基于生态径流指标的黄河上游贵德站水文情势变化研究

黄河上游不同时间尺度的生态水文情势变化程度是研究黄河治理方略、重要水利工程布局及联合调度管理的前提和基础。为此，提出了基于流量过程线的月、季、年3种时间尺度的生态盈余和生态赤字计算方法，并评估了各时间尺度的生态风险，形成了一套多时间尺度的河流生态水文情势变化评估方法。将其用于黄河上游贵德站，评估了龙羊峡水库在建库前后的生态水文情势变化。结果表明：该计算方法克服了通过月累加计算季、年尺度生态风险不真实的问题，贵德站9月和夏季的生态径流指标变化明显，9月的生态赤字相比建库前增大了537.3%,夏季的生态赤字增大了412.8%,建议河流管理部门重点关注这两个时段的水文情势变化，有针对性地采取生态调度措施。     

黄河中下游“五库联调”在2021年秋汛洪水中的防洪作用浅析

2021年秋汛期间,黄河干支流暴雨频发,3场编号洪水接踵而至,汛情历史罕见。从雨情、水情、汛情以及水库调度的角度总结该次秋汛的特点,并查证列举历史秋汛洪水用以对比。围绕黄河3场编号洪水,通过分析调度过程中三门峡、小浪底、陆浑、故县和河口村水库的出入库流量及水位变化,计算得出“五库联调”在3场洪水中的削峰率分别为49.29%、46.10%、47.84%;滞洪作用对比,小浪底>三门峡>故县>陆浑>河口村。分析认为黄河下游局部河道平滩流量不足5 000 m3/s是制约水库调度和下游防洪安全的关键因素,提出提高下游河道卡口段行洪能力从而扩大梯级水库群调度空间的建议。     

黄河干支流骨干枢纽群对水沙过程的调控效应

以分析黄河干流龙羊峡、刘家峡、三门峡以及小浪底4座典型水库不同运行时段径流与泥沙变化为基础,从单个水利工程与水利工程群组两个维度对黄河水沙过程的调控效应进行探析。结果表明：单个水库的调节作用使年际间径流变化更加均匀,且龙羊峡的出库流量频率向低流量过程单极化发展,小浪底的出库流量频率向两极化方向发展;小浪底水库拦沙初期发挥了“拦粗排细”作用,在拦沙后期该效果有所减弱;相比单一水库,水库群组使得下游河道年际间来水量更加均匀,进一步增大了水库排沙比,但水库“拦粗排细”的级配调整功能因三门峡运用方式的特殊性而有所减弱。研究结果对丰富黄河流域水沙调控理论,指导黄河水沙调控工程实践具有借鉴意义。     

近70年黄河宁夏河段干支流水沙变化规律

根据黄河宁夏河段干支流的水沙实测资料,采用变异系数、Mann-Kendall检验法和小波分析法,从水沙量的年际变幅、变化趋势、突变特性和周期波动等方面分析黄河宁夏河段水沙变化的规律,为河段治理和工程布局提供依据。黄河宁夏河段年输沙量的年际变化程度大于年径流量,支流的年来水来沙量年际变化程度大于干流。干流的年水沙量呈显著下降趋势,年径流量突变点为1986年,支流各站的年径流量和年输沙量则处于增加趋势。泉眼山站的年径流量突变点为1993年、2003年和2012年,干支流年径流量的突变与水库的调蓄有关。宁夏河段干支流年径流量和年输沙量的周期变化具有相似性和差异性,这说明宁夏河段水沙变化具有相关性,同时也反映了水沙异源的特性。     

河道整治工程对游荡型河道断面形态的影响

基于1960—2014年黄河下游游荡型河道整治工程修建情况和实测流量及断面地形资料,分析各时期工程密度和在同流量条件下断面形态（河宽、水深、河相系数）的变化情况,结果表明：黄河下游游荡型河道整治工程的修建有效改善了河道断面形态,在河道整治工程密度较小时不能有效控制河势,整治工程对河道断面形态影响较小;随着河道整治工程密度的增大,在同流量条件下河宽减小,水深增大,河相系数减小,河道断面形态向窄深方向发展,可见河道整治工程在达到一定密度时对河道断面形态有明显的改善作用,在一定程度上限制河段的游荡特性,起到了稳定主流、控制河势的作用。     

游荡型河道河势突变调整的内涵与研究方法

游荡型河道河势演变不仅包含渐变过程,也包含突变过程。河势突变是指游荡型河道局部或整体河势在短时间内发生大幅度的调整。河势突变给河流防洪、供水安全及河流治理带来了重大挑战。如果在某些情况下对河势突变适当加以利用,可有效提高河道整治工程的控导能力,增强河势稳定性。从游荡型河道河势突变调整的现实意义、内涵和研究方法等方面评述其研究进展,指出现有研究存在的不足,并提出未来开展河势突变研究需要重点关注的问题,为下一步深入系统开展游荡型河道河势突变研究指明方向。     

黄河水沙调度效果与未来下游滩槽综合治理思路

下游滩槽综合治理是黄河综合治理实践中存在的突出问题之一.在分析近期黄河流域水沙情势的基础上,采用实测资料系统分析了黄河水沙调度效果,并提出了未来黄河下游滩槽综合治理思路.研究表明:近期黄河流域水量偏多,编号洪水出现频次增加,通过水库群联合调控保障下游防洪安全势在必行;黄河水沙调度在调节洪水流量过程、库区排沙以及减少下游...     

基于SA-NSGA-Ⅱ算法的水库多目标优化调度研究

针对带精英策略的快速非支配排序遗传算法NSGA-II求解多目标优化问题时存在局部搜索能力较差的缺陷,提出一种基于逐次逼近方法改进的快速非支配排序遗传算法(SA-NSGA-Ⅱ),该算法通过不断调整搜索空间来减小不可行域和支配解占比,从而增强局部搜索能力,快速逼近Pareto真实前沿。以平均出力最大和下游河道适宜生态流量改变度最小为目标,建立小浪底水库多目标优化调度模型,分别采用SA-NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅱ求解模型并比较优化效果。结果表明,在两种算法求解模型生成的混合Pareto前沿中,SA-NSGA-Ⅱ、NSGA-Ⅱ所生成的Pareto前沿点分别占比80.45%、19.55%;SA-NSGA-Ⅱ、NSGA-Ⅱ生成的Pareto前沿中,分别有86.90%、52.67%的点处于非支配地位,且SA-NSGA-Ⅱ较NSGA-Ⅱ的算法运算时间减少了15.32%。因此,在相同初始条件下,SA-NSGA-Ⅱ的优化效果优于NSGA-Ⅱ,验证了SA-NSGA-Ⅱ在水库多目标优化调度中的适用性。     

黄河下游宽滩区土地利用格局时空演变及影响因素

以兼具防洪安全和百姓安居双重功能的黄河下游宽滩区为研究对象,利用变化动态度、转移矩阵、迁移轨 迹图、Logistic 回归模型等方法,分析 1980—2020 年黄河下游宽滩区土地利用时空演变特征及迁移轨迹,探讨影 响土地利用变化的主要因素。结果表明：耕地、水域和建设用地是黄河下游宽滩区的主要土地利用类型,其中建 设用地聚集于连续的、成片的大滩区;1980—2020 年耕地面积呈持续增大趋势,水域呈持续减小趋势,建设用地 基本维持稳定;1990—2000 年是变化最剧烈的时期,主要是耕地面积的大幅增加以及水域面积的大幅减小;2000 年以前主要是水域转化为耕地,2000 年以后耕地（128.71?km 2）与建设用地（129.61?km 2）的相互转化占据主导;有别 于其他区域（流域）,影响黄河下游宽滩区土地利用变化的主要因素是河道工程、滩区规模以及政策法规等。未来 需基于滩区自然禀赋和河道整治情况,探索土地分类管理和用途管制制度,推动黄河下游宽滩区土地合理利用与 可持续发展。     

下卧低压长距离输水隧洞水力特性数值模拟及方案比选

长距离输水隧洞线路布置过程中时常遇到缺陷性地层等影响工程安全的不利因素,下卧低压布置法是解决这类问题的一种较优的处置手段。依托某下卧低压长距离输水工程,选取箱涵、分水口、下卧低压洞进出口竖井、下卧低压洞段和部分明流洞段作为研究段,建立三维数值模型,采用RNG k-ε双方程紊流模型结合VOF法开展数值模拟计算,研究下卧低压长距离输水隧洞沿程水力特性分布及变化规律,进行不同隧洞方案比选。研究表明：不同工况下下卧低压隧洞各部位水流衔接均相对平顺,没有出现明满流交替现象,下卧低压洞进出口竖井内的流速分布较为复杂;随着进口竖井直径的增大,隧洞内水气及水面线分布情况变化不大,进口竖井内流速梯度有所降低,出口竖井流速分布变化不大,研究成果可为下卧低压长距离输水隧洞的方案设计提供参考。