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。     

黄河上游巴彦高勒至头道拐河段输沙优化调控研究

近年来黄河上游宁蒙河段主槽淤积,中小流量下水位明显抬高,洪涝灾害频发。通过建立黄河上游巴彦高勒到头道拐河段水沙数学模型,研究了不同水沙条件下该河段的累计排沙比和累计冲淤量,得到了来水来沙条件与输沙效果的相关关系,计算不同流量下优化输沙的临界含沙量。在此基础上,提出了河道输沙效率指标,得到了适合巴彦高勒至头道拐河段输沙的洪水流量与洪水冲沙历时。研究结果表明,巴彦高勒到头道拐河段水库调节宜采用10天作为冲刷的单位时间,即每次冲刷时间控制为10天,汛期采用多次冲刷,河道输沙效果较好。     

黄河内蒙古河段河床演变特征分析

针对近年来黄河内蒙古河段河槽淤积萎缩严重,防洪、防凌形势严峻的状况,从不同方面综合分析了巴彦高勒-头道拐河段河床冲淤演变特征.通过同流量水位变化分析了不同时期、不同水沙条件下各河段主槽冲淤变化,总体具有汛期冲刷非汛期淤积的特点,而汛期冲淤变化取决于洪水期的变化;依据输沙量法分析了内蒙古河段冲淤变化特点,进一步指出了不同河段淤积的原因;从不同时段河床形态的调整,揭示了河床冲淤随水沙变化而调整的规律;指出了不利的水沙条件是内蒙古河段主槽淤积萎缩、排洪能力大幅度降低的根本原因.     

黄河下游河道治理三维数值模拟研究

本文采用三维水沙数学模型,根据不同重现期洪水的设计水沙条件,对黄河下游花园口至艾山河段的去生产堤方案和两道防线方案进行了模拟计算。重点关注了两种治理方案下不同场次洪水的演进过程、河道冲淤、输沙特性和典型滩区的分洪退水过程,模拟结果表明:与去生产堤方案相比,两道防线方案中的洪水演进过程因防护堤的运用方式而在不同场次洪水中差异明显;同时两道防线方案可有效地保护滩区,减缓滩区大规模的淹没,发挥防灾减灾的功效;此外,从输沙能力变化和冲淤分布比较来看,两道防线方案较去生产堤方案可提高河道的输沙能力,减少河道的淤积。     

黄河内蒙古河段2012年洪水前后河势演变

为了分析黄河内蒙古河段2012年大洪水前后河势的演变特征,采用洪水前、洪水期、洪水后的卫星遥感影像资料统计了洪水前后的主流摆幅和裁弯比,并结合巴彦高勒、三湖河口和头道拐的实测水流泥沙资料以及大断面资料分析了河道冲淤特征和典型断面变化特征。分析结果表明:河道主流摆幅具有逐渐增大趋势,至过渡段之后减小;与近期平均摆幅相比,游荡段和弯曲段明显减小,过渡段有所增加;游荡段最大摆幅为1240m,洪水过后仍有多处心滩发育,游荡特性未改变;过渡段和弯曲段河道发生5处裁弯,平均裁弯比为37%;大洪水作用下内蒙古河道具有上冲下淤的特点,接近冲淤平衡,河道断面主槽普遍冲刷下降。     

黄河宁蒙河段冲淤演变特点及趋势分析

通过分析黄河宁蒙河段冲淤演变及河槽过洪能力变化,进一步认识宁蒙河段冲淤演变规律,并根据下河沿水文站设计水沙条件,估算宁蒙河段2020年、2030年的冲淤变化趋势。分析表明:近期宁蒙河段输沙能力降低,巴彦高勒、三湖河口、昭君坟断面平滩流量呈减小趋势,河道淤积加重,支流淤堵干流情况加重。根据下河沿设计水沙条件推算头道拐水沙量以及区间引沙量,采用沙量平衡法,考虑区间支流来沙、区间风沙入黄情况,预估下河沿～头道拐冲淤量,2020年水平,宁蒙河段年均淤积0.78亿t;2030年水平,宁蒙河段年均淤积0.80亿t。     

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。     

黄河流域典型沙质河段冲淤量预估方法及应用

为扭转宁蒙河段水沙失衡趋势,合理分配输沙用水,提高河道排洪输沙效率,本文根据黄河流域典型沙质河段实测资料,依照河流动力学原理,通过引入水流挟沙力,建立了不同水沙条件下典型河段冲淤量预估方法。实测资料检验表明,该方法能够简便快速地根据进口断面洪水实测水沙因子,较好地预估下游河段的冲淤量。通过分析不同条件下预估冲淤量可以得出,在经历多年淤积而致主槽严重萎缩的情况下,内蒙古巴彦高勒-头道拐段以1 500 m3/s流量级冲刷河槽效率最高,建议在水库调节初期采用小流量多阶段冲刷的方式,达到重塑河槽的效果。根据不同的进口条件快捷估算河段冲淤量,能够为河流水沙过程调控以及河道整治规划提供技术支撑。     

黄河宁蒙河道水沙变化及冲淤特性

采用断面法对黄河宁蒙河段的冲淤量进行了计算,分析了该河段的水沙变化情况及冲淤特性。结果表明:宁夏河道多年来呈微淤状态;内蒙古巴彦高勒—浦滩拐河段1962—1982年、1982—1991年、1991—2000年、2000—2008年年均淤积量分别为-0.009亿、0.379亿、0.540亿、0.620亿t;内蒙古河道2000—2008年主槽淤积量占全断面淤积量的90.9%,造成平滩流量减小,严重威胁防凌、防洪安全。     

黄河下游游荡型河段洪水演进与河床变形过程的数值模拟

黄河下游游荡型河段的河床变形过程相当复杂，横向变形尤为突出，现有水沙数学模型一般仅能模拟河床纵向冲淤，不能模拟滩岸横向冲刷与崩塌，本文将平面二维水沙数学模型与粘性河岸冲刷的力学模型相结合，建立河床变形的平面二维混合模型。然后以黄河下游花园口至夹河滩的游荡型河段为例，采用该混合模型，首次较为全面地模拟了1982年汛期的洪水演进与河床变形过程。沿程最高水位、出口断面流量过程等计算值与实测值符合较好。计算结果还表现为大水时主槽冲刷，滩地淤积；小水时主槽淤积，滩地崩塌。该计算结果与游荡型河段的年内冲淤变化规律一致。     

黄河内蒙古段输沙用水量分析

根据1953-2004年黄河宁蒙河段下河沿、石嘴山、巴彦高勒、三湖河口、头道拐5个典型水文站的水沙资料,分别用榆沙量法、含沙量法及冲淤比修正法对内蒙古段的输沙用水量进行了计算,并对黄河内蒙古段各典型水文站汛期单位输沙用水量与汛期水沙条件的关系进行了分析.结果表明:1953-2004年内蒙古段各站全年、汛期输沙用水量均随时间呈明显的减小趋势,1987年后各站汛期输沙用水量已不足刘家峡水库运用前的50%,而非汛期输沙用水量随时间的变化较小;各站汛期单位输沙用水量与汛期平均流量、含沙量存在相关性较好的降幂级数关系;在汛期,若巴彦高勒-头道拐区间各站平均含沙量大于9 kg/m3、单位输沙用水量小于200 m3/t,则该河段均发生淤积;若含沙量小于4 kg/m3、单位输沙用水量大于400 m3/t,则该河段均发生冲刷;若含沙量为4～9 kg/m3、单位输沙用水量为100～400 m3/t,则该河段淤积比随汛期单位输沙用水量的增加而增大.     

基于系列水沙条件的黄河内蒙段河床演变试验研究

为了探讨系列径流泥沙过程对河床演变的累积效应,对黄河内蒙三湖河口-昭君坟河段,进行了5种不同系列年水沙过程的河床演变试验研究.规划整治工程方案因归顺河势,有效减少了主槽淤积;调水方案流量Q＜ 400m3/s出现几率低,有效减小了小水淤积.不同方案累积淤积量还与高含沙支流洪水的入汇几率有关,入汇次数多,淤积量大;同时也对模拟河段局部纵剖面演变有重要影响.当水沙系列过程使得小流量过程占优时,河相关系(√B)/H增大,平滩流量降低;数据分析表明汛期来沙系数S/Q与河相系数(√B)/H间存在对数型关联性,说明汛期水沙条件是影响河道断面形态的重要因素.     

黄河上游宁蒙河道冲淤变化分析

黄河上游来水沙地区分布不均匀，水沙异源。大型水库修库前，来沙多，宁蒙河道淤积，５０年代淤积尤为严重。青铜峡、刘家峡水库运用后，水库大量拦沙，宁蒙河道发生冲刷。龙羊峡，刘家峡水库联合运用后，汛期蓄水削峰，出库中小水流量历时加长，大流量出现机会大大减少，宁蒙河道重新调整，主要表现在；水流挟沙能力降低；河道淤积严重，水位升高，平滩流量减小；河势摆动加剧，滩岸坍塌严重；西柳沟高含沙洪水淤堵干流呈加重趋势。     

黄河下游洪峰流量对断面塑造作用的试验研究

根据泥沙动床模型试验结果,探讨了黄河下游不同洪水洪峰流量下断面的冲淤及形态响应、洪峰含沙量对河槽塑造过程中水流运动、泥沙冲淤、主槽形态及过流输沙能力影响等问题,研究结果表明,断面响应与洪峰流量大小、历时、来沙系数及初始断面形态有关,大漫滩与一般漫滩洪峰流量对断面塑造特性有明显的不同,弯顶断面和顺直断面具有不同的冲淤特性,研究得到大漫滩、一般漫滩及不漫滩洪峰流量下断面的响应模式,建立了典型断面形态参数对一般漫滩及不漫滩洪峰流量下水量、来沙系数参数响应的经验关系式.     

孔兑入汇角度对黄河内蒙古段河道冲淤的影响

选取黄河内蒙古河段典型支流毛不拉孔兑为研究对象,对其来水来沙特性进行了讨论。选取典型水沙过程,采用模型试验手段,在同样水沙条件下,分别模拟了孔兑水沙在现状条件和切滩导流条件下对干流河道冲淤变化的影响。结果表明:改变支流入汇角度能有效改善黄河下游干流河段局部淤堵的状况,但同时对下游河道的淤积影响范围也相应增大。     

黄河内蒙古段凌期槽蓄增量变化与影响因素

分析了黄河内蒙古河段凌期槽蓄增量的变化情况与影响因素,结果表明:刘家峡水库运用以来,内蒙古河段凌期槽蓄增量呈增大趋势,尤其是龙羊峡水库运用以来,槽蓄增量进一步增大;槽蓄增量的增加主要集中在巴彦高勒-头道拐河段;凌期径流量增大是槽蓄增量增大的主要原因,但龙羊峡水库运用以来槽蓄增量的增大还与河道淤积、过流能力减小有关;凌峰主要形成于巴彦高勒-头道拐之间,刘家峡水库运用以来槽蓄增量的增大对凌汛洪水影响明显,头道拐站凌汛洪水洪量和洪峰均不同程度增大;槽蓄增量的影响因素主要包括气温条件、径流条件及河道边界条件.     

1955-2014年黄河内蒙古河段水沙变化特征分析

深入剖析黄河内蒙古河段水沙变化特征是研究黄河治理方略、水沙资源配置及重要水利工程布局的前提和基础。为此,以1955-2014年黄河内蒙古河段3个主要水文控制站（巴彦高勒站、三湖河口站、头道拐站）长时序水沙数据为对象,采用水沙年内不均匀性、集中度及变化幅度等指标值,及Mann-Kendall趋势检验和小波分析法,深入探讨了内蒙古河段水沙年内分配与年际的变化特征。结果表明：黄河内蒙古河段水沙序列年内变化表现为输沙量的不均匀程度和集中度比径流量的大,各站径流量集中期多在8、9月,输沙量集中期基本全在8月;水沙序列年际变化表现为水沙量呈显著减少趋势,水沙序列具有多尺度振荡的特点,存在着年际尺度和年代际尺度的周期变化规律。