高含沙洪水基本特性及其对行洪的影响

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,研究了黄河下游高含沙洪水过程及其对防洪的影响。研究结果表明,黄河高含沙水流具有明显的宾汉流体特征,具有较强的输沙能力。"04.8"高含沙洪水在下游演进过程洪峰流量沿程增大,峰形趋于尖瘦,沙峰滞后于洪峰。黄河高含沙洪水造成下游河道河势变化剧烈,防洪调度难度大,易发生异常高水位,严重威胁防洪安全。     

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     

下泄洪水峰值增加时糙率降低和河床冲刷的相对关系

黄河下游河道下泄高含沙洪峰流量沿程增值的现象和所谓的人造洪水,引起了水力工程师和科学家的浓厚兴趣。下泄流量增大涉及防洪系统负荷的增加和洪峰向下游移动引起的洪水风险的增加。但是,隐含在这个现象下的基本原理仍然未得到阐述。这种现象的复杂性要求对其有综合的理解。就高含沙水流的紊流和糙率降低,2004年8月我们在小浪底到夹河滩河段作了一个数值模型研究。在这个模型中,我们用了一个关于曼宁系数n和体积含沙量间的简单幂律公式。为了集中在现象本质的研究上,河流被概化为一维顺直河流,河流断面为规则不变的矩形断面,而且,河床介质为均质泥沙,构建的方程和数值解解释了河床变形和浊流之间的关系。考虑含沙水流引发的河床糙率减小因素,模型成功地再现了下游洪峰增值的现象。由于高含沙水流落后洪峰很短时间,洪水波的后部分经历了较少的摩擦,可以超过前面的洪水波。模型结果同样表明,河床变形对巨大的洪峰流量和下游流量演变影响很小。     

黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型:II—模型验证

采用黄河下游1982年洪水资料,选取花园口至夹河滩河段为计算区域,对所建模型进行了验证计算,结果表明本模型计算的洪峰传播过程,水位变化过程及含沙量变化过程等均与实测结果接近,流速场、主流线等也较符合实际。从而证明了所建立起的平面二维非恒定输沙数学模型与相应的数值计算方法能够模拟黄河下游河道水沙演进过程及河床冲淤变形规律。     

非漫滩高含沙洪水异常传播机理和临界条件

黄河下游发生高含沙洪水时常伴随洪峰增值的异常现象,给黄河下游的防洪安全带来了极大的影响。本文基于高含沙水流床面附近存在流凝现象并可能形成具有屈服应力的黏性底层的事实,建立了高含沙洪水分层模型和流动的波系方程,对多沙河流非漫滩洪水洪峰沿程增值现象的机理进行了研究,并给出了发生洪峰增值的临界条件。论文还应用该结果对2004年、2010年发生的黄河下游高含沙洪水增值现象进行了分析。结果表明,当洪水的Froude数大于临界Froude数时,动力波形成的逆扩散导致洪水中的扰动被扩大、集中,从而导致流动失稳,这是这两场洪水洪峰增值的根本原因。     

黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型:II-模型验证

采用黄河下游1982年洪水资料，选取花园口至夹河滩河段为计算区域，对所建模型进行了验证计算，结果表明本模型计算的洪峰传播过程，水位变化过程及含沙量变化过程等均与实测结果接近，流速场、主流线等也较符合实际。从而证明了所建立起的平面二维非恒定输沙数学模型与相应的数值计算方法能够模拟黄河下游河道水沙演进过程及河床冲淤变形规律。     

黄河下游河床平面变形模拟研究

黄河下游河道以游荡多变著称，河床演变具有典型的平面二维特征，本文分析了黄河下游河床横向变形的基本模式，认为河床的横向变形是由泥沙的侧向冲刷和河岸淘蚀综合作用的结果，数学模型中可通过这两种现象的分别模拟反映实际河岸的横向变化．引进土力学中有关河岸力学平衡的基本关系，结合河床演变计算的特点在数值方法上适当简化，提出了黄河下游河床横向变形的数值模拟方法，采用反映高含沙水流流动特性的基本方程组，用１９７７年典型高含沙水流洪水过程检验了模型计算多种含沙水流过程的适应性和模拟河床横向变形的可靠性     

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。     

黄河高含沙洪水模型的相似条件

高含沙洪水模型相似律的研究是一个十分重要的课题。通过试验和理论分析，从挟沙水流运动及泥沙运动等方面研究了高含沙洪水模型的相似律，并就模型沙的选择及含沙量比尺的确定等问题进行了探讨。所提出了模型相似律得到了黄河高含沙洪水的验证。     

高含沙洪水设计输沙量的推求方法

本文介绍了一种高含沙洪水设计输沙量的推算方法,在大量实测资料的分析中发现不同历时的来沙系数ρ/Q(ρ—含沙量,Q—流量)在一定高含沙水流的条件下与平均流量具有明显的反比统计规律.通过数理方面的推导得出来沙系数公式的一般形式.由此从宏观上先确定不同历时的洪水沙量,有了水沙单值的指数规律的流量指数α(公式),按洪水流量过程用总沙量,并考虑洪水过程α值的不同变化可以反求公式系数K.最后就可以得到洪水输沙过程.这一方法验算了黄河中游干支流的洪水沙量.     

库区泥沙对溃坝洪水影响分析

针对淤积型水库溃坝洪水计算中是否考虑泥沙因素影响、产生怎样影响的问题,利用MIKE21中的水动力模块（HD）与输沙模块（ST）耦合,模拟淤积水库清水、浑水溃坝洪水演进过程,并通过溃坝峰顶流量值、溃坝最大水位值及溃坝洪水淹没历时的变化,分析泥沙因素对水库溃坝洪水影响。结果表明：库区泥沙可使下游各断面溃坝峰顶流量值变小,淹没历时变长;泥沙的中值粒径对峰顶流量、水位、淹没历时有影响。     

黄河下游河道水沙运动仿真模型的开发研究

介绍黄河下游宽浅河段汛期水沙运动仿真模型建立在二维不恒定流与不平衡输沙理论的基础上，采用无结构不规则网络，结合了有限差分法和有限体积法的优点，能较充分地反映滩区、生产堤与滩槽冲淤变化对洪水演进的显著影响，并具有实时动态图象显示和人机对话功能。     

考虑地下水入渗的洪水演进模型构建及应用

近年来我国北方地下水埋深逐渐增加,在洪水演进中,地下水渗漏的可能性较大,从而对洪水演进可能产生较大影响。针对此问题,以小清河分洪区及其西部为研究对象,建立了考虑地下水入渗的洪水演进模型。利用该模型对小清河分洪区的设计标准洪水进行了模拟,分析了地下水渗漏对小清河分洪区、河北省部分区域的水位以及出口东茨村的水位和泄量的影响。模拟结果表明:地下水渗漏对小清河分洪区的洪水演进有较大影响。因此在小清河分洪区的调度运用以及治理规划时,需要充分考虑地下水渗漏这一重要因素。     

小浪底水库2002年调水调沙下游河道洪水演进跟踪模拟计算

本文采用黄河下游河道洪水演进数学模型，开展了2002年汛期小浪底水库调水调沙下游河道洪水演进与河床冲淤演变时实跟踪计算，计算结果与调水调沙后整编的实测资料对比分析发现，该模型能够较准确复演天然河道的水沙演进与河床冲淤演变过程．可以在黄河下游河道洪水演进及河床冲淤演变预测中应用。     

窟野河“19580710”洪水特性分析

窟野河"19580710"洪水是一场十分罕见的高含沙洪水,对其特性进行分析目的是加深对高含沙洪水的认识,对高含沙洪水测报等具有参考、借鉴作用.应用水文学基本原理对这次洪水进行了深入分析,其突出特点是含沙量大、水面比降变化反常、洪水演进速度缓慢、发生了高含沙洪水特有的"浆河"现象.     

随机微分方程在泄洪风险分析中的运用

本文根据调洪过程中水库蓄洪量具有Ｗｉｅｎｅｒ过程特性的分析，建立了带有随机作用项的Ｉｔｏ随机微分方程，以描述和分析调洪过程中库水位的随机变化规律。在此基础上，给出了动态的泄风险表达，并通过Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ向前方程，求解了与泄洪风险率紧密相关的库水位过程的概率密度分布。计算实例表明，运用随机微分方程进行水库的调洪演算，能够全面，正确地反映各种不确定性因素对库水位过程的影响，从而使泄洪风险分     

山东黄河泥沙特性及沙峰运移规律

在论述黄河山东段泥沙时空分布及不同时期泥沙粒径变化的基础上，重点分析了洪水过程中沙峰的运移规律：山东河段沙峰的削峰率为沿程向下游递减，且与沙峰的大小成正比；沙峰沿程输沙量变化，高村至艾山段沿程减小。艾山至利津段基本稳定。沙峰运移过程中与相应洪峰发生的时间一般是不同步的，高村至艾山段，沙峰常超前于洪峰，而艾山至利津段，沙峰常滞后峰；不漫滩洪水，沙峰一般滞后于洪峰，漫滩洪水，沙峰一般超前于洪峰。     

高含沙水流的整体停滞淤积及其影响

河流泥沙的整体贴边停滞淤积是高含沙水流物理力学性质决定的一种泥沙运动停滞现象。它的形成与消亡对高含沙河流的洪水演进、河道演变及河道水文要素的变化有着重要影响。本文从高含沙水流的物理力学特性分析入手,探讨整体贴边淤积的形成机理,认识它的作用。研究表明：层流条件下的高含沙水流具有静态剪切应力,其大小与浑液的含沙量和相对静止时间成正比,与粒径成反比,是导致高含沙水流层流区的运动阻力随着时间增大、出现整体停滞淤积的主要原因。高含沙水流出现的许多独特现象可以从整体停滞淤积得到解释。对静态剪切应力和整体停滞淤积的认识将有助于高含沙洪水演进、河床演变和黄河水沙调控体系中的水沙调度等相关领域的研究。     

可视化河网一维恒定水流泥沙数学模型

作者对复杂河网水流泥沙运动数学模型计算方法进行了研究，考虑各种进出口边界条件建立了通用模型，并编成了可视化软件。此数学模型操作简单，通用性强，具有很好的应用前景，可应用于防洪、水污染、河道冲淤计算等问题研究。     

吴堡-潼关河段非恒定流水沙输移模型

新情势下的潼关水沙预报需要认识吴堡-潼关河段的水沙传播规律。以吴堡-潼关河段为研究对象,建立了非恒定流不平衡输沙数学模型,模型考虑了壶口瀑布陡坎跌水特征和小北干流的宽浅游荡特征。对1977年、1986年、2009年汛期洪水传播过程的模拟表明,模型具有模拟吴堡-潼关河段洪水演进和不平衡输沙过程的能力。同时,小北干流河床变形和冲淤过程模拟需要进一步改进。