黄河下游河道冲淤性研究

根据三门峡水库投入运用以来36年下游河道的实测资料，分析了各种水沙条件下黄河下游河道的冲淤特性，总结了低含沙非漫滩洪水、中含沙非漫滩洪水、较高含沙非漫滩洪水、高含沙洪水、一般含沙漫滩洪水及非汛期河道的冲淤规律和各河段的相互调整关系，指出了各河段冲淤最严重的洪水类型，确定了各河段冲淤平衡的临界条件。在此基础上，提出了水库调水调沙过程中应采取的对策和措施。     

黄河下游河道冲淤计算方法

本文介绍黄河规划治理中常采用的下游河道冲淤计算方法.黄河下游来水含沙量大,含沙量变幅大,河床边界条件复杂,特别是漫滩洪水及高含沙洪水,洪峰沿程传播变形及滩槽水流横向交换引起的滩槽冲淤变形均较明显.实际上是三维非恒定流的河床变形问题.本计算方法由黄河下游实测水沙资料分析求得黄河下游各水文断面主槽输沙公式,它反映了黄河下游各断面输沙率不仅与本断面水力条件有关,而且与上游断面来水含沙量有关.根据下游河道型态特性对河床边界条件进行概化处理,运用一维河床变形的三个基本方程进行河床变形计算.漫滩洪水采用马斯京根法进行洪水推演,将不断进行的滩槽水沙横向交换概化为分段进出的漫滩水流.在每小段进出口处进行滩槽水流混合及滩槽分流计算,在每小段内分别进行滩地和主槽的一维冲淤计算.经过三十余年实测资料验证,不论冲淤总量还是沿程各河段及横向滩槽冲淤分布均较符合实际.     

黄河下游漫滩高含沙洪水淤滩刷槽效果研究

采用定性和定量分析相结合的手段,分析了黄河下游漫滩高含沙洪水淤滩刷槽的效果。结果表明:黄河下游漫滩高含沙洪水淤积主要集中在高村以上河段,高村以下河段淤积量仅占全下游淤积量的3.2%;从同流量水位以及横断面的调整变化来看,高村以上河段的淤积主要集中在滩地,而主槽大多表现为冲刷;从滩槽淤积量分配来看,发生漫滩高含沙洪水年份整个汛期利津以上河段主槽淤积量占全断面淤积量的47.7%,而漫滩高含沙洪水期间主槽淤积量仅占全断面淤积量的10.3%。     

黄河下游非漫滩高含沙洪水的沿程淤积分布

小浪底水库即将由拦沙初期转入拦沙后期,水库降水排沙会使黄河下游河道发生不同程度的淤积,给维持下游一定过流规模的主槽带来困难。通过对比4个不同含沙量与泥沙级配方案下游河道的冲淤量及泥沙沿程淤积情况,认为:1含沙量低且悬沙粒径细的非漫滩高含沙洪水在黄河下游河道淤积量相对较少,且各河段淤积较为均衡;2非漫滩高含沙洪水含沙量沿程调整迅速,含沙量越高,衰减幅度越大,中粗沙含量沿程明显减少,细沙含量沿程衰减得少;34个方案均以中粗沙淤积为主,淤积主要发生在花园口以上河段,粗沙淤积量占总淤积量的比例分别为58.0%、46.9%、48.5%、58.8%,花园口—夹河滩河段内各粒径泥沙淤积分配比例基本均等,夹河滩—高村河段淤积量小,粗沙淤积量相应较小,细沙淤积比例稍大。建议在小浪底水库降水冲刷期尽量避免下泄小流量、高含沙量的水沙过程,若不可避免,则应考虑尽可能减小悬沙粒径。     

黄河下游游荡性河段整治对河道冲淤的影响

黄河下游游荡性河段冲淤性过程表明，未经整治的游荡性河段具有明显的调节泥沙的作用。在主流摆动冲刷所形成的宣阔的河道内，高含沙洪水堆积造床，高含沙洪水后的低含沙水流再进行冲刷搬运。河道整治后，减少了主流游荡摆动范围，压缩或消除了河槽中的嫩滩，使中水河槽变窄，二滩稳定，河槽调节泥沙作用降低，输向下河段的粗少量将有所增加，泥沙主要由含沙量罗高的洪水输送，输沙过程与艾山以下河段大水易冲小水易淤的输水特性较为     

1960-2017年北洛河下游冲淤变化特征及其成因分析

基于1960-2010年北洛河状头站实测水沙及1960-2017年北洛河下游淤积断面测验资料,采用原型观测的方法,统计分析了北洛河下游泥沙淤积量、典型横断面及河道纵比降变化,采用Mann-Kendall趋势检验法对状头站的径流量及输沙量变化趋势进行显著性检验,探讨了北洛河下游冲淤变化特点及其成因。结果表明:1960-2017年洛淤1~洛淤21河段累计淤积泥沙2.870×10^8m^3,期间滩面淤高、河道纵比降自1965年的1.618■持续增大至2017年的1.941■,三门峡水库蓄水初期及高含沙洪水是河道淤积的主要时期,其中1994年高含沙大洪水河段泥沙淤积量占累计淤积量31.3%;水沙条件及潼关高程是影响北洛河下游冲淤变化的主要原因,2000年以来,北洛河下游径流量、输沙量显著减小,2000-2010年状头站多年平均汛期输沙量比1960-2010年减少67.5%,漫滩大洪水少有发生,加之在三门峡水库原型试验按非汛期最高水位不超过318.0m运用期间潼关高程缓慢下降,北洛河下游冲淤态势总体保持稳定。     

潼关高程下降对渭河下游防洪的影响

潼关高程抬升引起渭河下游大量泥沙淤积，给防洪带来一系列问题。本文针对这一问题，通过对渭河下游河道40多年的大断面地形资料进行分析和计算，探讨了潼关高程与渭河下游泥沙冲淤的关系，并分析了典型断面的水位变化。结果表明，潼关高程与渭河下游泥沙冲淤密切相关，潼关高程下降后，渭河会产生溯源冲刷。在大水少沙情况下，近槽滩地也会受到冲刷，但是洪水漫滩后滩地会发生淤积，由于主槽面积增加，过洪能力增强，中小洪水防洪压力减小；但如果发生高含沙漫滩洪水，滩地淤积，漫滩洪水水位反而有所抬高，大洪水威胁依然存在。     

黄河下游过渡型河段漫滩洪水演进规律探讨

利用黄河下游高村至孙口河段漫滩洪水观测资料 ,分析了过渡型河段漫滩洪水演进规律及其影响因素 .结果表明 :过渡型河段河槽弯曲 ,滩地多、面积大、连通性差 ,在险工、护滩控导工程控制下 ,主槽相对稳定 ,河道横向淤积分布不均 ,主槽冲淤变化大 ,滩地低洼、蓄滞洪能力大 .滩地蓄滞洪能力、主槽排洪能力与不同量级不同类型洪水的不同组合 ,是造成漫滩洪水洪峰流量削减、洪峰形状变形、传播时间变化的主要原因     

黄河下游不同流量级洪水冲淤特性的计算与分析

运用黄河下游水文学冲淤计算模型,对2002年和2009年小浪底水库调水调沙试验方案进行了计算,计算结果与实测值吻合较好。以2002年调水调沙总水量为控制指标,选取2002年地形(长期淤积)和2009年地形(长期冲刷)为边界条件,以清水下泄和来沙系数为0.01 kg.s/m6两类洪水,按照不漫滩、平滩和小漫滩三种方案,计算了黄河下游河道在不同边界条件下的滩槽冲淤量,以及各河段平滩流量的变化特征,对比分析了两类洪水在不同方案下的滩槽冲淤效果。对于清水冲刷,当以下游河道的最大平滩流量控制小浪底水库下泄流量时,全下游的冲刷效益最大。对于来沙系数为0.01kg.s/m6的高含沙水流,流量级越大,全下游的主槽冲刷量和平滩流量增幅越大,但淹没损失也较大。需要通过进一步研究,得到使全下游冲刷效益和淹没损失达到最优化的流量,作为小浪底水库的调控下泄流量。     

黄河下游高含沙洪水不同粒径泥沙的输移特性

本文根据黄河下游高含沙洪水的实测资料，论述了高含沙洪水中各级粒径泥沙的输移及冲淤调整特性，指出在高含沙洪水通过下游河道，特别是高村以上游荡性河段时，在产生严重淤积的同时，悬沙沿程细化，至艾山以下河段的含沙量虽有时仍高，但已不是三门峡下泄的“原汁”泥沙组成。     

2018年黄河上游洪水及宁蒙河道响应特征研究

利用实测资料分析2018年黄河上游洪水的水沙特点以及洪水对宁蒙河道冲淤的影响,结果表明：2018年黄河上游洪水具有洪量大、持续时间长、洪峰流量大等特点。进入宁蒙河道洪峰流量为2 880～3 600 m³/s,内蒙古三湖河口—头道拐河段发生大范围漫滩。宁蒙河道洪水期河道冲淤调整较大,内蒙古巴彦高勒—头道拐河段产生明显的“淤滩刷槽”效果,漫滩洪水冲刷效率高于非漫滩洪水。洪水对河道排洪能力的恢复作用显著,洪水后内蒙古河段巴彦高勒、三湖河口站同流量水位分别下降0.71 m和0.47 m,平滩流量分别增加约500 m³/s和320 m³/s。     

基于洪水过程的黄河下游游荡型河段冲淤特性研究

为了把握洪水泥沙过程对黄河下游游荡型河段河床冲淤调整的影响,通过平面二维水沙数值模拟与实测资料分析,进行了不同水沙过程下黄河下游河道冲淤规律的探讨。研究发现不同洪水泥沙过程对河槽的调整塑造有明显不同的影响,大洪峰流量塑造的河槽在非洪峰期难以维持原有输沙强度。主槽累积刷槽效应与洪水泥沙过程有很好的响应关系,塑造出最适宜河床断面形态的洪水过程才能实现最佳输沙效率。在不同量级漫滩洪水条件中,对应洪峰6 000m3/s的洪水过程,塑造的断面形态具有最大累积刷槽效应,故可采用其作为黄河下游漫滩洪水的调控指标。     

黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽基本规律分析

通过分析黄河下游11场典型漫滩洪水的资料,探讨了发生漫滩洪水时滩槽水沙的交换模式及淤滩刷槽的机理。结果表明:1花园口—利津河段滩地淤积量随着花园口站来沙量的增大而增大,滩地淤积量越大,相应河段主河槽的冲刷量越大;211场典型漫滩洪水过程中,除1953年第二次大洪水槽滩均发生淤积,1988年、1996年主河槽冲刷量占滩地淤积量的比例较低外,花园口—利津河段主河槽冲刷量基本上为滩地淤积量的65%~99%;3漫滩洪水全断面冲淤量随含沙量的变化趋势与不漫滩洪水主槽冲淤量随含沙量的变化趋势基本一致。     

不同治理模式下黄河下游水沙运行机制研究——“黄河下游滩区生态再造与治理研究”之二

通过建立黄河下游花园口至艾山河段二维水沙模型,采用实测资料分析和模型计算等多种手段研究黄河下游水沙运行机制。黄河下游宽河段以艾山为卡口形成平原水库,当发生漫滩洪水时,水流进入滩区,泥沙大量落淤,而后清水退入主槽,既减轻主槽淤积甚至产生"淤滩刷槽"效果,又减少了艾山以下窄河段的洪峰流量和泥沙淤积,是黄河下游防洪减淤体系的重要组成部分。受滩区人类活动和来水来沙等因素影响,现状河道存在漫滩水流顶冲堤防、顺堤行洪以及滩槽水沙交换不畅等问题,中小洪水期间河道淤积的泥沙90%以上分布在主槽和嫩滩,即使大洪水期间滩区构筑物影响减弱,仍有约50%淤积量分布在嫩滩;滩区防护堤方案缩窄了河道,客观上减少下游河道淤积7%~30%,但是加大了大洪水期间嫩滩淤积量;生态治理方案实施"高滩"淤筑和"二滩"再造,消除了"二级悬河"和滩槽横向倒比降,实现了洪水自然漫滩,减少下游河道淤积20%~50%,嫩滩淤积减少幅度更大,有利于遏制"二级悬河"形成。     

黄河下游漫滩洪水的淤滩刷槽作用

淤滩刷槽是指多沙河流发生漫滩洪水时出现的滩地淤积、主槽冲刷(或少淤)的现象,为多沙河流的主要特征之一。以黄河下游河道为对象,利用实测洪水资料,对漫滩洪水的滩槽水沙交换、主槽断面形态改善及其对滩槽冲淤的影响进行了研究。滩槽水沙交换及其引起的主槽断面形态改善是造成漫滩洪水淤滩刷槽的主要原因。淤滩刷槽可减少河道的总淤积量,并可改善河道的横断面形态。当漫滩洪水来沙系数小于0.012 kg·s/m~6及洪水漫滩系数大于1.5时,淤滩刷槽作用明显。为减少主槽及河道的淤积,其可作为漫滩洪水调度的调控指标。     

河道生产堤对洪水影响的二维数值模拟研究

河道主槽两侧修建的生产堤影响滩槽泥沙横向交换,对河床演变带来很大影响。本文针对黄河下游游荡型河段的现实状况,采用平面二维水沙数学模型按现状生产堤、废除生产堤、限制生产堤三种条件进行了典型洪水的模拟,模拟计算给出了夹河滩-高村河段不同边界洪水演进、漫滩的过程及滩区淹没程度。作者分析了三种不同边界条件对洪水水位、河段流速、滩槽冲淤的影响,表明废除生产堤使洪水提前进滩,与现状生产堤状态相比大大降低了河道洪水位;限制生产堤方案可以适当控制漫滩流量,扩大滩槽泥沙横向交换,改善滩区生产条件。为了维持黄河河槽活力,协调人河关系,抑制二级悬河发展,限制下游河道生产堤治理方案是比较适宜的。     

1998年以来黄河下游河道冲淤变化分析

依据黄河下游业不来沙和断面冲淤实测资料，分析了１９９８年６月－２０００年５月下游河道冲淤特性以及加密试验断面的对计算冲淤量的影响。结果表明：这一时期枯水少沙，洪流量不大，下游河道汛期淤积，非汛期冲刷，主槽淤积加剧；汛期淤积集中于孙口上河段，非汛期冲刷主要在夹河滩口以上河段；测验断面加密后提高了计算冲淤量的精度，河段冲淤定性上也趋于更加准确。     

渭河下游2003年洪水特征与河道演变分析

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,研究渭河下游2003年洪水过程与河道演变特征。研究结果表明,渭河下游2003年洪水特征为:洪水场次多、历时长、洪量大、来沙少;洪水水位表现较高;洪峰传播时间长,削峰率大。2003年渭河下游河道洪水期发生了较大程度的漫滩,淤滩刷槽显著,主槽冲刷、滩地淤积对行洪面积的扩大十分有利,汛后平滩流量增加1 350 m3/s,达到2 300 m3/s。河道横断面的塑造趋向窄深,汛后河相系数普遍减小。2003年洪水过程是渭河冲刷的主要原因;漫滩洪水对改善河道萎缩、增加河槽过洪能力是十分有利的;对渭河下游来说,高含沙洪水在有一定流量条件下河道也是冲刷的,相对来看中等含沙量洪水和高含沙量小洪水最为不利。     

高含沙水流游荡型河道滩槽冲淤演变特点及机理分析

黄河下游游荡型河道河术逐年淤积抬升的众多影响因素中，高含沙洪水起着十分重要的作用，本文根据概化模型试验结果和野外实测资料，分析了高含沙水流游荡型河道滩槽冲淤演变特点，特别提出窄深河槽一方面由高含沙水流自身塑造，另一方面游荡型河道中由高含沙水流塑造的窄深河槽又表现出相对的不稳定性。     

黄河下游不同含沙量洪水对河道冲淤的影响

通过对黄河下游洪水进行分类对比，系统地分析了各类洪水水沙特性、冲淤规律，着重强调了1986年以来水泥冲淤特性。研究了不同含沙量级洪水对河道冲淤的影响作用。研究表明，一般洪水对冲淤影响最大的因素是含沙量，高含沙洪水是来沙量，低含沙洪水的来水量。