黄河宁蒙河段冲淤演变特点及趋势分析

通过分析黄河宁蒙河段冲淤演变及河槽过洪能力变化,进一步认识宁蒙河段冲淤演变规律,并根据下河沿水文站设计水沙条件,估算宁蒙河段2020年、2030年的冲淤变化趋势。分析表明:近期宁蒙河段输沙能力降低,巴彦高勒、三湖河口、昭君坟断面平滩流量呈减小趋势,河道淤积加重,支流淤堵干流情况加重。根据下河沿设计水沙条件推算头道拐水沙量以及区间引沙量,采用沙量平衡法,考虑区间支流来沙、区间风沙入黄情况,预估下河沿～头道拐冲淤量,2020年水平,宁蒙河段年均淤积0.78亿t;2030年水平,宁蒙河段年均淤积0.80亿t。     

黄河宁蒙河段二次冲淤成因及近期变化

基于宁蒙河段的水沙和河道断面资料,分析了该河段主要水文站年内的冲淤过程、规律和近期变化情况。结果表明:1宁蒙河段河道在年内经历两次冲淤平衡,一次是冬季的冲淤平衡,一次是春、夏、秋季的冲淤平衡,后者水量较为丰沛且对河道冲淤起主要作用;2宁蒙河段淤积主要发生在内蒙古河段,石嘴山和头道拐水文站的断面冲淤变化不大,其余水文站断面均发生了明显淤积;3近期河道淤积的主要原因是径流量较少和大流量洪峰日数显著减少。     

黄河宁蒙河段洪水冲淤规律分析

分析了1973—2005年宁蒙河段汛期场次洪水的冲淤特性、冲淤效率与下河沿断面水沙量之间的关系。结果表明:当下河沿断面洪水平均含沙量大于7 kg/m3时,宁蒙河段以淤积为主;当下河沿断面洪水平均含沙量小于7 kg/m3时,宁蒙河段以冲刷为主,且流量为2 200～2 500 m3/s时冲刷效率最大,此时洪水总水量应大于25亿m3。     

调水调沙治理宁蒙河道淤积萎缩的可行性研究

利用实测资料分析了宁蒙河段大断面冲淤变化、洪水冲淤特性及分组沙的冲淤特性、大流量历时与冲淤量的关系,论证了利用水库调水调沙治理宁蒙河道淤积萎缩的可行性。结果表明:在合适的水沙条件下,通过水库调水调沙,在宁蒙河段支流来沙量较大时以2 500³ 000 m3/s的大流量集中泄放,一次洪水历时不小于14 d,汛期年均持续时间为30 d以上,对减轻内蒙古河道淤积、恢复并长期维持中水河槽大有好处,同时可为中游高含沙小洪水的泥沙输送提供水流动力。     

2012年黄河上游洪水及河道冲淤演变分析

2012年黄河上游洪水具有洪峰流量大、持续时间长、洪水量大的特点,经过龙羊峡和刘家峡水库的调节,进入宁蒙河段的洪峰流量为2 710³ 520 m3/s,沿程总体呈减小趋势;内蒙古河段出现历史最高洪水位,在三湖河口到头道拐河段发生大范围漫滩。研究表明,经过洪水持续作用后,宁蒙河段平均河底高程下降,内蒙古河段1 000 m3/s同流量水位显著降低,三湖河口断面同水位过流能力增加约700 m3/s;巴彦高勒—三湖河口泥沙冲刷0.421亿t,三湖河口—头道拐为淤积,其中主槽冲刷约0.260亿t、滩地淤积约0.725亿t;大漫滩洪水时的淤积量以及非漫滩洪水的主槽冲刷量均与水量具有较好的相关关系。     

黄河宁蒙河段沙量平衡法冲淤量的计算及修正

对黄河宁蒙河段来水来沙、大断面、风积沙等实测资料进行了较为系统的整理分析,利用沙量平衡法和断面法计算了宁蒙河段的冲淤量,并依据断面法冲淤量对沙量平衡法冲淤量进行了修正.结果表明,1952年11月～2004年10月,宁蒙河段年平均淤积量为0.517亿t,其中内蒙古河段淤积量占全河段淤积量的92.8%.     

水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征

本文采用实测资料分析的方法,研究了水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征,研究结果表明:1986年龙羊峡水库运用后,调节径流泥沙,改变了出库流量过程,使得进入黄河宁蒙河段年均水沙明显减少,年内分配发生变化,洪峰流量大幅度减小。水沙变化导致黄河宁蒙河段同流量水位抬升,河床持续抬高,主河槽淤积萎缩,过流能力降低,说明了水库运用会对下游干流河道冲淤演变带来负面影响。     

龙刘水库运用方式调整对宁蒙河道冲淤的影响

对安宁渡断面的来水来沙量进行了分析,根据拟定的龙羊峡、刘家峡水库调整运用方案,分别采用泥沙数学模型和BP神经网络计算了各方案河道泥沙冲淤量及典型断面的平滩流量。结果表明:①从宁蒙河道冲淤情况来说,各调整方案均有减淤作用,且随着汛期下泄水量的增大,河道减淤量也增大;②仅仅改变水库的运用方式,支流来沙不能得到有效控制,宁蒙河段仍会持续淤积;③通过综合比选,汛期增泄15亿²5亿m3的方案可作为现阶段调整龙羊峡、刘家峡水库运用方式的试验方案。     

黄河干流泥沙分布状况及存在问题

利用实测资料系统分析了1950.7-2005.6不同时期黄河干流泥沙分布特点。通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙分布引起的问题。提出了有利于减轻黄河干流泥沙淤积灾害的建议。     

减缓宁蒙河道泥沙淤积方案及效果研究

通过对实测资料的分析,阐明宁蒙河道不同粒径泥沙来源及冲淤规律：细泥沙是宁蒙河道来沙的主体,主要来源于下河沿以上和宁夏支流,且细、中泥沙冲淤效率与水沙条件有较好的响应关系,随流量的增大河道淤积效率显著降低;而较粗泥沙和特粗泥沙在来沙量中比例较低,特粗泥沙主要来源于入黄风沙,多发生淤积且流量增大也难以提高输送能力。由此提出宁蒙河道减缓淤积的“拦粗排细”综合治理方案,水库调控恢复洪水过程输送细、中泥沙,水土保持和风沙治理拦减较粗泥沙和特粗泥沙。制定了多种减淤方案,并利用水动力模型进行了方案计算,表明各种单项措施减淤效果都有限,河道仍持续淤积,只有采用“拦粗排细”综合治理方案可使河道微冲,且包含水库调控恢复洪水过程的方案对内蒙古河段的减淤效果较好。     

黄河水沙浅析及宁蒙河段冲淤与水沙关系初步研究

通过对黄河水沙资料分段统计分析，认为兰州至石嘴山河段基本冲淤平衡，宁蒙段冲淤交替，表现为淤积，黄河下游为明显的淤积，淤积的主要原因是水量的减少。宁蒙段石嘴山～河口镇河段的淤积物组成80％以上为粒径大于0．1mm的粗沙，而该部分泥沙主要来源于库布齐沙漠的入黄风沙。典型年及长时段水沙过程分析显示，该段粒径大于0．1mm泥沙的淤积与流量的大小关系并不密切，减少该段淤积的主要途径在治理沙漠及减少十大孔兑入黄沙量。     

黄河上游梯级水库运行的生态影响研究

为科学揭示梯级水库群运行对河流生态的影响,基于黄河上游实测水沙序列,采用IHA(Indicators of Hydrologic Alteration)指标体系,对比分析了不同工程运行时期黄河上游水文情势变化,运用多系列贡献率分割法,量化了不同影响因子对水文情势变化的贡献率。通过输沙率法结合断面淤积形态分析揭示了黄河上游河道冲淤演变。结果表明,黄河上游水库运行对河流径流及河道形态产生了深刻影响,进而影响了河流生态。水库运行后非汛期月均流量上升、汛期月均流量下降、高流量事件发生频率与流量减少,径流趋于平缓,且宁蒙河段泥沙淤积、断面形态趋于宽浅。分析表明水库运行是造成黄河上游兰州水文情势变化的主要原因,以及石嘴山、头道拐水文情势变化的重要原因,高流量事件的减少加剧了河道淤积,使河流生态朝不利方向演化,为维护黄河上游生态健康有必要实施生态调度,提高涨水期和洪水期下泄流量并制造高流量事件。研究为评估梯级水库运行的生态影响、指导梯级水库生态调度提供方向性参考。     

1960年前黄河下游河槽淤积物粒径组成分析

利用1999年汛前深层钻孔取样资料和历年淤积实测大断面资料分析出1960年前无三门峡水库影响的“自然”水沙情况下,下游河道主槽淤积物中d≥0.1 mm以上泥沙占50.7%,比1960-1999年大30个百分点,这种泥沙在下游的淤积比高达83.1%,比0.05 mm以上泥沙的淤积比高39个百分点。指出应在黄河中游寻找出0.1 mm以上的粗泥沙集中来源区作为近期水土保持的重点区域。     

黄河巴彦高勒-头道拐河段泥沙冲淤调整特点

通过实测资料分析,阐明黄河上游宁蒙河道巴彦高勒-头道拐河段不同粒径泥沙来源及冲淤调整特点:长时期（1952—2012 年）河段来沙组成以细泥沙为主,占总沙量的52.7%,且来源与中泥沙和较粗泥沙相同,主要来自巴彦高勒以上;特粗泥沙是淤积的主体,占总淤积量的56.2%,且来源比例在巴彦高勒以上、十大孔兑和沿河沙漠三个地区比较相近。不同粒径泥沙的普遍冲淤调整规律为:细泥沙、中泥沙和较粗泥沙随来水来沙发生冲淤调整,特粗泥沙持续累积淤积。因此,不同粒径泥沙在不同时期的年内调整特点有较大差别,汛期1986 年以前特粗泥沙是淤积的主体,细泥沙和中泥沙冲刷;1986 年后细泥沙和中泥沙转冲为淤,细泥沙成为淤积的主体。非汛期泥沙由1986 年前的冲刷转为1986 年后的淤积,主要在于细泥沙和中泥沙由冲转淤及较粗泥沙的增淤。初步分析表明,河段各时期泥沙的冲淤调整取决于干流来水来沙量及水流过程,十大孔兑的来沙量也有较大影响。研究结果可为宁蒙河道悬河治理提供基础支撑。     

黄河内蒙段泥沙组成与力学运动特征

泥沙在水与河床演变中起到纽带作用,因粒径不同,其运动形态、运动规律以及对河床的作用等不尽相同。因此,研究河床演变就不能轻视泥沙的运动特性,尤其是黄河内蒙河段这种水沙异源的河道。根据实测和实际钻探采样资料,分析了该河段悬移质和河床质的泥沙组成。并以此为基础,从起动扬动、悬浮高度、挟沙能力等角度探讨了主要粒径泥沙在一定水流条件下的运动形态与规律。通过能量和功率方程求得黄河内蒙河段的推移质输沙率。结果表明,内蒙河段悬移质基本上由粒径小于0.080 mm的泥沙组成,而河床质主要粒径为0.100~0.500 mm,其中粒径为0.100~0.250 mm的泥沙活跃于冲淤过程。推移质输沙率的分析表明,来自黄河内蒙古河段上部的粗颗粒泥沙不易被水流长距离挟带,大部分淤积在三湖河口上游。     

黄河内蒙古段输沙用水量分析

根据1953-2004年黄河宁蒙河段下河沿、石嘴山、巴彦高勒、三湖河口、头道拐5个典型水文站的水沙资料,分别用榆沙量法、含沙量法及冲淤比修正法对内蒙古段的输沙用水量进行了计算,并对黄河内蒙古段各典型水文站汛期单位输沙用水量与汛期水沙条件的关系进行了分析.结果表明:1953-2004年内蒙古段各站全年、汛期输沙用水量均随时间呈明显的减小趋势,1987年后各站汛期输沙用水量已不足刘家峡水库运用前的50%,而非汛期输沙用水量随时间的变化较小;各站汛期单位输沙用水量与汛期平均流量、含沙量存在相关性较好的降幂级数关系;在汛期,若巴彦高勒-头道拐区间各站平均含沙量大于9 kg/m3、单位输沙用水量小于200 m3/t,则该河段均发生淤积;若含沙量小于4 kg/m3、单位输沙用水量大于400 m3/t,则该河段均发生冲刷;若含沙量为4～9 kg/m3、单位输沙用水量为100～400 m3/t,则该河段淤积比随汛期单位输沙用水量的增加而增大.     

山东引黄工程沉沙池淤积特性计算分析

黄河是多泥沙河流,在引调黄河水的同时也引进了大量泥沙。文章从沉沙池型式选取、泥沙沉降与淤积形态分析、出池含沙量控制、沉沙池运用方式等环节,阐述了沉沙池泥沙淤积特性的计算原理及计算方法,使出池含沙量达到控制标准,满足引黄工程引水的需要。     

小浪底水库运用十年黄河下游河道的再造床

天然河流上游修建大型水利枢纽后,必将引起水库下游河道的再造床。黄河小浪底水库自1999年10月下旬下闸蓄水以来,已运行十年有余。本文通过实测资料的分析,从河道的冲刷和河道的平面形态变化两方面来阐明小浪底水库拦沙运用十年来水库淤积及下游河道的再造床过程及其特点,为小浪底水库进一步水沙调控提供借鉴,也丰富了多泥沙河流兴建大型水库以后下游河道河床演变学科的内涵。     

黄河调水调沙

黄河以其多泥沙,河道善淤、善决、善徒,而著称于世,被认为是世界上最复杂,最难治理的河流。黄河泥沙主要来自黄土高原的土壤侵蚀,黄河下游河道淤积的主要原因在于“水少沙多,水沙不平衡”。按照黄河下游河道冲淤规律,只要把进入黄河下游河道的不平衡的水沙关系调节为相协调的水沙关系,完全可以使黄河下游河道实现不淤积,黄河首次调水调沙试验达到了预期的目的,通过这次试验,积累了对黄河测验的海量数据（520万组）,加深了对黄河河床演变及水沙规律的认识,为今后建立更加符合原型黄河实际的数学模型和实体模型提供了极其重要的物理参数。     

黄河宁蒙河道水沙变化及冲淤特性

采用断面法对黄河宁蒙河段的冲淤量进行了计算,分析了该河段的水沙变化情况及冲淤特性。结果表明:宁夏河道多年来呈微淤状态;内蒙古巴彦高勒—浦滩拐河段1962—1982年、1982—1991年、1991—2000年、2000—2008年年均淤积量分别为-0.009亿、0.379亿、0.540亿、0.620亿t;内蒙古河道2000—2008年主槽淤积量占全断面淤积量的90.9%,造成平滩流量减小,严重威胁防凌、防洪安全。