黄河中游粗沙区来沙量与粗泥沙模数变化分析

黄河下游河道泥沙淤积与中游多沙、粗沙区的来沙关系非常密切，其中粒径在于０．０５ｍｍ的粗泥沙是淤积下河道的主要成分。通过重点分析不同年代粗沙区来沙量、粗泥沙模数的变化及水利水保措施对减少粗泥沙的作用，说明黄河中游兴建的水利、水土保持工程对控制水土流失、减少入黄泥沙特别是粗颗粒泥沙发挥了很大作用。     

黄河中游粗泥沙来源探析

在钱宁等关于黄河中游粗泥沙来源宏观分析的基础上，本文进一步考虑了区域地貌特征及近年来人类活动因素的影响，对黄河中游粗沙来源区进行了更为详细的分区对比研究，并结合典型流域产沙及河道淤积历史剖面分析，全面探讨了入黄泥沙来源这一问题。     

黄河中游水沙频率关系研究

扼要指出进行黄河中游水沙频率关系研究的必要性，并通过对黄河中游部分连续泥沙观测序列的独立同分布性的检验，验证了建立黄河中游泥沙频率曲线的可行性以及泥沙序列对P-Ⅲ型分布曲线的适应性。在此基础上建立了黄河中游水沙序列的理论频率曲线，分析了黄河中游的水沙频率之间的关系，给出了一定泥沙频率条件下所对应的洪水发生的频率范围，对年径流量和输沙量的频率组合进行了量化，对水沙丰枯组合进行了确定，最后提出了有待于进一步研究的问题。     

黄河泥沙特性及对水环境的影响

泥沙是黄河来源面最广的非点源污染物，对排入黄河的污染物具有显著的吸附效应，成为污染物的载体，对黄河水环境产生了很大的影响、文中研究了黄河泥沙的颗粒级配、矿物组成、化学组成、有机质含量、pH值、界面效应和电化学性质等特性，分析了黄河泥沙对水环境影响的双重性，阐述了黄河泥沙对水环境监测、水环境质量评价以及水污染预测与控制的影响。     

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。     

泥沙输移变化与长江中游水患

通过分析历史和近期长江中游的泥沙输移变化，深入剖析了该区域洪灾形势愈演愈烈的原因。长江中游泥沙输移变化主要表现为泥沙淤积向干流螺山-汉口河段的转移，累积性的泥沙淤积引起了干流和湖区全局性水患加剧。随着中上游人类活动加剧，区域水沙灾害发展趋势恶劣。根治长江中游水沙灾害的主要途径是将沙量减少1．8亿t，远期措施是通过上游水保和水库拦沙减少来沙，近期措施主要是处理好中游泥沙的淤积部位。三峡建库后出库沙量过程和对应的下游冲刷回淤过程也说明减少1．8亿t沙量是必要的。     

黄河泥沙物化特性与改性利用研究进展

泥沙治理是协调黄河水沙关系的关键，在新时代绿色发展理念的推动下，黄河泥沙的资源属性日益凸显，黄河泥沙治理与资源利用成为研究热点。通过对现有黄河泥沙治理与资源利用相关的文献资料进行分析，归纳总结黄河泥沙物化特性、泥沙对黄河生态安全的影响以及泥沙资源利用途径。结果表明：黄河泥沙主要源自中游多沙粗沙区，不同河段的泥沙物化特性略有不同；碱激发改性是泥沙资源利用的主要技术手段，改性剂类型对泥沙改性材料强度等性能影响较大。结合黄河泥沙治理与资源利用研究进展，提出建立黄河泥沙治理的统一标准、将黄河泥沙与多种废弃材料或工业副产品相结合进行资源利用等建议，以提高黄河泥沙整体利用率。     

基于淤地坝建设的黄河中游泥沙粒径变化分析

以黄河中游河口镇一龙门区间及四条典型支流——皇甫川、窟野河、无定河和三川河为研究对象，通过分析实施淤地坝等水土保持措施前后泥沙粒径的变化，认为：①自20世纪70年代以来，河龙区间粗泥沙占比（粗泥沙量占年输沙量的比例）、淤地坝减沙量和拦减粗泥沙量均呈下降趋势，淤地坝拦减粗泥沙量的时效性较为明显；②实施水土保持综合治理后．皇甫川、无定河、三川河流域泥沙中值粒径和平均粒径均有细化的趋势；③黄河中游绝大部分流域泥沙中值粒径和平均粒径同时变小，泥沙明显变细；④淤地坝等水土保持综合治理措施不仅具有减沙作用，而且还具有明显的“拦粗排细”作用。鉴于此。减少黄河粗泥沙的重点支流应首选窟野河和皇甫川。     

黄河中游多沙粗沙区淤地坝对泥沙的分选作用

利用坝地钻探取样资料，对黄河中游多沙粗沙区坝地淤积泥沙粒径的空间变化进行了分析，结果表明：淤地坝对泥沙具有分选作用，坝前泥沙粒径小于坝尾泥沙粒径；泥沙颗粒越粗，这种分选作用越明显。从而认为，在粗泥沙产沙区淤地坝能够起到一定的淤粗排细作用。     

历史上黄河中游土壤侵蚀自然背景值的推估

根据研究，首先确定先秦至西汉时期为推估黄河中游土壤侵蚀背景值的年代。然后根据由黄河冲积扇的堆积量和古黄河口泥沙淤积量两种途径的推估结果，经综合考虑后认为，在历史上人类活动较小情况下，黄河中游土壤侵蚀的自然背景值为每年６．５－１０亿ｔ。     

黄河悬移质非均匀不平衡输沙挟沙力计算

基于非均匀非平衡状态下挟沙力级配的研究成果,利用系统的黄河干支流资料,进行了混合沙挟沙力与实测含沙量符合性的对比分析。表明在非均匀沙不平衡输沙条件下挟沙力级配不同于悬沙级配,用挟沙力级配计算挟沙力更确切反映黄河干支流泥沙多来多排的输沙特点,说明该项研究成果在理论上是必要的,在实际中是可行的。     

白鹤滩水电站泥沙特性研究

库区泥沙输移特性以及演变趋势对水电站运行至关重要,利用白鹤滩水电站入库泥沙控制站的最新水文泥沙资料,采用输沙率经验公式计算与水槽模型试验等方法,对水库泥沙输沙量、颗粒级配及矿物成分等特性进行了分析研究。结果表明:白鹤滩水电站坝址多年平均悬移质输沙总量为1. 69亿t,其中支流输沙量约为1 100万t,占坝址输沙量的6%左右;推移质输沙量约为214万t;受上游兴建水利工程影响,近年来坝址输沙量有所减少。研究成果对白鹤滩水电站运行以及梯级水库调度具有较大意义。     

泥沙干容重计算的新途径

分析了干容重的主要影响因素，指出浆体的极限浓度是影响干容重的重要指标之一。沿用浑水容重与含沙浓度间的变化规律，建立了干容重与床面泥沙的含泥浓度间的关系；并将含泥浓度与浆体极限浓度有机地联系起来，从而获得了包含有泥沙粒径、级配及形状等因素在内的非均匀泥沙干容重的计算公式。验证计算表明，公式计算结果与实测资料基本一致。     

三峡水电站过机泥沙量初步监测与分析

通过对三峡水电站不同机组及不同部位的过机泥沙含量、颗粒级配以及物理化学指标的监测资料,分析了过机泥沙的分布及与出库泥沙的关系。现场采样与实验室分析结果表明,过机泥沙量与入库泥沙流量的大小成正比,过机泥沙量的峰值比入库洪水流量的峰值要滞后2~3 d,而且过机泥沙的硬颗粒主要是石英和长石,硬度较大,更容易对水轮机产生磨蚀。分析结果可为水库排沙调度和减小泥沙对水轮机的磨损和腐蚀提供参考依据。     

输沙管道高含沙水流阻力特性探讨

根据对实测资料的分析,得出了输沙管道高含沙水流沿程和局部阻力系数的变化规律及确定方法,提出了管道综合泥沙因子和综合阻力系数的相关关系,同时指出细颗粒组成对高含沙水流的阻力特性有很大影响。分析表明:随着含沙量的增大,悬沙级配的粒径分布范围变宽,细颗粒在悬沙中所占比重减小,当细颗粒增加到一定程度时,单位体积水流可以挟带大量的粗颗粒泥沙;在输送高含沙水流时,应确定其最优细颗粒含量,以降低水流阻力,提高输沙效率。     

黄河下游泥沙沉积汇对入海悬移质泥沙粒度的影响

黄河下游泥沙沉积汇在黄河流域系统的泥沙收支平衡(Sediment budget)中起着重要的作用。通过河床主槽中泥沙的淤积和冲刷,运动泥沙的组成发生变化;通过滩地上泥沙淤积和河岸坍塌,河漫滩上前期淤积的泥沙与洪水所挟带的泥沙发生交换,使悬移质泥沙的组成发生变化。泥沙冲淤量对不同粒径组入海泥沙百分比的影响是不同的。小于0.01mm细泥沙的百分比与下游河道淤积量呈正相关,0.025~0.05mm和大于0.05mm的较粗泥沙的百分比与下游河道淤积量呈负相关。入海泥沙平均粒径与深泓年摆幅之间也存在着负相关关系。自20世纪60年代,中期以来,特别是自80年代中期以来,由于黄河下游径流量显著减小,黄河下游河道发生萎缩,河宽减小,因而主流线的摆动幅度也显著减小。这使得原来十分强烈的河岸侵蚀和滩槽泥沙交换强度大为减弱,主槽洪水得到的来自河岸侵蚀的细粒泥沙越来越少,因而使入海泥沙粒径变粗。     

黄河流域泥沙密度试验研究

泥沙密度是河流泥沙的主要物理特性之一。本项试验研究采集了黄河干支流２３个水文站５２６个泥沙样品，基本覆盖了黄河上、中、下游各河段及主要支流泥沙来源区，泥沙样品具有广泛的代表性。分析结果表明：泥沙密度与垂线上不同位置处的泥沙颗粒级配无关，与含沙量之间也没有明显的关系；自上游至下游，泥沙密度沿程略有变化，年际间比较稳定。最后建议泥沙密度值上游区选用２７４ｇ／ｃｍ３，中游区选用２７３ｇ／ｃｍ３，下游区选用２７１ｇ／ｃｍ３。     

粗糙度对坡面侵蚀及泥沙分选性影响试验研究

为进一步揭示土壤侵蚀的内在规律,以某一试验小区为例,通过模拟不同地表粗糙度,分析了不同雨强条件下的坡面侵蚀产沙及泥沙颗粒粒径变化特征。结果表明:相同雨强和降雨历时下,粗糙度对坡面径流率、水流功率、径流含沙量和产沙率有显著影响;侵蚀泥沙的搬运形式与雨强和粗糙度均有关,而不同泥沙颗粒搬运方式是引起不同粗糙度坡面侵蚀产沙分异的重要原因。因此,坡面侵蚀产沙模型中应综合考虑地表粗糙度和泥沙粒径信息。研究成果可为水土保持规划设计和水土保持措施优化配置提供一定依据。     

河道模型中泥沙起动粒径公式的比较和验证

在研究实际工程中的水力学问题时,常常无实测泥沙资料。根据已知的流量资料,分别对四种常用的泥沙起动流速公式进行反算获得相应的泥沙起动粒径,并通过模型试验实测的起动粒径对四种公式的计算结果进行比较和验证,在此基础上选用比较接近实测值的公式来初步估算泥沙级配与输沙率等泥沙参数。为缺乏泥沙资料的河道模型试验提供了一种确定泥沙起动粒径的有效的方法。