河床演变的均衡稳定理论及其在黄河下游的应用

在系统分析有关河床演变均衡稳定理论的研究成果基础上,指出河流熵理论的最小可用能耗率原理及其表达式完整地表达了冲积河流河床演变的自动调整作用基本原理,应用河流最小可用能耗率原理的表达式封闭河床演变方程组,建立河床演变均衡稳定数学模型,应用该模型计算了黄河下游各河段在不同水沙条件下的河槽均衡稳定断面,并计算分析了小浪底水库下游的清水冲刷、拦粗排细和水温变化及涨冲落淤等因素对河槽均衡稳定的影响,分析了河道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60-100 kg/m3的不利来水含沙量和以滞洪拦粗排细运用为主等改善小浪底水库运用的措施。     

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。     

基于最小可用能耗率原理的河流水沙数学模型

本文把河流视为具有能量紊动黏性热耗散结构的开放系统，根据耗散结构的熵和能耗理论，提出了保持冲积河流稳定的最小可用能耗率原理和公式。该原理全面地反映了河道输水输沙的能耗特性，在数学上完整地表达了冲积河流河床演变的基本原理——自动调整作用原理。应用该原理的公式封闭河床演变方程组，建立了冲积河流河道输水输沙优化的数学模型，根据该模型的计算结果分析了黄河下游河道输水输沙的规律，并解释了河床演变的各种现象。应用该模型计算了黄河下游各河段输水输沙优化的临界指标，并提出了有利于改善小浪底水库调水调沙运用的建议，为小浪底水库调水调沙提供参考。     

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。     

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。     

黄河水沙过程调控与塑造下游中水河槽

随着黄河流域来水来沙过程的大幅变化及人类活动的加剧，黄河的健康状况日趋恶化。通过对黄河健康的内涵、维持黄河健康生命的理论与技术支撑、流域水沙资源优化配置数学模型、大型水利枢纽联合运用对黄河下游河道的减淤作用、塑造黄河下游河道中水河槽等方面的研究，提出了对黄河水沙调控体系的认识，并认为在目前实际的黄河水沙条件下，通过小浪底水库的调节，黄河下游河道经过5—8年的努力，是可以塑造出一个平滩流量为4000m^3／s左右的中水河槽的。     

流域水沙资源优化配置研究综述

水沙合理配置是影响河流健康的重要环境课题,正确认识水沙灾害和水沙利用的相互关系,开展流域水沙资源联合优化配置研究具有重要意义。本文系统地分析与总结了流域水沙资源联合优化配置研究的进展状况,包括局部流域的水土保持规划、水库水沙联合调度运用、灌区水沙输移分配和全流域范围的水沙资源优化配置理论与数学模型研究现状,探讨了目前流域水沙资源优化配置理论、模型、方案和评价中存在的问题,提出了未来流域水沙资源优化配置研究的发展方向。     

黄河下游河道泥沙不均衡调整及其对水沙条件的响应北大核心CSCD

黄河下游河床调整主要取决于来水来沙条件和河床边界条件,水沙和边界条件又受到人类活动的影响。黄河下游河床演变极其复杂,河床纵横向冲淤调整不均衡特征明显,不均衡冲淤可能形成排洪“瓶颈”河段,危害河道防洪安全。针对河道不均衡调整现象,从不同河段河槽冲淤量、河槽横断面变化、水文站3 000 m^(3)/s同流量水位变化等方面,分析了各河段不同时期河道不均衡调整特征及河槽恢复水平,揭示了排洪“瓶颈”河段形成、发展及消失与水沙条件的关系。目前夹河滩以上河段的河槽基本恢复到1969年或1960年以来最好水平,夹河滩至高村河段恢复到1989年水平,高村至利津河段恢复到1985年水平。研究成果可为黄河下游水沙调控提供理论支撑。     

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的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。     

黄河中游水库群水沙联合调度所涉及的范畴

黄河以“多沙、善淤、善徙、善决”著称于世，究其原因主要是“水少沙多，水沙关系不协调”。黄河又是国内乃至世界上开发程度较高的河流，大型水利枢纽的修建，不可避免地改变了天然水沙过程，使不协调的水沙关系增加了人为因素。在当前黄河中游水库群已经大部分投运的情况下，如何利用水库群的控制和调节，达到既能保持水库的有效库容，使枢纽的防洪、防凌、灌溉、供水、发电等效益得以充分发挥，又能塑造出合理的水沙过程，使下游河道河床淤积稳定在“允许淤积量”内甚或有所冲刷，保持河道的生命活力，是水沙联合调度的研究范畴。针对黄河泥沙的特点，从分析黄河的来水来沙特点开始，系统研究高含沙水流的运动规律、黄河水库的淤积和排沙规律，探求水库的异重流调度和多目标调度的优化方法、途径以及水沙联合调度对下游影响的评价方法等，将可能为黄河调水调沙调度提出一套可靠实用的理论方法和技术措施。     

引黄灌区泥沙资源优化配置模型及应用

通过研究灌区泥沙优化配置的原则、平衡关系、多目标度量函数及约束条件,利用多目标层次分析法建立了引黄灌区泥沙资源优化配置的数学模型。利用建立的数学模型采用单纯形法计算了黄河下游河南、山东两省灌区关键各词配置:引单黄元灌优化区;配置泥的沙沙资量源,;为优解化决配引置黄;灌多区目泥标沙层问次题分、析保法证;引数黄学灌模溉型事业的可持续发展提供参考依据。     

论维持黄河健康生命的关键技术与调控措施

随着流域来水来沙过程的大幅变化及人类活动的日趋剧烈,黄河发生了很大的变化,主要表现为：流域生态环境退化,水土流失严重,悬河加剧,功能性断流与水患并存,水质污染日益加剧。本文系统地分析了导致黄河健康恶化的因素,提出基于全流域综合调控的“临界控制论”,可作为维持黄河健康生命的理论基础,它包括黄河流域不同层次的临界指标体系和流域水沙资源优化配置的数学模型。构建黄河流域水沙调控体系是维持黄河健康生命的技术支撑,其主要功能是增水、减沙、调节水沙过程,按黄河现有的条件,下游河道塑造和维持中水河槽的平滩流量约为4000m^3／s左右。     

深入开展黄河重大问题研究

2002年黄河首次调水调沙试验准备时间长,参加人员多,取得了大量的观测数据。这次试验,确立了三个目标：一是寻求黄河下游河床不淤积的临界流量和临界时间;二是力求能够使得黄河下游的河床全线冲刷;三是验证已有的河道整治工程、数学模型、实体模型,深化对黄河水沙规律的认识。从结果看,试验基本达到了预期的目标。今后,黄河水利委员会将深入研究以下工作：①小浪底水库的运用方式;②黄河下游河床演变规律;③“二级悬河”的成因、危害及解决对策;④黄河河口治理。     

当前黄河干流治理的策略

根据多年来黄河治理开发的实践及社会关注的重大问题,提出了当前黄河干流治理的策略和建议:尽早兴建桃花峪、古贤等梯级枢纽工程,为更好地开展黄河调水调沙创造条件;建设蓄能蓄电设施,使无法充分利用的低谷电能,通过储存转换实现更新和持续利用;对干流主要梯级枢纽下游河槽冲淤地形,采取合理有效的调水调沙措施进行治理,并通过数模仿真计算,生成各种风险图,获知今后各时段和各河段水流流态、流速、河床淤积、主槽变迁等情况,从而对黄河治理方案进行论证和优化。黄河干流梯级枢纽工程的校核洪峰较大,对小浪底等重大工程下游河道中的堤坝、冲淤沟槽变迁和安全尤应关注。     

黄河治理的终极目标是 “维持黄河健康生命 ”

"维持黄河健康生命"是一种新的治河理念,其初步理论框架为:"维持黄河健康生命"为黄河治理的终极目标;"堤防不决口,河道不断流,污染不超标,河床不抬高"是体现终极目标的4个主要标志。该标志可以通过减少入黄泥沙措施的建设、流域及相关地区水资源利用的有效管理、增加黄河水资源量的外流域调水方案研究、黄河水沙调控体系建设、制定黄河下游河道科学合理的治理方略、使下游河道主槽不萎缩的水量及其过程塑造、满足降低污径比使污染不超标的水量补充要求、黄河河口治理、黄河三角洲生态系统的良性维持等途径得以实现。"三条黄河"建设是确保各条治理途径科学有效的基本手段。