黄河下游河道平滩流量与造床流量的变化过程研究

采用黄河下游各水文站1950-2003年实测资料,系统分析了过去50多年间黄河下游平滩流量和造床流量的变化过程及其与花园口来水量的响应关系,分析表明在过去50多年间黄河下游平滩流量和造床流量总体上呈逐渐减小的趋势,其数值随花园口来水量的丰枯而变化,花园口来水量大,造床流量就大,造床能力就强,塑造的主河槽的平滩流量也大。文中给出了平滩流量与造床流量的响应关系,通过造床流量和平滩流量的比较,指出黄河下游造床流量小于平滩流量,过去50多年间水流塑造河床的能力小于主河槽当时的过流能力,黄河下游主河槽萎缩是河道演变响应来水变化的必然结果。研究结果进一步表明,通过小浪底水库调整进入下游的来水过程,增大河道的造床流量,进而增大河道的过洪能力是治理河道萎缩的重要措施之一。     

黄河下游水沙复杂变化与河床调整的关系

冲积河流具有自动调整的功能，针对不同的来水来沙和边界条件，河流会作出相应的调整。1986年以来黄河下游水沙呈现有效造床洪水峰值减小且出现频率下降，枯水历时大幅度增加和小流量对河道的造床作用加强等特点。本文通过分析黄河水沙变化特性，探讨了河床沉积与形态调整的变化。研究表明，黄河下游河道的冲淤特性与不同时期年均来沙系数具有较好的相关关系，当年均来沙系数小于0.015时，下游河道处于不淤的临界状态。通过小浪底水库调控水沙过程，保证一定规模的造床流量，对于塑造黄河下游合理的滩槽结构是非常重要的。     

黄河上游宁蒙河段造床流量分析

本文介绍了黄河宁蒙河段河道特征及其冲淤情况,阐述了造床流量的基本概念及其计算方法,利用宁蒙河段沿程几个水文站的实测资料分析计算了各断面的造床流量,初步分析了用造床流量冲刷宁蒙河道的可能性,研究宁蒙河段造床流量对于利用水库调节水沙过程塑造合理河床形态,进行河道防治具有一定的理论意义和应用价值。     

提高黄河下游河道输沙能力的途径探讨

阐述了水流功率原理与输沙机理并导出其公式,结合黄河多沙的特点,认为:1以临界水流功率对应的临界流量与来沙系数临界值来协调水沙关系,可提高黄河下游河道输沙能力并多输沙入海;2在现状河道边界条件下,选择利津断面流量为2 200~3 200 m3/s作为临界水流功率对应的临界流量较为合适,判断下游河道冲淤基本平衡的临界值则取场次洪水来沙系数为0.018 kg·s/m6;3为增大下游河道输沙的水流功率,水库排沙期应尽量使利津站与花园口站平均流量之比大于0.85,并相机利用东平湖向黄河补水。     

黄河下游河道造床流量的计算方法

本文对已有造床流量的研究现状进行了评述和论证，在此基础上，提出了适用于确定黄河下游河道造床流量的修正途径，并对黄河下游河道造床流量进行了分析，所得结果可供河道整治工程规划设计时参考使用。     

江湖水沙输移与长江中下游造床流量的关系

长江中游江湖系统滞洪沉沙作用对干流造床流量会产生一定影响。针对该问题,选取枝城至大通为研究河段,以1953年至三峡水库蓄水前水沙资料和2002年河道地形资料,采用多种方法估算了长江中下游造床流量,分析了江湖水沙输移对受分流、汇流影响河段内造床流量的影响机制。分析结果表明:城陵矶以上为分流沉沙区,中水和洪水流量概率密度存在微弱转折,当枝城流量大于35 000～40 000 m3/s的临界范围时,干流河道呈淤积状态;城陵矶以下为汇流稀释区,中洪水流量概率密度呈分段幂函数分布,流量超过40 000 m3/s左右的临界范围时,流量-含沙量关系由正相关转为负相关。城陵矶以上的造床流量在28 000～35 000 m3/s范围,为沿程减小;城陵矶以下在36 000～44 000 m3/s范围,为沿程增大。荆江河段内,枝城来水来沙是决定造床流量的主要因素,分流分沙关系为次要因素,流量概率与流量-含沙量关系均会影响造床流量。在城陵矶以下,造床流量主要受中洪水流量概率分布影响,江湖系统调蓄洪水作用是影响造床流量的重要因素,沿程汇流对造床流量影响较小。三峡水库运行后,坝下游中洪水频率、水沙搭配关系均发生调整,但河床再造过程中,上述主要影响因素及其主次关系无变化。     

三门峡水库蓄清排浑运用的启示

从三门峡水库蓄清排浑运用以来对澶关河床高程及下游河道的冲淤影响分析中表明,水库汛期泄量是控制潼关河床高程的主要条件,当泄量达到天然河道的造床流量时,潼关河床高程才能维持稳定,否则,将自动调整,以适应于来水来沙条件与水库泄流规模的关系。水库进行调水调沙运用,加大水库的排沙流量,可以增加下游河道的平滩流量和输沙能力,减轻下游河道淤积,因而在多沙河流上修建水库,需要一定的泄流规模和调沙库容,合理调节水沙,才可以维持水库长期使用。     

黄河水沙关系协调度与骨干水库的调节作用

提出了水沙关系协调度的概念,认为黄河协调的水沙关系是指长时段内维持下游河道(主槽)不淤或微淤的水沙搭配过程。黄河下游冲淤平衡临界来沙系数是0.01 kg·s/m6,采用来沙系数和冲淤平衡临界来沙系数相对关系建立了黄河水沙关系协调度表达式。当水沙关系协调度大于1,说明某断面来沙系数大于河道冲淤平衡临界来沙系数,河道呈现淤积状态,水沙关系不协调;反之,当水沙关系协调度小于1,说明水沙关系协调,且数值越小说明协调程度越高。小浪底水库拦沙和调水调沙提高了水沙关系协调程度,减轻了下游河道淤积,但是小浪底水库拦沙库容淤满后,黄河下游的水沙关系会变为不协调,河道仍将处于淤积状态。     

“黄河下游河道演变基本规律”研究综述

阐明了三门峡水库不同运用方式和出库水沙过程条件下各业径组泥沙在黄河下游河道纵向调整规律，提出主含沙洪水期宽浅河道的河床演变模型，并阐述了含含沙水流输送过程中水位急剧变化，汉量沿程增大异常现象产生的机理，分析了１８５５年黄河改走现河道１００我年来下淳河道纵剖面发育过程，指出上前下游河道尚未达到均衡纵剖面，人类活动造砀 水沙减少及其过程变化引起了河道萎缩，系统分析了干流水库调节水沙对其下游河道的影响，     

三门峡水库控制运用对下游河道的调整作用

本文分析了三门峡水库控制运用以来的来水来沙条件及水库的调水调沙作用。初步探讨了水库调水调沙对黄河下游河道的造床流量、冲淤变化和纵比降的调整作用。最后,粗估了调节水沙过程对艾山以下河道的冲淤影响。     

黄河下游造床流量的变化及其对河槽的影响

本文通过计算黄河下游的第一造床流量和第二造床流量，分析了黄河下游河槽的萎缩过程。第一造床流量与年水沙量的关系分析表明，黄河下游的深槽平浅滩流量700～1000m3/s是相对稳定的，恒定流的平衡输沙能力约为18～21kg/m3。通过小浪底水库拦粗排细年平均拦沙约3亿t，并在汛期强化调水调沙运用，基本可以控制黄河下游河槽的淤积萎缩。第二造床流量和平滩流量的关系分析表明黄河下游恢复和维持平滩流量约4000m3/s的中水河槽是比较合理的。根据小浪底水库调水调沙运用状况，提出了恢复和维持黄河下游稳定中水河槽的措施，并探讨了强化小浪底水库调水调沙运用的方案。     

黄河下游河道断面形态参数变化与主河槽萎缩趋势分析

采用时间序列分析法对黄河下游河道断面形态参数变化趋势及其变异点进行了分析。结果表明从20世纪50年代以来，特别是90年代以来黄河下游花园口站、高村站、艾山站和利津站断面形态参数发生了趋势性变化，主河槽变化的最显著特征就是断面平滩流量下降，相应的平滩面积、平滩河宽、平均水深、最大水深均出现不同程度的减小，平滩宽深比增大。变异点分析表明黄河下游河道主河槽总体上在1970—1975年开始萎缩，1990年以后进入严重萎缩期。     

黄河下游河道萎缩致灾机理探讨

本文基于水力学原理，结合实体模型试验及原型实测资料分析，探讨了黄河下游河道萎缩的概念、致灾效应和致灾机理。分析表明，河道萎缩是造床过程中河道排洪输沙功能衰退的一种演变现象，其致灾效应是使洪水涨率增大，同流量下洪水水位不断抬升。致灾的现象主要表现在畸型河势增加、工程险情增多、直接造成工程损失及滩区经济损失等。试验研究揭示，主河槽宽度缩窄造成洪水水位涨幅增大，河底平均高程抬升和过水断面面积减小造成洪水水位起涨的基准面抬升是河道萎缩致灾的主要原因。河道萎缩致灾效应的大小与萎缩模式有关，其中以“集中淤槽”模式所形成的致灾效应尤为明显。     

黄河下游河道萎缩过程中输沙能力的调整

依据河床演变学原理,根据定位观测资料分析,结合河工动床模型试验,探讨了黄河下游河道萎缩过程中的输沙能力调整关系。研究表明:黄河下游河道主河槽的输沙能力调整趋势取决于河道的萎缩模式;主河槽水流挟沙力与河槽形态的关系仍然符合一般意义下的河床过程规律;河道萎缩后,河道的排沙比减小,但排沙比与河道萎缩模式无关;河道萎缩是可以逆转的。     

黄河下游河道断面形态参数变化与主河槽萎缩趋势分析

本文采用时间序列分析的方法对黄河下游河道断面形态参数变化趋势及其变异点进行了分析，分析结果表明从20世纪50年代以来，断面形态参数发生了趋势性变化，特别是90年代以来各站平滩流量和平滩面积均有显著的下降趋势，花园口站、高村站和利津站平滩河宽出现了显著下降趋势，花园口站、艾山站平均水深显著下降，高村站和艾山站的平滩水位显著抬高，艾山站的宽深比也有显著增大的趋势。黄河下游河道主河槽萎缩的最显著特征就是断面平滩流量和平滩面积的显著下降，相应的平滩河宽、平均水深、最大水深出现不同程度的下降，另外可能还伴随着平滩水位和断面宽深比的上升。黄河下游河道主河槽在70年代开始初步萎缩，90年代以后进入严重萎缩期。     

黄河下游河道萎缩的特点及其水文学背景

通过分析黄河下游1986年以来实测资料，探讨了黄河下游1986—1999年水文系列的特点和河道萎缩的特点，指出了上世纪80年代后期以来河道萎缩使河道泄流排沙能力降低，洪水位抬高，威胁堤防安全，河道萎缩还关系到流域的开发和水资源的利用。本文还分析了河道萎缩与水沙特征的关系及河道萎缩的形成条件，并提出了判别形成河道萎缩的水沙关系。     

黄河下游典型河段滩槽分界二维洪水数值模拟

采用平面二维水沙数学模型,在黄河下游河道现存生产堤条件下,针对典型洪水进行洪水模拟计算研究。通过对黄河下游典型河段的洪水数值模拟,分析研究该区域洪水演进、漫滩及河势变化状况、滩槽流速分布及单宽流量分布,给出滩槽分流比及滩区不同程度的淹没范围。这一研究对于明确滩槽范围、为滩区受洪水灾害补偿提供明确范围、为滩区发展创造良好环境及维持黄河健康生命具有非常重要的意义。     

黄河水沙变化与下游河道改造

20世纪80年代中期以来,进入黄河的水沙量及其过程发生了重大变化,潼关水文站水量和输沙量大幅下降,已由1919~1959年期间的平均水量426亿m3/年、输沙量16亿t/年下降到2000~2012年的231亿m3/年和2.76亿t/年,随着黄河上中游水土保持和生态建设的持续开展,预计未来50~100年潼关站年平均水量和输沙量将逐步稳定在210亿m3/年左右和3亿t/年左右。水沙变化关系到治黄方略的制定,关系到黄河的长治久安。为了顺应黄河水沙的变化,确保黄河防洪安全,实现下游河道不改道、河床不抬高的治理目标,本文提出了新的水沙条件下黄河下游河道治理的总体思路是:改造河道、解放滩区。具体措施包括:稳定主槽、缩窄河道、完建堤防、治理悬河、滩区分类。建议深入研究下游河道改造的方案与河道缩窄的可行性及其影响,为黄河下游河道改造提供科技支撑。     

黄河下游河槽萎缩与防洪

河道的形态是在一定边界条件下来水来沙过程长期塑造的结果，通过定性分析探讨了河道滩槽结构形成的机理，证明了天然河流中滩槽稳定结构是洪水与枯水长期作用的动态平衡结果，来水来沙条件的趋势性改变将导致滩槽结构的改变，在一定条件下甚至出现无明显主槽的局面，一些季节性河流的例子进一步证实了这种推论，从黄河下游这些年河床变化的特征分析，如不能有效改变长期断流和主槽泥沙淤积状况，大堤约束较小的河南河段也有向无明显主槽的完全游荡性河流变化的趋势，顺堤行洪，大堤偎水的频率将大大增加，从防洪减灾角度出发，提出了黄河下游今后河道治理可能主要在于来水来源的合理调度，河道河势控制工程的管理和滩区防洪减灾软环境的建设等几个方面。