小浪底水库2018—2020年排沙运用效果研究

2018—2020年为黄河丰水年份，小浪底水库前汛期、洪水期均开展了较长时间低水位排沙运用，取得了较好的排沙效果。3个汛期小浪底水库低水位排沙运用历时合计为95 d,低水位运用期间水库排沙合计为12.272亿t,占水库运用以来排沙量的51.7%。库区干流整体发生强烈冲刷，塑造形成明显滩槽。2018年4月—2020年10月库区干流河槽共冲刷2.823亿m³,库区干流滩地共淤积泥沙0.868亿m³。2020年汛后干流最大河槽宽度约930 m,干流槽库容为5.212亿m³。较大的河槽意味着较大的过流能力，后续含沙水流漫滩机会及漫滩量减少。2021年汛期泥沙主要淤积在河槽，淤积量为1.281亿m³。建议洪水期小浪底水库继续开展低水位排沙运用，长期保持库区较大河槽，有利于水库排沙，同时减缓滩面抬升速度。     

淮河入江水道整治工程行洪效果浅析

淮河干流洪水经过洪泽湖调蓄后,再通过淮河入江水道、灌溉总渠、淮河入海水道、废黄河、分淮入沂等通道入江入海,其中淮河入江水道作为最大的泄洪通道,设计行洪流量12000m³/s,分泄了70%以上的洪泽湖洪水,同时还承担三河闸至邵伯湖区间6633km²面积的汇水,自三河闸下至三江营汇入长江。河道全长157.2km,沿程河、湖、滩串并联。自1953年建成三河闸作为控制淮河入江水道的进口后,又陆续建成金湖控制线、高邮控制线和归江控制线。淮河入江水道经过了多次整治,特别是于2011-2018年又一次进行全面整治,行洪能力得到提高,并经受了2020年、2021年大流量行洪检验,为保障淮河流域防洪安全发挥了重要的作用。     

2012年黄河上游洪水及河道冲淤演变分析

2012年黄河上游洪水具有洪峰流量大、持续时间长、洪水量大的特点,经过龙羊峡和刘家峡水库的调节,进入宁蒙河段的洪峰流量为2 710³ 520 m3/s,沿程总体呈减小趋势;内蒙古河段出现历史最高洪水位,在三湖河口到头道拐河段发生大范围漫滩。研究表明,经过洪水持续作用后,宁蒙河段平均河底高程下降,内蒙古河段1 000 m3/s同流量水位显著降低,三湖河口断面同水位过流能力增加约700 m3/s;巴彦高勒—三湖河口泥沙冲刷0.421亿t,三湖河口—头道拐为淤积,其中主槽冲刷约0.260亿t、滩地淤积约0.725亿t;大漫滩洪水时的淤积量以及非漫滩洪水的主槽冲刷量均与水量具有较好的相关关系。     

2018年黄河上游洪水及宁蒙河道响应特征研究

利用实测资料分析2018年黄河上游洪水的水沙特点以及洪水对宁蒙河道冲淤的影响,结果表明：2018年黄河上游洪水具有洪量大、持续时间长、洪峰流量大等特点。进入宁蒙河道洪峰流量为2 880～3 600 m³/s,内蒙古三湖河口—头道拐河段发生大范围漫滩。宁蒙河道洪水期河道冲淤调整较大,内蒙古巴彦高勒—头道拐河段产生明显的“淤滩刷槽”效果,漫滩洪水冲刷效率高于非漫滩洪水。洪水对河道排洪能力的恢复作用显著,洪水后内蒙古河段巴彦高勒、三湖河口站同流量水位分别下降0.71 m和0.47 m,平滩流量分别增加约500 m³/s和320 m³/s。     

郑州市土地利用/覆被变化模拟预测及其水源涵养量计算评估

【目的】为研究郑州市未来土地利用/覆被变化及其水源涵养量，综合自然地理、社会经济、降水和蒸散发等数据，【方法】采用Dyna-CLUE模型模拟了郑州市2020年土地利用/覆被变化，通过与实际土地利用图进行比较验证，证明该模型可用。设置不同情景，同时考虑了多种土地利用/覆被类型的未来变化趋势和经济效益最大化，进而模拟了2025年、2030年土地利用/覆被变化。运用水量平衡法，结合土地利用变化计算评估水源涵养量。【结果】结果表明：2020年总水源涵养量为3.31×10⁸ m³,空间分布特征为西南高，东北低，林草区高，非林草区低。在未来土地利用变化情况下，不同土地类型对应的水源涵量随着该土地面积的增加而增加，减少而减少。“现状发展”情景下总水源涵养量逐年下降，到2030年总体下降0.21×10⁸ m³,主要集中在中部和中西部地区；“规划发展”情景下总水源涵养量到2025年下降0.03×10⁸ m³,到2030年增加0.01×10⁸ m     

长江宜昌河段低水位变化研究

长江宜昌站低水位的演变呈下降趋势,主要原因是河道采砂及水库拦砂引起下游河床冲刷下切,从１９７３年初至１９９８年初流量４ ０００ｍ３/ｓ时相应水位下降了１．１１ｍ。分析研究河道冲淤量、糙率、比降变化对低水位的影响,表明:三峡水库初期蓄水运用,本河段冲刷引起低水位下降的空间不大;宜昌低水位属长河槽控制,虎牙滩以下控制河段冲刷或采砂对该河段低水位下降影响较大;本河段淤积对低水位抬升影响较大。     

鄱阳湖入江水道输沙能力与出湖沙量关系及冲淤调整规律

鄱阳湖是长江流域生态系统的重要组成部分,近年来鄱阳湖枯水水位下降、枯水时间提前呈常态化和趋势性变化引起了广泛研究。鄱阳湖入江水道作为江湖联系的纽带,在江湖关系演变中起着重要作用。特别是2001年以来,入江水道演变和出湖沙量出现了显著和复杂的变化过程,其原因存在明显争议。本文采用水文泥沙观测资料结合机理研究,分析阐明了鄱阳湖入、出湖水沙变化与入江水道挟沙能力变化关系及冲淤调整规律。研究结果表明：入江水道代表断面月流速与湖口月出湖含沙量成正比,鄱阳湖出湖沙量与入江水道输沙能力直接相关;入湖泥沙对入江水道演变的影响是缓慢的,入湖沙量集中的4—6月,1985年前后各月出湖沙量减少量和减小比率都小于入湖沙量减少量和减小比率,都大于输沙能力减小比率;1998—2010年与1955—1998年比,月出湖含沙量变化比率与入江水道月挟沙能力变化比率具有较好关系;从出湖含沙量与代表断面流速关系看,1999—2010年出湖含沙量在不考虑断面变化情况下总体低于1955—1998年相关线,考虑断面扩大后则高于1955—1998年相关系,说明1999—2010年出湖含沙量增大和入湖水道断面扩大是冲刷和采砂共同影响的结果;入江水道下段代表断面2011—2020年同流速下顺出湖含沙量与1955—1998年关系线基本一致,而上段代表断面则明显低于1955—1998年关系线,说明入江水道下段已趋于稳定,上段仍可能会有一定的冲刷调整,引起湖区枯水位继续有所下降。本文研究结果对明晰鄱阳湖入江水道冲淤变化、长江与鄱阳湖相互影响复杂关系和指导鄱阳湖保护与治理具有重要意义。     

鄱阳湖近10年来冲淤变化特征及成因分析

基于2010年、2020年湖盆典型断面监测数据,综合前人研究成果,分析鄱阳湖冲淤变化特征及变化趋势,并对成因进行探讨.结果表明:2010～2020年,鄱阳湖总体处于冲刷状态,以棠荫为界呈"北冲南淤"态势;入江水道冲刷程度逐渐减弱,湖盆南部及尾闾地区滩地淤积程度加剧,有利于三角洲的发育;水利工程、水土保持等人类活动通过改变入、出湖泥沙含量及水文情势显著影响湖盆地形的塑造;若不考虑人类活动影响,洪水量级年际变化和流速大小空间分布是影响湖盆形态时空变化的主要因素.     

鄱阳湖入江水道冲淤变化特征

基于1996—2010年枯水期6幅TM遥感影像数据和2010年、2015年典型断面测量数据,从不同尺度对鄱阳湖入江水道区冲淤变化规律进行研究。结果表明:入江水道主槽总体表现稳定,不存在游荡现象;入江水道主槽总体表现为冲刷,年冲刷速率为0.01 m;濂溪区朱家村以北河段、星子水文站断面附近因受人类活动较少,主槽岸线未发生显著变化,表征为冲刷集中区,年冲刷速率分别达0. 08 m、0. 04 m;濂溪区至庐山市老虎垄之间河段、庐山市陶子发河段在2000—2010年间受人类活动影响显著,在2010年后人类活动影响显著减弱情况下分别表征为冲淤平衡区和淤积区。     

荆江河段与洞庭湖水系的采砂量计算分析

针对当前荆江河段和洞庭湖水系严峻的采砂形势,根据遥感影像和本地区历年水泥产量,采用体积计算公式、水泥产量估算法、采砂船只估算法这3种方法计算荆江河段和洞庭湖水系的年采砂量,并对3种计算结果的误差进行分析。结果表明:2015年荆江河段年采砂量约(2.6～3.0)×10⁷ t,近5 a的采砂量变化较小;洞庭湖区及湘资沅澧四水水系的年采砂量约1.3×10⁸ t,近3 a的采砂量变化较小。本计算结果对于定量估算荆江河段和洞庭湖水系的采砂量,加强采砂管理具有参考价值。     

基于需水过程线的多级泵站扬水灌区供需水量优化调度

为了改善红寺堡扬水系统供需水量在时间维度上存在的不协调问题,以需水过程线和泵站设计流量线为比较对象,构建扬水系统内泵站供需水流量优化调节模型,分析不同时段的灌溉面积、高效节水面积比重和灌溉定额等因素引起的需水流量与泵站设计流量关系。基于需水过程线多级泵站扬水灌区供需水量优化调度模型包括流量平衡模型、需水过程线模型和流量调节模型,对红寺堡扬水灌区4种工况进行模拟。结果表明：在高效节水面积占比为60%时,随着灌溉面积从6.02×10⁴ hm²增加到6.77×10⁴ hm²,红三泵站控制灌域内调蓄水量从1.47×10⁶ m³增加到8.49×10⁶ m³,其他3座泵站调蓄规模保持不变;在高效节水面积占比为80%时,红一泵站和红三泵站不调蓄,红四泵站和红五泵站的调蓄规模分别为3.08×10⁶ m³和0.47×10⁶ m³。此模型构建与应...     

小浪底水库库区及下游河道冲淤变化研究

利用小浪底水库运用以来至2008年的实测资料,对库区及下游河道的演变情况进行了研究。结果表明:①截至2008年4月,小浪底库区共淤积泥沙23.22亿m3,干、支流淤积比例分别为84.3%、15.7%;②小浪底水库干流淤积形态为水库回水末端附近的三角洲淤积及三角洲以下的异重流和浑水水库的淤积体;③小浪底水库下闸蓄水运用以来,黄河下游各河段均发生了冲刷,利津以上河段冲刷15.89亿t;④截至2008年汛初,花园口以上河段平滩流量已增大至6 000m3/s,花园口—高村河段平滩流量增大为4 500 m3/s左右,高村—艾山为3 800 m3/s左右,艾山以下大部分河段为4 000m3/s以上;⑤2002—2005年小浪底水库调水调沙年均增加黄河下游冲刷量0.18亿t。     

基于Louvain算法的供水管网分区研究及应用

针对A市供水系统产销差较大问题开展了研究，采用Louvain算法对管网进行实用优化分区，由此得到了12个独立性较高的区块。通过压力控制，区块化后管网平均压力降低了4.04 mH₂O,漏失水量减少了约5.6×10⁴ m³/d。此外，区块化提高了检漏效率，漏失水量减小了约4.7×10⁴ m³/d,使得综合平均漏失率减小了约7.0%,每年节省了制水成本3 083.28万元。达到了均衡水压、漏损控制，保障供水管网系统稳定、高效运行等目的。     

黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽基本规律分析

通过分析黄河下游11场典型漫滩洪水的资料,探讨了发生漫滩洪水时滩槽水沙的交换模式及淤滩刷槽的机理。结果表明:1花园口—利津河段滩地淤积量随着花园口站来沙量的增大而增大,滩地淤积量越大,相应河段主河槽的冲刷量越大;211场典型漫滩洪水过程中,除1953年第二次大洪水槽滩均发生淤积,1988年、1996年主河槽冲刷量占滩地淤积量的比例较低外,花园口—利津河段主河槽冲刷量基本上为滩地淤积量的65%~99%;3漫滩洪水全断面冲淤量随含沙量的变化趋势与不漫滩洪水主槽冲淤量随含沙量的变化趋势基本一致。     

黄河宁夏段近期水沙特性及冲淤量变化预测

以1950年11月至2018年10月黄河宁夏段水沙系列资料为基础,运用统计法、经验公式法、断面法分析并预测该河道冲淤情况。结果表明,近年来黄河宁夏段水沙量明显减少,年内分配不均,小流量天数显著增加;河道有冲有淤、冲淤交替变化,多年冲淤基本平衡。河段年平均冲淤量的预测值为1993年~2018年的年实测大断面平均冲淤量0.082亿t,若按河段划分,其中沙坡头坝下至枣园年平均淤积157万m³,年平均淤积厚度为0.019 m;青铜峡坝下至石嘴山河段年平均淤积量428万m³,年平均淤积厚度为0.009 m。     

长江鄱阳湖问题的原因及湖口建闸的影响

根据实际资料分析了近年鄱阳湖环境面貌剧烈变化的原因和湖口建闸的影响,结果表明:当前鄱阳湖汛后提前干枯主要是长江上游水库群改变了河川径流节律,减少汛后水量,使河湖提前入枯和河道大幅冲刷,全线汛后水位平均降低2～4 m(湖口2.76 m),径流减少是主要原因;鄱阳湖大量采砂已经破坏了入江水道的自然水力顶托机制,使枯季(2—3月)湖区(都昌)平均水位降低2 m,这是鄱阳湖连续出现极低水位的原因;鄱阳湖流域水库拦截和长江汛期洪水减少、湖水位降低和持水量减少等,也使近年8—10月湖口入湖和出湖流量大幅度减少,加剧了湖区汛后水位降低,特别是鄱阳湖七河尾闾干旱。上述变化已经对湖区生态环境和周边生产生活影响很大,但鄱阳湖基本自然特征没有改变。湖口建闸是可控制湖区汛后水位消落和抬高枯水位,但是建闸隔断江湖,对洄游鱼类生存、鸟类生境和湖区环境影响很大;长江受三峡大坝隔断后,再在湖口建闸将严重肢解流域自然生态系统,使长江生境多样性彻底丧失;而且建闸还将进一步加剧长江下游水位降低,改变河湖面貌,降低环境容量和河口抵御咸潮能力。解决鄱阳湖问题应该在长江流域层面统筹寻找对策,建议严格坚持三峡工程规划确定的主要防大洪水原则,适当调整流域总体规划,提高湖区流域水利工程调节能力和增加汛后补水,修复鄱阳湖入江水道,加强鄱阳湖及周边适应能力建设等。     

长江口南港沙洲演变对河口治理工程的响应

为研究河口治理工程对南港沙洲形态的演变及其对航道安全的影响，在近10年海图和近期水动力条件以及微地貌数据的基础上，分析了新浏河沙、瑞丰沙及中央沙南沙的演变过程。研究结果表明：南港上段2010-2013年间的总体净淤积量约为1.96亿m³,新宝山水道北侧河道冲刷剧烈，深泓线北偏；2013-2019年总体净冲刷量约为2.58亿m³。其间，新浏河沙及瑞丰沙洲0 m等深线以上沙体面积整体增长了2.54 km²,中央沙南沙面积增长了1.38 km²,沙洲体的质心上移，-5 m至0 m等深线以内的面积不断减小。河口治理工程的实施，是导致南港沙洲0 m以上面积增大和沙洲形态变化的重要原因，这对南港深水航道运输安全有着严重威胁，不利于长江口河势稳定与航道航行安全，亟待综合整治。     

长江下游澄通河段通州沙汊道演变新特征

长江下游澄通河段通州沙汊道为典型的多滩分汊河道,在径潮流共同作用下,河势与航道条件复杂多变。近期该河段实施了一系列河道(航道)整治工程后,通州沙西水道涨落潮流归顺主槽,该水道淤积萎缩态势得到缓解,但疏挖拓展后的水深条件难以维持,西水道将经历整治后的调整平衡过程。东水道局部河势发展趋向不利,其中:龙爪岩上段呈现主流右摆、滩槽交错的特征,右侧洲滩冲刷,滩面串沟依然存在,并有进一步冲刷发展的趋势;龙爪岩下段营船港外边滩冲刷左移,新开沙尾-10 m(高程)潜心滩冲刷,对航道不利。建议及时采取守护东水道右侧洲滩的措施,整治新开沙外滩,并考虑实施通州沙圈围工程,有利于维持洲滩与汊道分流格局长远稳定。     

下荆江急弯段河床形态调整对水流特性的影响

三峡水库运用后下荆江急弯段出现“凸冲凹淤”现象,研究急弯段河床形态调整对水流特性的影响十分必要。基于2002年、2011年和2016年实测地形,采用Delft 3D水动力学模型计算上游来流为5 000 m³/s、10 000 m³/s和20 000 m³/s流量的七弓岭急弯段水流特性,探讨河床形态调整对弯道段流速分布与二次流结构和强度的影响。结果显示：七弓岭急弯段2002年至2016年的水流动力轴线大幅左摆,三种流量级条件下分别左摆1 160 m、1 130 m和900 m;水流冲刷动力在凸岸增强,凹岸减弱。这三年的凸岸侧垂线平均流速最大值依次为1.24 m/s、1.91 m/s和1.66 m/s。凹岸侧最大流速依次为2.55 m/s、0.97 m/s和0.80 m/s。七弓岭弯顶上游的断面平均环流强度递减,凹岸沙洲的二次流已非常微弱,导致泥沙淤积。     

乌龙江河道演变与治理对策初步分析

采用2003～2016年实测河道地形资料,系统分析了乌龙江河床平面、深泓、洲滩、横断面及冲淤变化情况,梳理了河道存在的主要问题。分析结果表明:2003～2016年,乌龙江河床高程在不断下降,河槽容积在不断扩大,乌龙江全线贯通等高线高程由+2 m下降至-3 m,乌龙江下段河床贯通等高线由-1 m降低至-8 m;河道深泓位置总体趋稳,在纵断面上基本呈全线大幅度下切状态,整个河段深泓平均高程由-5.49 m下降至-11.06 m;乌龙江上段洲滩及下段左汊主河槽区域洲滩蚀退明显,洲滩面积、洲长及最大洲宽均显著减小,乌龙江下段右汊区域洲滩则较为稳定;乌龙江河道滩槽格局趋于稳定,河道断面形态由宽浅向宽深转变;乌龙江上段呈滩槽均冲状态,下段主要是主河槽部位的冲刷,整个河床淤积面积占比27.45%,冲刷面积占比72.55%,河道净冲淤量-17 439.33万m~3,河床平均下降2.74 m。在此基础上,提出了守护、导流等工程和非工程措施相结合的方式,以维护乌龙江现有河势格局与稳定,减缓河床下切态势,保障河道两岸现有堤防及护岸工程安全,实现乌龙江河道安全生态治理。