连续枯水状态下黄河下游输沙水量计算与分析

在以往输沙水量研究成果的基础上,从输沙机理分析着手,根据1951 -2009年黄河下游河道实测水沙资料,在剖析上游水沙特点和沿程泥沙冲淤关系的基础上,预估了经历小北干流放淤和三门峡、小浪底水库联合调度后,连续枯水状态下的黄河下游输沙水量.结果表明:①按照枯水年考虑,2015年黄河下游输沙水量至少需要127亿m3;②小浪底水库达到冲淤平衡后,上游全部来沙将于2020年进入黄河下游河道,2020年枯水年情况下需要的输沙水量至少为139.8亿m3;③按照持续枯水情况考虑,2030年下游河道需求的输沙水量至少为104亿m3,与2008年相比,至少缺水74亿m3,南水北调西线工程建设势在必行.     

黄河下游河道冲淤平衡时输沙水量变化规律研究

根据1950～2000年黄河下游河道汛期实测径流量和输沙量资料,计算得到了花园口-高村和艾山-利津河段处于冲淤平衡状态时的输沙量、输沙水量与单位输沙水量,并分析了三者之间的关系.研究表明:河段处于冲淤平衡状态时,输沙水量随着输沙量的增大而增大,单位输沙水量随着输沙量、输沙水量的增大而减小,输沙效率增大;随着河槽形态趋于窄深,一定输沙量所需输沙水量减小,单位输沙水量减小,输沙效率提高.     

用泥沙输移公式推求黄河下游河道输沙水量

根据输沙水量的概念和黄河下游河道泥沙输移规律,分析了输沙水量与泥沙输移之间的关系,进而推求了黄河下游河道输沙水量实用公式,计算了下游河道输沙水量,分析了冲淤平衡状态时下游河道单位输沙水量与输沙量的关系.分析表明,推导出的输沙水量实用公式可用于估算下游河道年输沙水量.     

黄河下游最经济输沙水量及其估算

从河流输沙水量的概念出发,根据输沙平衡原理推导出在考虑河道冲淤、引水引沙情况下河流最经济输沙水量的计算式。由此式可知,输沙水量与含沙量成反比;并且通过对实测资料的分析,得到输沙水量与流量也成类似的反比关系。最经济输沙水量是输沙效率与河道淤积状况综合最优时的输沙水量,也就是平滩流量时对应的输沙水量。以小浪底水库运用前20年黄河下游河道基本不淤及年引沙量为1．0-2．0亿t为条件,选取月均平滩流量3500m^3/s、月均含沙量40-100kg/m^3,得到黄河下游在维持良好输沙功能前提下的最经济输沙水量为10-25m^3/t。     

黄河下游高效输沙洪水研究

在进行以输沙入海为目的黄河小浪底水库调水调沙方案的制定时,必须同时考虑两个目标,即(1)提高洪水输沙效率,减少河道淤积;(2)节省输沙用水,降低水资源消耗.同时满足输沙效率较高和输沙用水较省这两项要求的洪水可称为高效输沙洪水.以黄河下游1950-1985年间历次洪水的实测资料为基础,运用统计方法,研究了黄河下游的高效输沙洪水.研究表明,输沙效率随输沙用水的增大而增大,只有某种中等的输沙用水量与中等的输沙效率的组合,才可能是较优或最优的.高效输沙的排沙比可以取为0.85～1.00之间.基于1950-1985年资料进行了研究,结果表明,黄河下游流量在2 600～4 800m~3/s之间,含沙量在30～50kg/m~3之间,排沙比在0.85～1.00之间的洪水,可以作为高效输沙洪水.若考虑排沙比＞0.85,这样的洪水在1950-1985年间的274次洪水中出现过27次.     

黄河下游河道洪水期输沙规律研究

利用1960—2010年黄河下游304场次洪水实测水沙资料,以小浪底站为黄河下游河道进口控制站,以花园口、高村、艾山和利津4站为节点将黄河下游划分为4个河段,系统地研究了黄河下游洪水期河道水沙输移规律,分析了花园口、高村、艾山和利津4站输沙率与各自上站流量、含沙量和输沙率的关系。结果表明:黄河下游河道的下站输沙率与上站输沙率有很好的相关关系。在此基础上,进一步对小浪底场次洪水来沙系数进行分级,得到了分级来沙系数的下站输沙率与上站输沙率的相关关系。采用建立的下站输沙率与上站输沙率关系式计算得到的黄河下游各河段冲淤量和冲淤过程与实测资料符合很好,具有较高的精确度。利用建立的关系式可以方便地预测未来黄河下游河道洪水期不同河段冲淤量,快速判断场次洪水对黄河下游河道冲淤的影响。     

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。     

黄河下游河道平衡输沙的沙量阈值研究

考虑黄河未来可能的水资源条件,以及生态保护、经济社会发展多目标对水量年内过程分布需求,根据黄河下游水沙资料、河道冲淤资料,采用实测资料分析、公式计算、数学模型模拟等多种方法研究了有利于黄河下游河流生态良性维持的平衡输沙的沙量阈值。未来进入黄河下游的年来水量为250亿m³左右,实测资料分析和公式计算表明,未来较小的平衡输沙阈值为2.0～2.2亿t。数学模型计算在小浪底水库等现有工程联合调控作用下黄河下游平衡输沙的临界沙量为2.5亿t。中游古贤水库建成后和小浪底水库联合调度,可以进一步提高汛期的输沙效率,平衡输沙的沙量阈值可进一步提高。研究成果对黄河下游治理具有重要意义,可为黄河泥沙处置措施优化提供技术支撑。     

渭河下游输沙用水量研究

从多沙河流水资源合理配置和高效利用角度出发,研究确定适宜的输沙用水量是非常重要的.本文在对大量实测资料分析的基础上,研究提出了影响输沙用水量的主要因素,然后根据一维恒定流非饱和输沙方程和渭河下游的来水来沙特点和冲淤规律,建立了渭河下游汛期输沙用水量计算公式.公式的突出特点,一是充分反映了来水来沙和冲淤水平对输沙用水量的影响,二是充分考虑了河道边界条件（以平滩流量表示）的影响.采用该计算公式,得出了不同来沙量和冲淤水平及不同河道边界条件下渭河下游汛期的输沙用水量.研究成果已应用到引江济渭入黄方案研究和黄河流域（片）水资源综合利用规划中.     

黄河三门峡以下流域水资源调配研究

黄河三门峡以下河段水资源供需紧张、断流频繁。本文针对此问题,采用月径流量延时曲线和超越机率曲线、系统仿真方法研究黄河三门峡以下流域在不同来流条件下水资源的供需情势,研究结果表明：(1)小浪底水库的兴建,大大改善了三门峡以下水资源的供需状况,但在来水较枯的年份,水资源供给仍然紧张;(2)在枯水年份,三门峡以下即使再增加水库或加大库容,也不能缓解水资源的供需紧张状况,要解决缺水状况主要依靠上游水库调节水量或采取节约用水的措施。     

黄河下游引黄灌区粮食安全问题浅析

保障粮食安全很大程度上依赖于灌溉。黄河流域引黄灌溉促进了农作物需水结构的调整，保证了粮食稳产高产．对流域粮食安全有着重要的保障作用。从黄河下游引黄灌区农作物需水量着手，分析了黄河下游水资源与引黄灌溉的关系．以及引黄灌区粮食安全面临的问题，提出了保证黄河下游粮食安全需要采取的对策。     

黄河下游水沙变化特点

本文以黄河下游河段小浪底、花园口、高村、艾山、利津水文站1950—2016年水沙资料为研究对象,通过实测资料分析与理论分析对黄河下游水沙特点进行研究。结果表明:近70年来黄河下游沿程各水文站年水沙量整体上呈现减小的趋势;水沙年际间、年内分配不均匀;1986年后下游水沙关系明显恶化,2003年后水沙关系又得到明显改善;近年来黄河下游大流量减少,小流量增多,输水输沙主要集中在1000~4000m~3/s洪水中;确定保证下游微淤甚至冲刷的来沙系数应不超过0.01kg·s/m~6。分析黄河水沙变化特点,掌握其变化规律可为缓减黄河下游水沙关系,完善治黄方略提供条件。     

沁河入黄水量减少原因分析

通过对沁河流域大量水文、气象资料的分析和水资源调查评价以及其它影响因素的研究,客观地分析了沁河20世纪90年代流入黄河水量较以往大幅减少的原因。     

黄河河流生命水权探讨

河流生命水权是指河流为维持自身健康生命所需要水资源的权利。相对于河流健康生命的层次,河流生命水权相应划分为河流维持其基本自然属性需要的水权和维持河道内生态需要的水权。研究了三次调水调沙试验的结果,基于多年均衡输沙以及适度淤积两种情况下,确定了不同调水调沙条件下的黄河输沙水权。分析了黄河生态环境需水量,确定了黄河生态环境水权。探讨了黄河河流生命水权实现的制度安排及障碍。     

黄河下游河道萎缩模式研究

依据河工模型试验和原型定位观测资料分析，研究了黄河下游河道萎缩的基本模式及河道萎缩与水沙过程的跟随性。结果表明，河道萎缩模式主要有“滩槽并淤”和“集中淤槽”两大类，同时，还存在着“淤积不萎缩”的造床现象；对于某一变异水沙过程，河道萎缩具有“前置”性，而且，河道萎缩并不需要在很长的时期内才可完成，一个汛期内就可能发生明显萎缩；主河槽过流面积、主河槽河床平均高程是判别河道萎缩的必要因子，而断面宽深比不是必要因子。     

黄河多泥沙河段扩散系数的示踪实验研究

扩散系数的确定是河流水质模拟与预测的一项重要内容。为确定黄河多泥沙河段横向混合系数和纵向离散系数,在黄河孟津段进行了现场扩散示踪实验。实验选择不被泥沙吸附、在黄河本底浓度值低、测定方法成熟的重铬酸钠作为示踪剂,示踪剂采用岸边有限时段恒速连续方式投放。示踪剂在混合区的混合输移规律用稳态二维Taylor扩散方程定量描述,扩散方程中的扩散系数用有限差分法求解。根据示踪实验获得的实测数据,计算求得横向混合系数值为0．32m^2／s、纵向离散系数值为40m^2／s。用求得的扩散系数值进行示踪剂扩散输移模拟计算,其模拟计算值与实测值相比较的最大相对误差为27．2％。结果表明本次示踪实验是成功的,由示踪实验确定的扩散系数值是可靠的。考虑本河段水力学情况,选择式E=αHu,作为由水力学参数直接推导扩散系数的经验公式,并且根据示踪实验的实测数据进行计算,得到实验河段的无因次横向混合系数αx值为3．61、无因次纵向离散系数αx值为451．25。     

黄河下游河槽形态演变与水沙关系研究

在 1973～ 1997年水沙及断面资料基础上 ,从实现黄河下游减淤并促使河槽向有利方向发展的角度 ,分析总结了不同河段中水河槽横断面形态随时间和流程变化的特征 ,研究建立了河槽横断面形态指标与河段进口前期水沙系列的定量关系 ,并对维持有利河槽形态的水沙治理措施进行了初步探讨。     

开展黄河下游滩区居民心理研究的现实意义

黄河下游滩区居民因受特殊的自然地理位置、灾害环境的影响，生活保障程度差，贫困人口多。他们既是黄河水灾的受害者，也是维系黄河大堤以及大堤之外居民安危的贡献者。滩区的自然环境造就了滩区居民特有的心理特征．该心理特征势必影响滩区社会经济的发展乃至国家治理黄河诸多举措的实施。研究滩区居民心理状况．既是建设滩区社会主义新农村的需要，也是营造人与自然和谐相处局面以及维持黄河健康生命的需要。