渭河下游洪水冲淤特性及输沙用水量研究

介绍了渭河下游洪水期输沙用水量研究的必要性,提出了新的洪水期输沙用水量计算方法,确定了不同水平年的输沙用水量。认为:①渭河下游非漫滩洪水的冲淤临界条件与含沙量有关,当咸阳与张家山含沙量在300 kg/m3以下时冲淤临界流量随含沙量的增加而增大,当含沙量超过300 kg/m3以后冲淤临界流量有所减小;②洪水期输沙用水量与来水来沙、河道淤积水平密切相关,河床边界条件对输沙用水量也产生一定的影响;③利用渭河下游高效输沙洪水淤积比的计算公式得到的渭河下游洪水期输沙用水量是基本可信的。     

黄河内蒙古段洪水对河道冲淤的影响

分析了黄河内蒙古河道洪水期不同流量级洪水的特征及洪水水沙搭配情况,探讨了不同流量级洪水对河道冲淤的影响。结果表明:①1958—2006年巴彦高勒站最大洪峰流量呈减小趋势,洪水期天数、各级流量洪水出现的场次也呈减小趋势,1987—2006年各量级洪水出现的天数发生变化,小流量级洪水占的比例增大,大流量级洪水占的比例减小;②1958—2006年巴彦高勒站洪水期水量、沙量均呈减少趋势,1987年以后小流量级水量占比例最大,大流量级水量占比例最小;③同一年不同量级洪水的来沙系数比较接近,1987年以后各量级洪水来沙系数增大;④随着含沙量的增大,各量级洪水的单位水量冲淤量增大;⑤小于1 000、1 000～1 500、1 500～2 000、2 000～3 000 m3/s和大于3 000 m3/s洪水河道冲淤的临界含沙量分别为5.0、6.0、8.5、10.0 kg/m3和6.0 kg/m3。     

黄河下游洪水冲淤特性及高效输沙研究

以黄河下游实测洪水资料为基础,对洪水冲淤特性及高效输沙过程进行了分析。结果表明:①洪水平均流量大于2 000 m3/s后,排沙比的大小主要取决于洪水平均含沙量的大小;②输沙水量与排沙比的关系因含沙量的不同而分带分布,同一含沙量级洪水的输沙水量随着排沙比的增大而减小,当排沙比达到一定程度后,随着排沙比的增大,输沙水量不再明显减小;③可以用平均流量为3 200 m3/s、平均含沙量为65 kg/m3的水沙搭配来代表黄河下游高效输沙洪水过程。     

黄河下游中常洪水调控指标

从塑槽径流条件、水流动床阻力、河道整治、滩区及防洪等方面,论证了未来黄河下游主槽目标过流能力采用4 000m3/s左右的合理性,提出了黄河下游发生明显淤滩刷槽的临界流量。同时,根据不同量级洪水河道的冲淤特点,提出了小浪底水库控制下游流量、含沙量指标。即在目标主槽过流能力条件下,控制漫滩洪水流量不低于6 000m3/s,含沙量不大于250-300kg/m3;小漫滩洪水和非漫滩洪水,尽量按流量2 300-4 000m3/s、含沙量20-50kg/m3的水沙搭配控制,避免出现4 000-6 000m3/s8、00-2 300m3/s两个量级的洪水过程。     

黄河内蒙古河段洪水期冲淤临界条件分析

分析了黄河内蒙古巴彦高勒-三湖河口和三湖河口-头道拐河段洪水期冲淤变化与水沙组合因子的响应关系,结果表明,两河段洪水期单位水量冲淤量与来沙系数的相关关系最密切。上段1952-1968年、1969-1986年和1987-2012年三个时段其相关系数分别达到0.83、0.80和0.94,都有随着来沙系数增加单位水量淤积量增加的趋势,洪水期冲淤临界来沙系数分别为0.0040kg·s/m6、0.0046kg·s/m6和0.0063kg·s/m6;下段1952-1968年和1987-2012年两个时段其相关系数分别达到0.96和0.84,洪水期冲淤临界来沙系数分别为0.0055kg·s/m6和0.0050kg·s/m6。对于上段洪水期,当平均含沙量大于10kg/m3时,各级流量洪水都发生淤积;当平均含沙量小于7kg/m3时,各级流量洪水都发生冲刷。     

汛期洪水水沙组合对潼关河床冲淤的影响

汛期潼关河床冲刷主要发生在洪水期，平水期微淤或处于冲淤相对均衡状态。洪水水沙组合情况是决定潼关河床是否发生冲刷的基本条件，河床边界条件对洪水冲刷产生影响。1974年以来，使河床发生冲刷的洪峰占69％，潼关高程升降值一般小于0.30m，使潼关高程下降0.5m以上的主要是流量大于5000m^3/s的各级含沙量洪峰，使潼关高程上升0.5m以上的，以流量小于5000m^3/s，含沙量大于200kg/m^3的洪峰居多。近期潼关洪峰少，流量小，含沙量高，导致洪水期潼关高程下降值比前期偏小50％左右，是河床逐年淤积升高的主要原因。     

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。     

黄河下游高效输沙洪水调控指标研究

黄河下游河道冲淤变化主要取决于水沙条件,即随流量大小和含沙量高低而变化,含沙量越低则泥沙淤积比越小、单位输沙水量越大,反之,含沙量越高则泥沙淤积比越大、单位输沙水量越小。在黄河水少沙多、水资源日趋紧缺和供需矛盾日益突出的现实条件下,为兼顾河道少淤和减少输沙水量,可通过水库调度,优化水沙搭配、塑造高效输沙洪水。以黄河下游实测场次洪水为基础,建立洪水期下游河道泥沙淤积比与水沙因子间的响应关系,求得流量为4 000 m~3/s时冲淤临界含沙量约为50 kg/m~3;基于黄河下游河道洪水泥沙输移规律,以维持黄河下游河道基本不淤积为约束条件,分析单位输沙水量随含沙量的变化情况,提出了高效输沙洪水泥沙优化配置指标,即洪水流量为4 000 m~3/s、河道淤积比为0～15%时,相应的高效输沙洪水含沙量配置区间为50～75 kg/m~3。     

黄河下游水沙条件对河道冲淤的影响

根据1950年以来黄河下游河道实测水沙资料,分析了黄河下游河道汛期淤积比与小浪底站径流量、输沙量、平均流量、平均含沙量和采沙系数的关系;根据2002-2008年小浪底水库8次调水调沙期间的实测数据,进一步分析了调水调沙时黄河下游河道水沙条件对河道冲淤的影响.结果表明:黄河下游河道汛期淤积比随小浪底站径流量或平均流量的增大而减小,随小浪底站平均含沙量或来沙系数的增大而增大;调水调沙期间下游河道均发生了冲刷,河道淤积比随来沙量、出库平均含沙量和来沙系数的增大而增大,随出库径流量和洪水历时的增大而减小;2007年汛后小浪底出库调控流量为3 600 m3/s、舍沙量为40 kg/m3时,下游河道基本达到冲淤平衡.     

黄河下游洪水的输沙效率及其与水沙组合和河床形态的关系

以1950-1985年间274次洪水的资料为基础,对黄河下游洪水的输沙效率进行了研究,查明了场次洪水排沙比随流量变化的3个临界点。同时还发现,当场次洪水平均含沙量小于34.02kg/m3时或当来沙系数小于0.01kg.s/m6时,下游河道可以不淤。黄河下游游荡段排沙比最小,过渡段次之,限制性弯曲段最大,可见窄深河段的输沙效率要高于宽浅段。上述3个河段处不冲不淤状态时的临界含沙量依次增大,证明窄深河段可以在含沙量较大时保持临界不冲不淤状况。     

渭河下游河道输沙特性与形成窄深河槽的原因

通过实测资料分析得出：含沙量２００ｋｇ／ｍ＾３以上的洪水，河道排沙能力强，５００ｍ＾３／ｓ流量的排沙比可达１００％；含沙量１００－２００ｋｇ／ｍ＾３的洪水，８００－１０００ｍ＾３／ｓ流量的排沙比才能达到１００％，河槽排沙能力低，主槽淤积机会多，数量大，对河道不利；高含沙量小水，主槽淤积严重；高含沙量大洪水淤滩刷槽，形成窄深河槽。河岸抗冲稳定性较强，并经常出现高含沙量大洪水，是形成渭河下淤窄深河槽的     

黄河利用洪水排沙不必刻意拦粗排细

简要总结我国在黄河泥沙输移方面的研究成果,根据笔者多年的研究,得出如下结论:可以利用高含沙洪水输沙入海,适宜输送的不是低含沙量的水流,而是含沙量大于200 kg/m3的高含沙水流。黄河下游洪水期窄深河道多来多排的输沙特性是造成河道多来多排的机理,在低含沙水流时水流的流速达到1.8~2 m/s,床面进入高输沙动平整状态。不仅全沙如此,造床质泥沙(d>0.025 mm的粗泥沙)也存在着同样的输沙规律。小浪底水库的泥沙多年调节,充分利用下游河道的洪水输沙潜力输沙入海,是解决黄河下游泥沙问题和节省输沙用水的有效技术途径。平水年、枯水年小浪底水库不排沙,全部水量用于兴利和环境用水,利用洪水排沙不必刻意拦粗排细。     

渭河下游冲淤与洪水变化分析

1960年以来，渭河下游共淤积泥沙13．28亿m^3，其中1990—2003年下游河槽淤积加重，淤积量为3．073亿m^3。渭河下游各水文站同流量水位抬高，华阴、吊桥、华县二三站水位分别上升3．14、2．91、2．93m；华县平滩流量逐渐减小，2003年汛前减为历史最小的1000m^3／s，比1958年小4000m^3／s；渭河下游洪水特征发生了变化，洪水过程线由尖瘦型变成矮胖型，峰现时刻明显推后，峰量关系发生变化，洪水历时显著增加，小洪水、高水位、大灾害的现象极易出现。建议采用跨流域引水的方式治理渭河，从秦岭歼凿隧洞引汉江或其他支流补充渭河水源，尤其应该尽快制定渭河综合治理规划，协调渭河水沙关系，维持渭河的健康生命。     

黄河小北干流和渭河揭河底冲刷现象分析

黄河1964～1977年六次揭河底冲刷洪水来源,除1970年8月一次洪水来源为府谷吴堡区间的孤山川、窟野河、秃尾河、佳芦河粗沙区暴雨洪水外,其它五次均为吴堡龙门区间的暴雨洪水。渭河1964～1992年七次揭河底冲刷洪水均为泾河的高含沙量洪水,主要来自马连河、蒲河和红河。黄河、渭河的揭河底冲刷的共同点是高含沙量大洪水,长河段的自上而下的沿程主河槽冲刷。黄河小北干流主河槽宽浅,单宽输沙率小,冲刷河段短,均未超过潼关;渭河主河槽窄,单宽输沙率大,冲刷河段长,1966年、1977年均发展到潼关和与溯源冲刷交会,导致潼关1000m3/s水位降低1.0～2.3m。     

渭河下游河流离子含量与水沙变化间的关系分析

本文根据渭河下游华县站水文资料研究了多沙河流中河流离子含量与水沙变化之间的关系。研究发现，河流离子含量与流量的对数呈显著负相关关系。河流中悬移质泥沙含量小于20kg/m3时，随泥沙浓度的升高，离子含量降低；而在悬移质泥沙含量大于20kg/m3时，二者之间则呈正相关关系。在汛期和非汛期，河流离子含量与水沙变化之间表现出不同的关系。在汛期河流离子含量与水沙变化的关系较为复杂，这种复杂关系是与流域内土壤侵蚀，特别是高含沙水流出现有关。进一步分析发现在汛期河流的离子含量是悬移质泥沙和水流共同作用的结果，而在非汛期河流离子含量取决于水流。     

黄河潼关站洪水组合对渭河北洛河的影响

黄渭洛河汇流区三条河流的水沙量和汇合口段的比降差异，导致各种洪水组合对潼关以上黄渭洛河影响差异较大。以华阴200m^3／s的水位差作为各种洪水组合影响下渭河河口拦门沙的淤积厚，统计三门峡建库以来潼关站67次洪水组合，其中黄洛型洪水9次，华阴断面淤积厚8．19m，占总淤积厚的58％，峰均淤积0．91m，北洛河影响占37％；黄单型洪水18次，华阴断面峰均淤积厚0．33m。1967年8月洪水组合10次，黄洛型和黄洛渭型洪水4次，华阴淤积厚达5．17m，占10次洪水总淤积厚的91％，北洛河影响占73％；黄单型洪水2次，淤积厚为0．51m，占9％。1994、1995年2次黄洛河洪水组合，华阴断面淤厚1．45m，占总淤积厚的51％，北洛河影响占33％。形象地说，北洛河是渭河的一条盲肠，若将北洛河改道直接入黄河，则有利于渭河下游河道的改善。     

渭河和黄河下游河道冲淤特性研究

对渭河下游和黄河下游河道冲淤特性的研究情况进行了回顾,利用渭河下游和黄河下游实测资料对从非平衡输沙理论推导出的冲淤临界流量与含沙量关系进行了验证和对比。以此为基础,对河床冲淤特性做出了新的解释,即“相对大水冲刷、相对小水淤积”。按照来水来沙指标流量与含沙量的对比关系,将河床冲淤分成相对大水冲刷区、相对小水淤积区2个大区,或分为清水冲刷区（绝对大水冲刷区）、相对大水冲刷区、相对大小水冲淤临界区、相对小水淤积区、绝对小水淤积区5个小区。     

渭河下游河道冲淤规律及断面形态变化研究

渭河具有水沙异源的特性,水量主要来自于咸阳以上干流,沙量主要来源于支流泾河。在天然水沙断面资料分析及实体模型试验研究的基础上,根据平滩水位变化情况等,将泾、渭河洪水分为4类组合,分析了典型年份不同水沙组合条件下渭河下游河道的冲淤规律及主槽形态的变化特点。结果表明:1975年以渭河为主的大洪水,对扩大主槽形态、提高主槽输水输沙能力具有明显作用,而1992年以泾河为主的大洪水的作用却不明显;河道萎缩条件下的1995年小水大沙使主槽严重淤积、变得更为宽浅,断面面积减小。     

维持黄河下游主槽平滩流量4000m3／s所需水量

基于黄河下游历史实测资料,分析了流量、水量、含沙量和来沙量等主要因素与主槽形态的响应关系,通过对未来入黄泥沙形势、黄河下游洪水形势、黄河下游不同量级洪水的挟沙能力、不同量级及历时的洪水塑槽机理分析,阐述了小浪底水库运用后进入黄河下游的泥沙将主要在洪水期下泄的特点,以及未来下游来沙量8亿~9亿t情况下,黄河下游主槽不萎缩所需洪水条件,即维持下游主槽过流能力4000m3/s左右,对应的塑槽水量应维持在60亿~70亿m3。     

1996年汛期黄河水情简析

１９９６年汛期,黄河流域平均降雨量比多年同期均值偏多３．６％,但干支流来水来沙量普遍偏少,属枯水沙年份。黄河上游主要水库蓄水量偏少。花园口站出现洪峰流量大于３０００ｍ＾３／ｓ的洪水共３次,其中最大洪峰流量为７６００ｍ＾３／ｓ。“９６．８”洪水虽然洪峰流量、含沙量并不大,但其洪水位之高,传播时间之长、漫滩之严重在许多河段均超过历史记录。渭河华县亦亦出现有水文记载以来的最高水位。