黄河小北干流河段揭河底规律分析

“揭河底”现象是黄河高含沙洪水特有的一种泥沙运动方式.本文通过对历史“揭河底”水文资料的统计和分析,提出了历史“揭河底”发生的水沙条件、河道边界条件、河床淤积物组成,总结了其发生的规律.该研究进一步探讨了黄河小北干流河段“揭河底”冲刷现象的运动机理,充分发挥冲刷塑造窄深河槽的积极作用,减小了冲刷造成的危害,对在治黄中如何利用“揭河底”规律,趋利避害有一定的指导意义.     

黄河小北干流"揭河底"冲刷对策探讨

“揭河底”冲刷是高含沙洪水与河床边界矛盾对立急剧转化的必然结果，防止“揭河底”冲刷关系在于改善河床边界条件和水沙条件。提出了加强工程维修管理，加大河道治理力度，适时调水调沙，做好监测预报和水土保持工作，全面落实防汛责任制等治理对策。     

黄河河床演变的典型现象及相关研究概述

简要总结了黄河小北干流"揭河底"及下游二级悬河等典型河床演变现象的相关研究成果。河床层理淤积及黄河特有的水沙条件是"揭河底"形成的前提,高含沙洪水期间水流作用于胶泥块以后引起上下表面脉动压力波传播速度不同而形成的瞬时上举力是发生"揭河底"现象的直接原因;黄河高含沙洪水期间河道横向输沙的极不平衡是逐步形成二级悬河典型横断面形态的根本原因。     

黄河小北干流河段"揭河底"冲刷条件分析

通过现象分析，在黄河小北干流河段小流量(1220m^3／s-4600m^3／s)和持续高含沙量(500kg／m^3-790kg／m^3)的情况下也可产生局部揭河底冲刷。小北干流河段河床已经具备了揭河底的边界条件，如果水沙条件具备，很可能再次发生“揭河底”。     

黄河“揭河底”机理研究及室内模拟试验

在深入调研及广泛收集整理现有研究成果的基础上,剖析了黄河"揭河底"现象发生的过程和主要特征;扩展了"揭河底"现象的概念;揭示了黄土高原特有的水文特征、下垫面条件及产流产沙过程、水沙组成等是形成"揭河底"河段典型河床层理淤积结构的前提条件;细颗粒泥沙絮凝效应是层理淤积结构中"胶泥层(块)"形成的机理。指出具有一定结构强度的"胶泥层"是"揭河底"发生的首要条件,特殊的来水来沙条件为其提供了揭底冲刷的动力。在此基础上,构建了动态的"揭河底"物理图形,即胶泥块形成、逐渐淘刷、失稳揭出、翻出水面4个动态过程;揭示了胶泥块上下表面脉动压力波传播速度不同引起的瞬时上举力是"揭河底"现象发生的真正机理。首次开展了真正意义上的室内"揭河底"模拟试验,探索了"揭河底"试验模拟技术,印证了"揭河底"物理图形的正确性,为后续判别指标的研究奠定了基础,同时也为近距离观察"揭河底"现象、观测同步水力泥沙参数提供了条件。     

2017年黄河小北干流“揭河底”现象分析

基于前期研究成果,采用资料分析、理论研究等手段,分析了黄河历次"揭河底"现象及影响,介绍了"揭河底"发生的原因与判别条件。指出2017年黄河小北干流陕西合阳县境内发生"揭河底"现象的原因有两点:一是洪水的含沙量大;二是揭底位置处的河道突然缩窄,河道断面流速增大。最后探讨了未来"揭河底"发生的可能性与水沙调控对策。     

“揭河底”冲刷期龙门—潼关河段的水沙响应

在分析黄河龙门站、潼关站历年高含沙洪水的基础上,建立了"揭河底"冲刷期潼关站汛期水沙量、洪峰期3 d水沙量、洪峰、沙峰以及洪峰时段泥沙粒径等与龙门站的响应关系。结果表明:龙门—潼关汛期水量响应关系较好,汛期沙量出现明显衰减,高含沙洪水的沙量减幅大于一般含沙量洪水的;潼关站洪峰期3 d水、沙量均小于龙门站的,"揭河底"洪水的3 d水沙量大于没有发生"揭河底"洪水的;对于一场高含沙洪水过程,流量和含沙量沿程均会衰减,发生长距离"揭河底"冲刷洪水的减幅要小于没有发生"揭河底"冲刷洪水的;近年来发生的局部"揭河底"冲刷洪水含沙量的沿程减幅明显增大,潼关站洪峰期泥沙的中值粒径多小于龙门站的,而发生长距离"揭河底"冲刷的洪水泥沙粒径细化程度较低,这对三门峡库区和黄河下游河道的冲淤非常不利。     

黄河龙门段“揭河底”冲刷两种表现形式的分析

对黄河龙门河段"1969·7"和"2002·7"两场洪水的水文资料进行了分析,认为"揭河底"冲刷可分为两种表现形式,一种是"1969·7"洪水期间发生的强烈"揭河底"冲刷,另一种是"2002·7"洪水期间发生的局部"揭河底"冲刷。两种"揭河底"冲刷发生的必要条件为高含沙洪水,河道来水来沙条件是产生强烈"揭河底"冲刷的主要影响因素;而河道边界条件对局部"揭河底"冲刷的影响较大。尽管局部"揭河底"对长距离河道影响较小,但是对于局部工程出险会有较大的影响,应该引起足够重视。     

黄河 揭河底 判别指标理论研究及验证

在广泛的原型调研及模型试验研究基础上,作者认为,河床淤积物层理结构中胶泥层(块)的存在为"揭河底"发生提供了必要的前期条件,而高含沙洪水期水流作用于胶泥块引起上下表面脉动压力波传播速度不同形成瞬时上举力,是发生"揭河底"现象的直接原因。本文基于"揭河底"发生时的力学关系分析,创新性地利用瞬变流模型,建立了"揭河底"现象发生的临界判别指标;通过开展的"揭河底"室内模拟试验,确定了临界指标中的系数K值,并利用跟随性较强的模型试验资料及黄河小北干流放淤输沙渠资料及黄河龙门站资料对公式进行了验证,结果吻合较好。该成果为天然河道中"揭河底"现象的预测预报提供了理论支撑。     

游荡性河道“揭河底”机理及防治对策

"揭河底"现象是黄河上独有的一种泥沙运动现象,主要发生在黄河小北干流的龙门及支流渭河河段,根据实测资料及河流动力学原理,对"揭河底"现象、发生条件、冲刷机理、造成危害等进行分析探讨,提出防御措施和治理对策。     

黄河"地上悬河"问题研究回顾

黄河“地上悬河”问题一直是学术界关注的热点。关于黄河“地上悬河”问题的研究,我国科学家通过地质学、地理学、水利学、数学力学、计算机等多学科联合攻关,从运动稳定性和非线性动力学系统科学原理出发,分析了黄河“地上悬河”成因、决口和断流演化等机制与规律,并且形成了模式化认识。根据近50年来国内主要学术刊物上发表的有关论,从“地上悬河”的成因、“地上悬河”的稳定性、“地上悬河”引发的灾害以及“地上悬河”的治理等4个方面,对“地上悬河”问题研究进展进行了简要的献评述。另外,为了能系统地反映关于“地上悬河”问题的研究,还对历史时期黄河下游的发展状况作了简要介绍。     

基于河流动力学的黄河"粗泥沙"的界定

运用河流动力学原理,从描述泥沙运动特性和异质粒子与紊流跟随性2个角度,分别对黄河"粗泥沙"的理论界定进行了探讨.结果表明,黄土高原进入黄河下游粒径大于或等于0.075 mm 的泥沙多难以被水流直接输送入海,粒径小于0.075 mm 的颗粒则易在水流中悬浮入海,因此,黄河中游划分粗细沙的临界粒径应该为0.075 mm.     

"模型黄河"工程建设的必要性

黄河是一条多泥沙河流，治理开发黄河离不开生产实践和科学试验。“模型黄河”工程可以系统地反映影响黄河变化的各种因素和它们相互之间的关系，能够将一些抽象的现象直观地展现在人们面前甚至可以量化，能够直观反映各种不同治理方案的结果。建设“模型黄河”工程，是解决治黄重大问题的要求、认识黄河基本规律的要求、黄河问题复杂性的研究要求、“三条黄河”联动的要求，也是现代治黄和科技治黄的必然选择。     

健康珠江的内涵

通过河流功能特性及健康河流特征分析,科学论述了河流健康的一般概念,认为健康的河流应既是生态良好的河流,又是造福人类的河流。维护河流健康应在保证河流自然生态不被破坏的前提下,充分发挥河流的社会功能,实现人与河流的和谐相处。在此基础上,结合珠江自然生态特点及社会功能现状,概括了健康珠江的科学内涵。     

关于打造湿润海河的探讨

针对海河流域河道断流的现状，分析了思想认识不足、开发利用率高、水资源管理体制不顺等原因，提出要加强理论研究、加强实践探索、制定科学指标体系、积累实际工作经验等具体措施，并明确了保障措施。     

建设"数字黄河"工程

“数字黄河”,就是借助全数字摄影测量、遥测、遥感、地理信息系统、全球定位系统等现代手段及传统手段采集基础数据,对黄河流域及其相关地区的自然、经济、社会等要素构成建成一体化的数字集成平台和虚拟环境,对黄河治理开发和管理的各种方案进行模拟、分析和研究,并在可视化的条件下提供决策支持,增强决策的科学性和预见性。     

"数字黄河"工程的总体框架

“数字黄河”工程的总体框架主要由应用系统、基础设施、应用服务平台以及工程保障体系组成。其中，应用系统包括防汛减灾、水量调度、水资源保护、水土保持、工程建设与管理、电子政务等系统；基础设施包括信息采集、数据传输、数据存储与管理等系统；应用服务平台包括应用服务和资源管理；工程保障体系包括政策法规、组织领导、标准体系与技术支持等。该总体框架以治黄业务应用为主线，满足了先进性、实用性和今后工程建设长期发展的要求。     

关于建设“智慧长江”的思考

以长江水利委员会信息化顶层设计为根本指导,积极跟踪云计算、物联网、大数据、移动互联网等新技术,围绕日益复杂的长江流域综合管理需求,提出了"智慧长江"的建设构想。初步分析了建设"智慧长江"的体系结构、关键技术和重大问题,提出了以"数字长江"为依托的"智慧长江"发展路径,最后梳理了当前着手筹备"智慧长江"建设应开展的重点工作。为实现"以水利信息化带动水利现代化"的发展目标开展了有益探索。     

"黄河学"论纲

黄河和黄土高原是世界上独一无二的自然地理单元，黄河流域是中华文明的发祥地。建立和发展以黄河及其流域为研究对象的“黄河学”，具有固植黄河根源、发扬黄河精神、发展黄河文化、弘扬黄河文明、促进黄河综合研究、推动黄河开发整治等多方面的重大意义，并且有着研究对象、研究视角和研究基础方面的可能性。“黄河学”应是一门建立在自然科学、社会人文科学、文学艺术科学及技术科学之上的综合学科，具有综合性、区域性和具象性特征，包括自身基本理论、黄河及其流域自然规律、社会发展规律、文化艺术、自然-社会系统和研究方法6个方面的研究内容。为了建立“黄河学”，应尽快开展有关理论、实践和方法等问题的研究。     

"模型黄河"工程建设的可行性

建设“模型黄河”工程在实体模拟理论与技术、测控技术及基础设施等方面，都已具备较好的支撑条件。目前，黄委已有相当规模的试验基地，并已建成了三门峡水库、小浪底水库、小浪底至苏泗庄河段河道等大尺度的实体模型、基础试验水槽和土壤侵蚀土槽及与之相配套的人工降雨系统等；在多沙河流实体模型试验方面具有坚实的理论基础和丰富的实践经验，同时在黄河高含沙洪水模型的相似律等方面，亦取得了理论及技术上的突破；适用于不同含沙水流动床模型试验的进出口自动控制系统和水位地形自动采集系统等已投入运用，同时具有良好的智力支撑条件及投资渠道。因而，“模型黄河”工程建设是完全可行的。