黄河下游花园口-高村河段泥沙时空分布及地貌演变

小浪底水库投入运行以后,黄河下游河道地貌发生巨大变化,滩区治理面临土地保护与开发利用之间的矛盾。本文基于地形空间插值与实测资料研究了花园口-高村宽滩游荡型河段在2000—2017年间的泥沙分布特征及滩区地貌演变情况,并提出滩区改造方案。研究发现,由于小浪底水库拦沙作用,长期低含沙水流下泄导致河床形态调整加剧,主槽冲刷明显,洪水漫滩几率降低;下游河道生产堤及控导工程的修建,加上土地开发利用及其他人为活动影响,滩区逐渐从沉积模式转为侵蚀模式;花园口-高村河段在2000—2017年累计侵蚀11.373亿m~3,其中滩地侵蚀约2.145亿m~3。为了沿黄经济带发展与滩区生态建设,有必要采用机械放淤、填方再造等手段对下游滩区进行分区改造,优化土地资源利用。     

黄河下游右岸堤防典型段溃决过程研究

结合历史溃口、河防工程、河势影响和社会经济生态影响等情况,选择高村和胡家岸作为黄河下游堤防右岸典型段溃口位置,建立平面二维溃堤模型,对溃口溃决过程进行模拟,分别采用高村和艾山水文站1982年型近1 000 a一遇洪水过程作为进口流量,对典型河段溃堤过程中洪水演进、溃口冲深和展宽、横断面发展等进行分析,重点研究了溃口口门发展过程及分洪流量过程。计算结果表明:高村、胡家岸溃口最终宽度分别为900、720 m,分流比分布分别经过2、3 d之后达到稳定,为80%和75%。     

黄河调水调沙有关问题的探讨

总结了小浪底水库运用以来黄河调水调沙取得的重要成果;从小浪底水库拦沙运用变化及黄河下游河道冲淤变化两方面分析了当前小浪底水库调水调沙的运用条件;提出了今后黄河调水调沙应当关注的一些问题,如水库汛限水位、调水调沙调控指标、调水调沙运用思路等.     

基于演化算法的非恒定水沙过程概化技术

将非恒定水沙过程概化为梯级恒定的水沙过程是进行长系列的河床冲淤变形计算时,为减小计算工作量常用的处理方法.水沙过程概化是保证数模计算精度的一个关键环节,但是目前的概化方法多以人工概化为主,带有较大的主观性.基于演化算法(也称遗传算法)的思想,提出了新的概化方法,并基于RSS河流数值模拟系统中的平面二维水沙数学模型探讨该方法在河流数值模拟中的应用.     

引水引沙对黄河宁蒙河段冲淤的影响

采用实测资料分析和数学模型计算等手段分析了引水引沙对宁蒙河段淤积的影响.结果表明:引水引沙只是影响宁蒙河道淤积的一个因素,且不是控制性因素;在所选的计算条件下,引水引沙年均增淤量为0.072亿t,其中1986年以前年均增淤量为0.093亿t,1986年以后年均增淤量为0.054亿t.     

黄河宁蒙河段冲淤时空分布特征与淤积原因

在补充完善水沙、观测断面等资料的基础上,采用沙量平衡法和断面法分析计算了1960年以来宁蒙河段的泥沙冲淤量,两种方法计算结果接近、各有特点,可互为补充使用。分析冲淤量时间分布特征表明,不同时期年内的冲淤分配特征不同,1987年以来宁蒙河段泥沙淤积加重,且淤积加重主要集中在汛期和小于0.1 mm的各粒径组泥沙,大于0.1 mm的粗泥沙淤积量有所减少。分析冲淤量空间分布结果表明,宁蒙河段淤积主要发生在内蒙古三湖河口至头道拐河段和巴彦高勒至三湖河口河段,1987年以来以河槽淤积为主,横断面萎缩。根据宁蒙河段水沙来源情况,从多个方面分析宁蒙河段淤积变化原因表明,干流水沙条件变化尤其是龙刘水库联合运用对干流水沙条件的显著改变,包括减少了汛期水量以及大流量过程,是导致宁蒙河段淤积加重的主要原因。     

旁侧入流对绕体流动与河床冲淤变形的影响

采用复合模型技术,以南水北调中线穿七里河倒虹吸工程为例,研究了旁侧入流对绕体流动特性与河床冲淤变形的影响。研究成果表明：工程实施后,如无旁侧入流,裹头上游水位将有所壅高,流速略有降低,工程断面流速有所增加;增加旁侧入流后,受旁侧入流顶托作用,裹头上游的水位壅高值将显著增加,工程附近局部区域内流速也将发生较大的变化。同时考虑旁侧入流与来流非恒定效应的冲刷试验成果表明：裹头附近的河床冲刷深度在涨水期持续增加,并在洪峰时刻附近达到最大值,但在退水期则略有回淤,相对回淤高度与洪水峰型系数有关,峰型系数越大,相对回淤高度也越大。     

河岸陡峭度对冲积河流平衡河道形态的影响

河岸抗冲性对河流横断面形态影响显著。以水力半径分割方法为基础，采用等腰梯形过水断面，以河岸陡峭度代表河岸的抗冲性，利用变分方法研究冲积河流达到平衡状态时，河岸抗冲性对河道横断面形态以及输沙能力的影响。研究结果表明：河岸陡峭程度减缓时，平衡河道形态变得宽浅，相反变得窄深；河岸陡峭度变化对水力几何形态关系式中的相关变量指数几乎没有影响，仅仅影响水力几何形态关系式中的系数。随着河岸陡峭度增加，河流达到平衡状态时横断面形态变得窄深，河道最大输沙率增大。     

河道推移质最大输沙能力影响因素敏感性分析

河道推移质最大输沙能力受到水动力和河道边界多因素的共同影响。采用水力半径分割方法，以河岸坡角为θ的等腰梯形为过水断面，λ为河岸与河底的相对糙率，d₅₀为床沙中值粒径，n_b为河底糙率系数，Q为流量，S为比降，利用变分方法解析各因子对河道的推移质最大输沙能力和相应最优河道形态的影响程度。结果表明：河道推移质最大输沙率随着λ的增大而增大，随着θ的增大而减小，即河岸糙率的相对增大或河岸坡度的减小都会提升最大输沙能力；流量Q、比降S的增大，均可提升最大输沙能力；河底糙率系数n_b减小、流量维持不变将会降低最大输沙能力，床沙中值粒径d₅₀减小则会提升最大输沙能力；既不特别宽浅又不特别窄深的河道具有最大的推移质输沙能力。