黄河上中游流域泥沙优化配置研究

针对流域水土流失的灾害性、泥沙利用现状及泥沙优化配置的必要性，基于大系统分解-协调思想的流域泥沙优化配置原理与流域各子系统的泥沙多目标优化配置方法，构建了流域泥沙优化配置理论框架。进而建立了黄河上中游流域泥沙优化配置数学模型，该模型包括相互联系的各子系统、各分区和大系统三级泥沙优化配置数学模型，开展了不同水沙条件下黄河上中游流域泥沙优化配置方案计算，对计算结果进行了评价并提出了建议方案，为黄河上中游流域泥沙的科学治理提供了参考依据。     

黄河干流泥沙空间优化配置研究(Ⅲ)—模式与方案

本文提出了黄河干流泥沙未来可能的4种配置模式及相应的基本配置方案。应用黄河泥沙空间优化配置数学模型对组合的14个优化配置方案进行了计算,结果表明:基本方案一至四的黄河泥沙空间分布状况具有不断改善的趋势。提出了黄河泥沙配置的综合评价方法,根据配置方案综合评价结果在2020年古贤水库投入运用,2050年前采用基本方案三进行黄河泥沙空间优化配置;若2020年古贤水库未投入运用,2050年前采用基本方案二进行黄河泥沙空间优化配置。基本方案三优于基本方案二,共配置方式的顺序和平均配置沙量比例分别为:水库拦沙量41.0%、河口造陆沙量18.0%、深海输沙量17.8%、引水引沙量10.4%、人工(机械)放淤沙量6.9%、主河槽冲淤沙量3.8%、洪水淤滩沙量2.1%。相应地,提出了各方案不同时期黄河各河段的配置沙量比例与顺序。研究成果试图为黄河治理提供科学依据。     

黄河干流泥沙优化配置模型及应用

黄河泥沙配置是一个典型的多目标规划问题.为此,研究出了黄河泥沙配置基本方程,建立了黄河干流泥沙优化配置数学模型.运用数学模型计算分析了不同水沙和工程条件下黄河干流泥沙配置方案.     

黄河干流泥沙空间优化配置研究(Ⅰ)———理论与模型

在分析1950年以来6个不同时期黄河空间泥沙分布状况及存在的主河槽淤积比例偏大、主河槽萎缩、河道输沙能力下降、排沙入海比例减少等问题的基础上,构建了黄河泥沙空间优化配置的总体框架,提出了泥沙优化配置的理论方法,确定了黄河泥沙配置的1个总目标、2个子目标、6个评价指标、7种配置方式和10个配置单元。研发了黄河泥沙空间优化配置数学模型,该模型由河道水沙动力学模型和泥沙多目标优化配置模型两个子模型构成。河道水沙动力学模型计算河道平滩流量、滩槽冲淤量和引水含沙量等,泥沙多目标优化配置模型由综合目标函数和配置约束条件构成。优化配置方案由两个子模型联合计算而得。本文介绍了优化配置模型的计算过程和采用的计算参数。     

黄河泥沙合理配置方案研究

黄河泥沙合理配置对于黄河综合治理和泥沙综合利用具有重要意义。通过改进黄河泥沙配置综合评价方法,按照新水沙系列和配置模式条件,采用黄河泥沙空间优化配置数学模型,计算黄河泥沙配置方案,对各种泥沙配置方案进行综合评价,提出了建议配置方案及合理的泥沙配置比例。结果表明,入黄水沙量对泥沙配置状况有明显影响,抬高小浪底水库汛限水位对泥沙配置状况影响不大,黄河上中游水库建设对泥沙配置状况明显改善,下游防护堤治理对泥沙配置状况有所改善。结合黄河上中游水土保持、水库建设和跨流域调水,维持四站入黄年平均水量约250亿m~3和沙量约3亿t,可以维护黄河河道均衡稳定。现状水库河道条件建议方案对黄河泥沙的合理配置比例为水库拦沙35%、引水引沙21%、滩区放淤3%、挖沙固堤4%、河道冲淤3%、输沙入海34%;合理空间分布为上游20%、中游30%、下游14%、河口36%。     

新水沙条件下黄河下游泥沙均衡配置方案

由于自然气候条件的变化和人类活动的影响,黄河下游的来沙量大幅减少,为了维护黄河下游河槽均衡稳定、治理"二级悬河",合理利用泥沙资源,开展黄河下游泥沙均衡配置研究。采用黄河下游泥沙均衡配置数学模型,按照新水沙条件和配置模式,计算了黄河下游泥沙均衡配置方案,计算结果表明,来水来沙条件对泥沙配置状况的影响较大,一般年来水量约260亿m3条件下,如果年来沙量少于4亿t左右,黄河下游河槽不淤积萎缩,修建防护堤对增大平滩流量有一定作用,滩区放淤可以改善泥沙分布状况。通过对各配置方案综合评价,提出了建议方案及不同配置方式的泥沙配置比例。     

流域水沙资源优化配置理论与模型及其在黄河下游的应用

本文在分析流域水沙资源利用现状、水沙灾害性及水沙优化配置必要性的基础上，构建了流域水沙资源联合多目标优化配置理论框架，它由河床演变均衡稳定理论和水沙资源联合多目标优化配置理论组成，进而建立了流域水沙资源优化配置数学模型，该模型包括河床演变均衡稳定模型和水沙资源多目标优化配置模型两个子模型。应用模型计算分析了黄河下游主河槽的均衡稳定断面尺寸和输水输沙优化的临界指标，提出了强化非恒定流调水调沙、调控含沙量60～100kg/m3之间的不利水沙条件等改善小浪底水库调度运用的措施，并进一步提出了黄河下游水沙资源多目标优化配置的模式, 应用模型计算分析了不同水沙条件的水沙资源优化配置方案,为黄河下游河道的科学治理提供了新的思路。     

黄河下游宽滩河段泥沙均衡配置方法

黄河下游宽滩河段具有重要的滞洪沉沙作用,为了维护黄河下游河槽均衡稳定,治理"二级悬河",合理利用泥沙资源,开展了黄河下游宽滩河段泥沙均衡配置研究。提出了黄河下游宽滩河段泥沙均衡配置方法,通过黄河下游宽滩河段泥沙配置层次分析,确定泥沙配置目标和评价指标,分析了黄河下游宽滩河段泥沙均衡配置的配置方式、配置单元和配置能力,并建立了黄河下游宽滩河段泥沙均衡配置数学模型。     

黄河上中游流域水资源管理体制探讨

黄河上中游流域水资源紧缺，已成为当今社会经济发展的重要制约因素．搞好水资源的优化配置，提高水资源的利用效益，实现水资源的可持续供给，促进流域内国民经济协调健康发展，必须在加强水资源的管理体制上大做文章．近年来，黄河上中游流域水资源总量严重不足，流域经济发展对黄河供水的需求越     

流域泥沙资源优化配置关键技术的探讨

本文探讨了流域泥沙资源系统与社会经济、生态环境和水资源系统的相互关系，以及泥沙资源配置的原则、任务和原理。通过系统研究泥沙资源量与水流搬运、生态环境和水资源之间的平衡需求关系，提出了区域承沙能力的概念；给出了流域泥沙资源优化配置的基本方程组。指出流域泥沙优化配置可表达为多目标函数条件极值的求解问题；泥沙资源配置机制包括泥沙运动规律、经济利益（市场经济）、社会环境效益和行政管理及相关政策等。给出了流域泥沙资源优化配置的理论框架，为系统研究流域泥沙资源优化配置奠定了理论基础。     

加强黄河水资源统一管理对策研究

水资源的自然属性和社会属性,决定了以流域为单元实施水资源统一管理的客观必要性。黄河属于资源性缺水的流域,随着流域人口的增加、经济社会的快速发展,水资源供需矛盾日益尖锐,已经成为制约流域可持续发展的瓶颈性因素。因此,必须以科学发展观为指导,从黄河流域的实际出发,建立健全水资源统一管理的体制、机制以及相关法规,强化流域管理机构水行政执行能力,注重公众参与,发挥市场机制的调节作用等,通过这些综合措施,切实加强黄河水资源统一管理,实现水资源的优化配置,以水资源的可持续利用,支撑流域及相关地区经济社会的可持续发展。     

黄河水资源配置博弈均衡模型

本文以黄河流域水资源配置为案例，通过构建水资源配置博弈均衡模型，运用非合作博弈理论证明了由于制度的缺陷和个体理性的存在，开放式用水仍然是现状流域各省区的自主选择；并根据流域用水存在的合作潜力，利用合作博弈理论对未来黄河水资源配置提出初步的制度安排。     

黄河流域三维仿真系统的构想与实现

黄河流域三维仿真系统因其涉及的范围广、数据量大、仿真精度要求高而变得异常复杂，为此，系统的总体框架在设计上将需要仿真的三维场景分成两个层次：主窗体层和子窗体层。主窗体层用来仿真全流域大范围的地物信息，窗体用来仿真局部地区的详细信息以及计算结果的查询演示。主窗体和子窗体的分层解决了当前硬件条件下显示范围大与显示精度高之间很难协调的矛盾，实现了大到黄河全流域整体漫游，小到小浪底电站厂房内的一台机组的全方位、多层次、高精度的三维立体仿真。     

黄河对促进中国统一的作用

黄河流域是中华民族的摇篮,黄河也曾是"中国之忧患"。中国春秋时代约有170个国家,进入战国时代,已经合并为7国了。公元前221年,秦始皇统一中国。自此历经两千余年,中国始终保持统一的状态。促成中国统一的因素主要是社会人文方面的因素,其次是自然力一地理环境方面的因素(包括黄河)。黄河洪水大,泥沙多,河道淤积严重,造成堤防溃决,洪水泛滥,淹没大片土地,带来大量生命与财产的损失。这就直接或间接地促使中国要采取中央集权式的政治体制。这个体制有威望动员所有的资源,又能指挥有关的群众,才可以在黄河经常的威胁之下,给予应有的安全。战国后期的孟子(公元前300年左右)就强调天下要"定于一",也就是只有一统,才能安定团结。     

伊洛河洪水对黄河防洪的影响

介绍了伊洛河洪水的特性及危害,指出了存在的伊洛河上中游控制性工程能力不足、对黄河下游造成的防洪压力大等问题,分析了伊洛河各级洪水对黄河干流的顶托情况、对黄河干流入汇口河势的影响以及对黄河干流河道的影响,提出了相关对策及建议:①尽快编制并提请审批《伊洛河中下游防洪规划》,对伊洛河中下游进行全面治理;②在伊洛河上中游干流或支流上修建水库拦蓄洪水;③尽快明确伊洛河堤防优先加固的堤段及标准;④进一步建立和完善伊洛河流域洪水预警预报系统,完善防洪非工程措施;⑤对入黄口利用透水桩坝进行整治,在入黄口设置观测断面;⑥明确伊洛河干流发生大洪水时橡胶坝的塌坝运用原则;⑦由流域机构统一管理伊洛河防洪建设与治理工作;⑧继续开展相关专题研究。     

Variability of Water Resource in the Yellow River Basin of Past 50 Years, China

We use Mann–Kendall trend test and Lepage method to study spatial and temporal variations of the streamflow series over the past 50 years based on daily hydrologic data from six gauging stations in the Yellow River basin. Research results indicate that: (1) The streamflow of the Yellow River basin is decreasing and water resource deficit tends to be more serious from the upper to the lower Yellow River basin; (2) Zero-flow days are observed after 1970 and overwhelmingly prevail during 1990–2000. Moreover, zero-flow events are observed mainly during spring and summer; (3) Low flow events are more sensitive to climatic changes and human activities when compared to the high flow events, which is mainly reflected by larger fluctuation of timing of change points. Furthermore, the timing of change point of hydrologic events tends to be earlier from the upper to the lower Yellow River basin, indicating more intensive impacts of human activities on water resource in the lower Yellow River basin. The current research will be greatly helpful for sound and effective water resource management in the Yellow River basin, being characterized by serious water deficit.     

黄河法立法问题分析

黄河是世界上最难治理的一条河流。随着黄河流域经济社会的发展,流域固有的矛盾和管理上的缺陷更为突出,通过高层次立法规范和调整行业之间、流域与区域之间以及各地区、各部门利益之间的错综复杂利益关系日益迫切。但是,对经济快速增长的追求,使得人类活动应与流域自然特性相适应的管理理念难以深入人心,立法上首先要确立的流域管理机构的地位和职责难成共识,加以立法权分配的不合理、社会法制水平的限制、理论研究的不足等因素的影响,有关方面多年呼吁的黄河法因而迟迟未进入国家立法程序。只有提高全社会对黄河法立法重要性的认识,改革立法体制,加强立法的前期研究,总结成功经验,明确立法的指导思想和原则,才能取得黄河法立法的突破。     

修正水沙资料是当前治黄的基础性研究课题

黄土高原水土保持工作大规模持续进行和黄河干支流水利枢纽工程的大量修建,极大地改变了黄河流域下垫面状况。实测资料分析结果表明:从黄河中游进入黄河的水量、特别是沙量已大幅度减少,小浪底水库的拦沙年限可以延长,黄河流域防洪规划和小浪底水利枢纽设计所预测的水沙量远大于最近10余年实测的水沙量。过去观测的水沙资料已不再具有可重现的性质,必须根据当前下垫面的变化,适时进行修正,用修正后的水沙资料,分析预测此后一段时间的水沙过程,才能作为此后一段时间河流治理规划、工程设计和管理运用的依据。因此,修正水沙资料是当前治黄工作中一项新的迫切而重要的基础性科研课题。