黄河下游河道平滩流量与造床流量的变化过程研究

采用黄河下游各水文站1950-2003年实测资料,系统分析了过去50多年间黄河下游平滩流量和造床流量的变化过程及其与花园口来水量的响应关系,分析表明在过去50多年间黄河下游平滩流量和造床流量总体上呈逐渐减小的趋势,其数值随花园口来水量的丰枯而变化,花园口来水量大,造床流量就大,造床能力就强,塑造的主河槽的平滩流量也大。文中给出了平滩流量与造床流量的响应关系,通过造床流量和平滩流量的比较,指出黄河下游造床流量小于平滩流量,过去50多年间水流塑造河床的能力小于主河槽当时的过流能力,黄河下游主河槽萎缩是河道演变响应来水变化的必然结果。研究结果进一步表明,通过小浪底水库调整进入下游的来水过程,增大河道的造床流量,进而增大河道的过洪能力是治理河道萎缩的重要措施之一。     

黄河下游河道断面形态参数变化与主河槽萎缩趋势分析

本文采用时间序列分析的方法对黄河下游河道断面形态参数变化趋势及其变异点进行了分析，分析结果表明从20世纪50年代以来，断面形态参数发生了趋势性变化，特别是90年代以来各站平滩流量和平滩面积均有显著的下降趋势，花园口站、高村站和利津站平滩河宽出现了显著下降趋势，花园口站、艾山站平均水深显著下降，高村站和艾山站的平滩水位显著抬高，艾山站的宽深比也有显著增大的趋势。黄河下游河道主河槽萎缩的最显著特征就是断面平滩流量和平滩面积的显著下降，相应的平滩河宽、平均水深、最大水深出现不同程度的下降，另外可能还伴随着平滩水位和断面宽深比的上升。黄河下游河道主河槽在70年代开始初步萎缩，90年代以后进入严重萎缩期。     

黄河高村-孙口段近年平滩流量偏小成因分析

针对黄河下游高村—孙口河段近年来平滩流量偏小的情况,通过分析各河段历年平滩流量变化情况、河槽冲淤变化情况、下游河道几何形态和下游来水来沙情况,认为20世纪90年代后期至2001年日益严重的断流或准断流是导致平滩流量偏小的主要因素;下游＂上陡下缓＂的剖面形态与非汛期孙口以上河段水面宽相差不大的特点遭遇,也有利于孙口附近河段淤积。     

黄河尾闾河道平滩流量变化对来水来沙的响应

通过分析1976年清水沟流路以来黄河河口尾闾河道冲淤变化及河槽萎缩特点,探讨了利津平滩流量变化对来水来沙及河口延伸的关系。结果表明:河口区平滩流量变化不仅与来水量、洪峰流量、水沙搭配系数、河口河长相关,而且与前期河床条件有关。给出了维持河口河道4 000 m3/s平滩流量需要的水量、洪峰流量及水沙搭配的定量关系以及河口延伸长度的限制条件,为河口尾闾河道的综合治理提供一定的参考。     

黄河下游河道断面形态参数变化与主河槽萎缩趋势分析

采用时间序列分析法对黄河下游河道断面形态参数变化趋势及其变异点进行了分析。结果表明从20世纪50年代以来，特别是90年代以来黄河下游花园口站、高村站、艾山站和利津站断面形态参数发生了趋势性变化，主河槽变化的最显著特征就是断面平滩流量下降，相应的平滩面积、平滩河宽、平均水深、最大水深均出现不同程度的减小，平滩宽深比增大。变异点分析表明黄河下游河道主河槽总体上在1970—1975年开始萎缩，1990年以后进入严重萎缩期。     

小浪底水库运用对黄河下游深泓线演变的影响

冲积河流深泓线的演变对河流河势、河床地貌具有重要意义。为探明小浪底水库建成后来水来沙条件改变对黄河下游河道深泓线演变的影响,基于2002—2014年花园口、孙口和泺口断面汛后实测地形资料,对比分析黄河下游深泓线位置的变化趋势及其与来沙系数的关系。结果表明：2002—2014年花园口断面深泓迁移强度最大,孙口次之,泺口最小;随着花园口来沙系数的增大,花园口、孙口和泺口断面深泓迁移强度均表现出先减小后增大的趋势,转折点出现在来沙系数为0.004～0.006时,而3个断面中花园口深泓迁移强度对来沙系数的变化最为敏感,且洪季来沙系数变化对深泓迁移强度变化起主导作用。小浪底水库的蓄水拦沙作用使得黄河下游来沙系数减小,改变了主河槽淤积萎缩的演变趋势,同时也有利于河道主流的稳定。     

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%。     

渭河下游河道萎缩特性分析和改善对策

近几年来，由于渭河下游来水来沙量的减少，加之水沙组合的特殊变化，使河槽淤积加重，能力降低，平滩流量大幅度减小，同流量抬高，河道萎缩严重。河道萎缩使洪峰削减率增大，传播时间加长，对渭河下游防洪安全造成较大威胁。     

黄河下游河槽治理方法分析

本文对已有的河槽形态与水流狭沙力关系的研究成果进行了探讨。进一步在考虑米沙组成变化、河槽综合阻力变化的条件下．计算得到了黄河下游典型断面流量分级平均水沙条件下河槽平衡输沙横剖面。平衡横断面与实际断面比较．下游无论游荡段与弯曲段，实际断面都显得过于宽浅。分析认为，尽管河槽缩窄可加大水挟沙能力．但受河型发育机制的制约．在现有水沙和边界条件下黄河下游河槽的横剖面是无法自动调整形成输沙平衡形态的。文中还利用黄河下游来水来沙和河道冲淤实测资料证明了黄河下游水流不冲狭沙量小于不淤沙量．河道从淤积转向冲刷时．水流含沙量明显降低，固此减少同流量下台沙量的变化有利于减轻下游河遭淤积。从理论分析结果看：缩窄中、小流量“下的河槽．以多级河槽方式重点整治花园口以下河段．使横断面总体形态呈上凸形．能显著减小黄柯河槽中的淤积；同时，应配合河道整治，利用水库调节水沙和进行必要的挖沙疏浚措施。具体实施方法还需要进一步研究；     

渭河下游平滩流量变化对来水来沙的响应

通过分析近期渭河下游河道淤积及河槽萎缩的特点,探讨了华县平滩流量变化对来水来沙的响应关系,从而给出了要维持渭河下游2003年汛后2500m3/s的平滩流量需要的水量和水沙搭配的定量关系。可对渭河流域综合治理提供一定的参考。     

黄河下游高含沙洪水河床形态及调控指标

利用水库调控高含沙洪水是维持黄河下游主槽不萎缩的重要途径。基于黄河下游实测高含沙洪水冲淤特性的分析,按流量大小对高含沙洪水进行了分类,提出了黄河下游高含沙洪水的分类调控思路及相应的调控指标。大漫滩高含沙洪水,在满足黄河下游防洪要求的前提下,控制洪峰流量大于1.5倍的平滩流量,来沙系数在0.012~0.04 kg·s/m~6范围内。一般高含沙洪水,控制黄河下游洪水流量接近平滩流量,并尽可能控制来沙系数在临界值附近。高含沙小洪水,控制黄河下游洪水流量在2 500 m~3/s以下,洪水沙量小于2亿t。高含沙洪水经过分类调控后,可较大限度地利用滩地淤沙、主槽输沙能力排沙及花园口以上较大的主槽库容滞沙,维持或提高黄河下游主槽过流能力。     

从黄河下游"92.8"洪水看游荡性河段高含沙水流的河床演变特性

黄河下游花园口92.8洪水属于含沙量中等偏高的高含沙水流，洪峰也只是常遇流量级(6260m     

黄河下游径流输沙多时间尺度特征及其耦合分析

基于黄河下游花园口、高村、艾山、利津四站1950~2005年实测年径流量、年输沙量,运用小波变换方法分析了径流量、输沙量多时间尺度特征及其耦合关系。研究表明:(1)黄河下游径流量存在10年、15年、21年的主要变化周期,其中21年为首要主周期,周期变化特性最为显著,周期长度为10年左右;(2)黄河下游输沙量存在7年、15年、20年的主要变化周期,其中20年为首要主周期;(3)水量、沙量的主要周期基本保持一致。根据主周期对应尺度下小波系数曲线变化情况可以得出黄河下游径流量、输沙量在2005年以后十几年呈下降趋势。     

黄河下游平滩流量对来水来沙变化的响应

本文探讨了平滩流量对来水来沙的滞后响应规律，发现平滩流量不仅与当年的水沙条件有关，而且与前期水沙条件有关，是一定时期内的水沙条件累积作用的结果。当采用滑动平均值来反应前期水沙条件的累积影响时，得出平滩流量与滑动平均汛期流量和滑动平均来沙系数的相关程度分别在4年和5年时达到最大值。据此建立了能够反映来水流量和来沙系数前期综合影响的平滩流量计算方法，可以用来估算黄河下游主要测站平滩流量随水沙条件的变化。     

流量过程对平滩流量的影响

在分析年平滩流量与来水来沙关系的研究中多关注当年或多年水量、沙量、水沙系数等总量特征参数,部分研究中增加考虑了洪峰峰值等特征参数,而针对流量过程对年平滩流量影响的研究较少。通过花园口断面1954-2000年实测流量过程及大量实测断面资料,采用流量历时曲线法来描述流量过程,采用改进的WOL方法估算实时平滩水位,进而估算年/实时平滩流量,分析流量历时曲线特征参数与年/实时平滩特征之间的关系。分析认为,在流量峰型扁平时,断面的年/实时平滩水深基本不变,断面形态变化不大;当流量峰型尖瘦时,断面的年/实时平滩水深变化较大,断面形态变化较大。分析认为,影响年平滩流量的水沙特征参数除水量、沙量、水沙系数等表征总量特性的参数外,还应该适当考虑流量过程的影响,即流量过程峰型相对尖瘦时年/实时平滩流量均变化较大。     

黄河下游水沙复杂变化与河床调整的关系

冲积河流具有自动调整的功能，针对不同的来水来沙和边界条件，河流会作出相应的调整。1986年以来黄河下游水沙呈现有效造床洪水峰值减小且出现频率下降，枯水历时大幅度增加和小流量对河道的造床作用加强等特点。本文通过分析黄河水沙变化特性，探讨了河床沉积与形态调整的变化。研究表明，黄河下游河道的冲淤特性与不同时期年均来沙系数具有较好的相关关系，当年均来沙系数小于0.015时，下游河道处于不淤的临界状态。通过小浪底水库调控水沙过程，保证一定规模的造床流量，对于塑造黄河下游合理的滩槽结构是非常重要的。     

新水沙条件下黄河下游泥沙均衡配置方案

由于自然气候条件的变化和人类活动的影响,黄河下游的来沙量大幅减少,为了维护黄河下游河槽均衡稳定、治理"二级悬河",合理利用泥沙资源,开展黄河下游泥沙均衡配置研究。采用黄河下游泥沙均衡配置数学模型,按照新水沙条件和配置模式,计算了黄河下游泥沙均衡配置方案,计算结果表明,来水来沙条件对泥沙配置状况的影响较大,一般年来水量约260亿m3条件下,如果年来沙量少于4亿t左右,黄河下游河槽不淤积萎缩,修建防护堤对增大平滩流量有一定作用,滩区放淤可以改善泥沙分布状况。通过对各配置方案综合评价,提出了建议方案及不同配置方式的泥沙配置比例。