,在河道整治工程密度较小时不能有效控制河势,整治工程对河道断面形态影响较小;随着河道整治工程密度的增大,在同流量条件下河宽减小,水深增大,河相系数减小,河道断面形态向窄深方向发展,可见河道整治工程在达到一定密度时对河道断面形态有明显的改善作用,在一定程度上限制河段的游荡特性,起到了稳定主流、控制河势的作用。     

黄河下游河道横断面变化特点分析

探讨了黄河下游不同河段断面水力几何形态及断面形态特征参数之间的相互关系与变化特点。研究结果表明:①游荡型河段,河宽随流量的增大而增大,但水深与流量之间基本没有相关关系;②蜿蜒型河段,在水流达到满槽河宽之前,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型河段相似;在水流达到满槽河宽之后,水面宽与流量关系不大,平均水深与流量成正比关系;③过渡型河段断面特征参数的变化具有游荡型河段的断面特征,又具有弯曲型河段的断面特征。     

改造黄河下游游荡型河道可能性的思考

首先基于河床演变理论及实际经验分析了游荡河型形成的4个条件,它们是堆积性、坡降大,河道宽浅、滩槽差小,流量变幅大、洪水暴涨暴落。其次,根据三门峡水库运用初期1960—1964年黄河铁谢—裴峪段游荡性已基本消失的实测资料,和丹江口水库汉江下游由游荡性分汊河道转化为单一河道的趋向,论证了局部河段游荡性减弱和消失的可能性。为了实现长河段游荡性消失,提出的主要措施是:完成水沙调控体系特别是古贤和碛口水库的建设;大范围调水调沙,使黄河下游河道不淤,同时避免暴涨暴落;减缓坡降,使断面趋向窄深,并加大滩槽差,稳定主槽。再结合其他措施,黄河下游河道游荡性有可能消除。最后,指出了消除游荡性的难度。     

游荡型河段双岸整治对黄河下游河道的影响分析

针对游荡型河段主流宽浅散乱、河床极不稳定的特点，在黄河花园口一夹河滩河段两岸布置了对口丁坝整治工程。利用黄河下游水动力学泥沙数学模型，采用小浪底水库15a设计水沙系列，对黄河下游各河段的冲淤、典型断面的平滩流量变化进行了计算，分析了对艾山以下窄河段带来的影响，并与现状工程方案进行了比较，结论认为：①花园口-夹河滩河段布设双岸整治工程比现状工程条件下，15a间铁谢-利津河段多冲刷泥沙2．33亿t，冲刷量主要分布在花园口-高村段；②双岸整治工程方案和现状工程方案相比较，高村以下河段各站平滩流量减小，但和2002年汛前相比，山东河道仍具有较强的过洪能力；③在游荡型河段进行双岸整治工程布置，可以减少小浪底排沙期间河道的淤积，提高河南河段的输沙能力，而对山东河段的影响不是太明显。     

基于长序列的黄河下游游荡型河道河势演变

分析黄河下游游荡型河道河势的时空演变规律,为进一步认识黄河下游河道演变特征、开展河道整治提供理论支撑和实践价值。在系统收集、整理1960-2015年黄河下游游荡型河段典型断面的河势观测资料基础上,利用Mann-Kendall趋势检验和Fisher断点检验方法分析1960-2015年黄河下游游荡型河道典型断面多年平均河宽及主流线迁移速率变化情况。结果表明:近60年黄河下游游荡型河道在平面形态上呈藕节状分布,而其主流线调整速率的时空分布规律并不显著;黄河下游于店断面、禅房断面是平面藕节状分布的关键节点,将全河段划分为3段(第一段铁谢至于店断面,河宽均值为1 627m;第二段于店至禅房断面,河宽均值为1 477m;第三段禅房至高村断面,河宽均值为1 074m)。     

对于黄河下游治理方略的几点建议

二级悬河是黄河下游防洪的心腹之患，必须改变当前槽高滩低的局面，消除二级悬河，才能使黄河下游成为一条有健康生命的河流。只有通过废除生产堤，才能利用大自然的力量，较快、较好地消除二级悬河的严峻现状。要废除生产堤，首先要搞好滩区的安全建设。在此前提下，建议改变小浪底水库的运用方式：拦蓄大洪水，不拦蓄中小洪水；排泄浑水，不排泄清水；汛期水库少量蓄水，做到拦粗排细；允许洪水漫滩，实现漫滩刷槽，利用滩地处理大部分来沙。     

新形势下黄河下游游荡性河道整治工程设计有关问题探讨

本文通过模型和原型资料的对比，对已建整治工程布局中存在的问题及工程对中小水的适应性等进行了分析，同时对新形嬗上游荡性河段河道整治设计流量，设计河宽及新型河道整治工程状况下排洪河宽的计算等问题进行了分析和初步评议。     

Hydromorphological alteration of a large Mediterranean river: Relative role of high and low flows on the evolution of riparian forests and channel morphology

This paper evaluates the causes and effects of the hydrogeomorphological alteration of the central reach of the Ebro River (NE Spain). The Ebro River is one of the largest Mediterranean rivers. In this reach, it develops a meandering planform in a wide floodplain. Geographic Information System (GIS) analyses of historic aerial photographs, analysis of hydrologic data and measurement of various indicators linked to the fluvial morphology and the structure and distribution of the riparian vegetation led to the establishment of the prevailing processes in the dynamics of this river. Statistical analyses conducted on some of the main components of the flow regime, including floods, droughts and flow duration curves, showed a role for these components in river dynamics. Similarly, a thorough analysis of the evolution of the aforementioned indicators was performed to identify and measure the effects of the hydrological regulation of the river. These indicators were measured in 1927, 1956 and 2003 for a 106 km reach. The geomorphic dynamics of the Ebro River in its central reach reflect a remarkable tendency for stabilization and rigidification of the channel. The active river corridor has largely been modified, primarily in the second half of the twentieth century. The corridor lost a huge portion of its width and extension, the channel suffered an intense narrowing and the natural mobility of the meander train decayed proportionally. The structure and distribution of the riparian vegetation were completely transformed. The riparian forest lost its original function, behaving as a linear corridor and was notably continuous and very close to the channel thalweg. The vegetation colonized most of the previously active channel, contributing to the loss of the natural dynamics of the river. The hydrological analyses suggest that the large morphological modification of the river planform and the parallel alteration of the riparian forests are not to be seen as a consequence of a loss of the attributes of natural floods. On the contrary, these extreme hydrological events only generate slight alterations due to river regulation and are not capable of enhancing the aforementioned evolution. Nevertheless, a profound change in the attributes of the low (summer) flows was found. The modification of the low flows was studied through its relationship with the global evolution of the geomorphic indicators and the riparian forest indicators. The results show the relative role played by high and low flows in the evolution of the river dynamics. These results are used to propose a future scenario of ecohydrological management in the central reach of the Ebro River. This scenario is intended to improve its ecological status and recover, at least partially, its natural dynamics. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄河下游典型河段滩槽分界二维洪水数值模拟

采用平面二维水沙数学模型,在黄河下游河道现存生产堤条件下,针对典型洪水进行洪水模拟计算研究。通过对黄河下游典型河段的洪水数值模拟,分析研究该区域洪水演进、漫滩及河势变化状况、滩槽流速分布及单宽流量分布,给出滩槽分流比及滩区不同程度的淹没范围。这一研究对于明确滩槽范围、为滩区受洪水灾害补偿提供明确范围、为滩区发展创造良好环境及维持黄河健康生命具有非常重要的意义。     

郑州黄河洪水特点分析

郑州黄河不同来源区的洪水有着不同的特点，洪水在运行过程中与河床交互作用，水流与河床、滩地与主槽俱发生泥沙交换；生产堤的存在改变了洪水正常的演进规律；洪水的传播时间和水位表现受多种因素的制约；高含沙洪水对防洪工程威胁大，有其突出的特点；洪水预测是一项深入、细致、复杂的工作，黄河水文资料应该向流域内外专家学者开放。     

略论黄河的宽河定槽防洪治河策略

本文根据实测资料说明了宽河段的滞洪效果和稳定的河道主槽对控制河势的重要作用。由于黄河下游洪水峰高量小，宽河段的槽蓄能力有利于滞洪，而且由于宽河段的滩区落淤沉沙作用，也有利于减缓河床的抬升速度。据此，作者提出“宽河定槽”的治河防洪原则。它是传统的“宽河固堤”治河策略的一个发展，也是近五十年治黄经验的总结。     

黄河郑州段河道冲淤变化及影响因素研究

以黄河下游郑州段多时段的遥感影像及水文资料为主要数据源,对黄河郑州段河道的淤积与演变及其与水沙的关系进行了研究。结果表明:黄河郑州段河道岸线、河道宽度、曲流位置和角度都有变化,且年际变化大;小浪底水库的投入运用,控制了下游的来水来沙条件,造成河道的摆动幅度减小,但弯曲长度增加,横河、斜河呈发展趋势;河道冲淤变化的主要影响因素为流量变化。     

黄河水沙变化与下游河道改造

20世纪80年代中期以来,进入黄河的水沙量及其过程发生了重大变化,潼关水文站水量和输沙量大幅下降,已由1919~1959年期间的平均水量426亿m3/年、输沙量16亿t/年下降到2000~2012年的231亿m3/年和2.76亿t/年,随着黄河上中游水土保持和生态建设的持续开展,预计未来50~100年潼关站年平均水量和输沙量将逐步稳定在210亿m3/年左右和3亿t/年左右。水沙变化关系到治黄方略的制定,关系到黄河的长治久安。为了顺应黄河水沙的变化,确保黄河防洪安全,实现下游河道不改道、河床不抬高的治理目标,本文提出了新的水沙条件下黄河下游河道治理的总体思路是:改造河道、解放滩区。具体措施包括:稳定主槽、缩窄河道、完建堤防、治理悬河、滩区分类。建议深入研究下游河道改造的方案与河道缩窄的可行性及其影响,为黄河下游河道改造提供科技支撑。