不同治理模式下黄河下游水沙运行机制研究——“黄河下游滩区生态再造与治理研究”之二

通过建立黄河下游花园口至艾山河段二维水沙模型,采用实测资料分析和模型计算等多种手段研究黄河下游水沙运行机制。黄河下游宽河段以艾山为卡口形成平原水库,当发生漫滩洪水时,水流进入滩区,泥沙大量落淤,而后清水退入主槽,既减轻主槽淤积甚至产生"淤滩刷槽"效果,又减少了艾山以下窄河段的洪峰流量和泥沙淤积,是黄河下游防洪减淤体系的重要组成部分。受滩区人类活动和来水来沙等因素影响,现状河道存在漫滩水流顶冲堤防、顺堤行洪以及滩槽水沙交换不畅等问题,中小洪水期间河道淤积的泥沙90%以上分布在主槽和嫩滩,即使大洪水期间滩区构筑物影响减弱,仍有约50%淤积量分布在嫩滩;滩区防护堤方案缩窄了河道,客观上减少下游河道淤积7%~30%,但是加大了大洪水期间嫩滩淤积量;生态治理方案实施"高滩"淤筑和"二滩"再造,消除了"二级悬河"和滩槽横向倒比降,实现了洪水自然漫滩,减少下游河道淤积20%~50%,嫩滩淤积减少幅度更大,有利于遏制"二级悬河"形成。     

黄河下游水沙演进与洪水风险评估耦合模型

黄河泥沙主要来源于中游,而水沙灾害在下游最为严重,导致黄河下游河道治理与滩区发展矛盾十分突出。为此,构建了黄河下游水沙演进与洪水风险评估的耦合模型,包括长河段水沙演进的一维模型与局部河段二维水沙演进及洪水风险评估模型。对一维模型,嵌入改进后的动床阻力与水流挟沙力计算公式;对二维模型,采用无结构三角网格,能精确反映主槽及滩区的不规则边界,同时采用有限体积法求解水沙耦合控制方程,并嵌入滩区洪水风险评估模块。采用2017年低含沙洪水过程与2004年高含沙洪水过程分别对不同模块进行了验证。最后采用该耦合模型计算了1958型极端洪水过程中长河段及重点河段的水沙输移过程,并开展了不同治理模式下的滩区洪水风险评估。计算结果表明：1)在当前黄河下游河床边界条件下,洪峰沿程衰减较快。其中夹河滩至高村河段几乎全部漫滩,漫滩历时较长,平均为140 h,漫溢系数平均为1.5,是下游漫滩最严重的河段;2)在现状边界条件下,群众及农作物等受淹对象处于高风险区(风险等级大于0.85)的面积均最大。在防护堤模式下,群众处于高风险区的面积很小,占比仅为23%,但农作物处于高风险的面积较大。在三滩分治模式下,房屋及农作物...     

超声波对氯代1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体合成的强化

采用超声波辅助加热回流的方法合成了氯代1–烯丙基–3–甲基咪唑离子液体([AMIM]Cl),并对其进行了紫外光谱(UV)和傅利叶红外光谱(FT–IR)表征。考察了反应物摩尔比、反应时间和超声波功率对离子液体的收率和纯度的影响,探讨了超声波对合成反应的强化效应。实验结果表明超声波能强化[AMIM]Cl的合成,明显缩短合成时间,且其强化效应受反应物摩尔比的影响较小,而与超声波功率紧密相关。[AMIM]Cl适宜的合成条件为反应温度50℃、反应时间2h、氯丙烯与1–甲基咪唑的摩尔比1.4、超声波功率100W,此时离子液体的收率和纯度分别为94.4%和99.2%。     

宁夏黄河干流床沙组成与河势变化的相关性研究

根据宁夏黄河干流床沙取样资料分析,卫宁段及青铜峡至仁存渡分汊型河段为卵砾石河床,粒径d20.0 mm的卵石或碎石占全沙的百分数为80.9%~27.9%,呈沿程递减的趋势;仁存渡至石嘴山上段为过渡型河段,下段为游荡型河段,由粒径d1.0 mm的砂壤土及黏土组成,其中粒径为0.005 mmd1.0 mm范围的泥沙占全沙的百分数为72.0%~92.6%,呈沿程增加的趋势。研究了床沙组成与河势变化的相关性,提出河势变化除与来水来沙条件、河道比降、河道工程、天然节点等因素有关外,还与床沙组成密切相关。     

基于黄河中游水库群调控的下游河道输沙能力分析

充分挖掘黄河中游水库群调控作用潜力，提高黄河下游河道的输沙能力，对黄河下游河道与滩区治理具有重要指导意义。通过实测资料分析、数学模型计算等方法，计算不同水沙条件下优化现状水库群调控方式对黄河下游河道输沙能力的影响，进一步分析古贤、东庄水库投入运行后黄河下游河道输沙能力的变化。结果表明：优化现状水库群调控方式，水库增加泄放较大含沙量的水流过程，可提高下游河道输沙能力10%～12%;古贤、东庄水库投入运行后拦沙期内进入下游河道的沙量和输沙入海量减少，正常运用期可进一步提高输沙能力11%～12%。     

新时期黄河调水调沙思考与建议

黄河调水调沙连续开展二十余年，是协调黄河水沙关系行之有效的措施，在减淤、塑槽、生态等方面发挥了显著效益。但新时期黄河水沙情势异变，水库及河道边界条件也发生调整，调水调沙面临冲刷效率下降和后续动力不足两个突出问题。为适应新时期新形势变化，有必要对调水调沙进行优化创新，以更好地发挥其长期综合效益。采用实测资料分析的方法，结合工程实际调度经验，提出基于现状水沙调控工程体系优化调水调沙的措施，包括小浪底水库多排沙提供沙源以及挖掘干流水库群潜力为调水调沙补充后续水流动力。从保障黄河长久安澜的角度，提出完善调水调沙的建议：一是加快推动骨干工程建设，完善水沙调控体系；二是积极创新调水调沙运用模式，动态优化调控指标。上述工程措施和非工程措施的结合，可有效解决黄河泥沙治理难题。