黄科院90年代泥沙研究进展

１　引言黄河水利委员会黄河水利科学研究院（简称黄科院）是以泥沙研究为中心的多学科、综合性水利科研机构。而泥沙问题是黄河治理中的重大难题，因此一直受到重视。特别是近１０年来，科研实力得到长足发展，在许多领域都有很大进展。在“八五”、“九五”期间，主持７个专题研究，其中“八五”国家重点科技攻关５个专题通过验收鉴定，一项达到国际领先水平；其余为国际先进水平，其中部分内容达到国际领先水平。参加国家自然科学基金重大及重点项目三项，承担课题三个；承担水利部和黄委会重大科技项目、横向生产项目和规划设计任务共３…     

东庄水库蓄清排浑运用对维持有效库容的作用

在设计水沙系列及拟定的运用方式下,通过实体模型试验研究了水库蓄清排浑运用条件下的水沙运动规律、排沙特性及库区纵横剖面形态和库区淤积量的变化过程。试验结果表明,系列年运用试验结束后,库区总淤积量为5.21亿m3,770m高程以下有效库容为10.24亿m3,占总库容的81.27%,说明蓄清排浑是东庄水库维持有效库容的有效运用方式之一。     

黄河西霞院水利枢纽泄水建筑物布置方案试验研究

通过物理模型试验，从库区淤积形态，库区河势，枢纽回水对小浪底水库电站尾水的影响，以及坝下出流对下游温孟滩河段河道整治工程的影响等方面对黄河西霞院水利枢纽泄水建筑物布置的合理性进行了初步分析论证，为西霞院水利枢纽总体布置的规划设计提供了科学依据。     

坡沟系统侵蚀产沙及其耦合关系研究

利用变坡度坡沟系统模型和人工模拟降雨试验,定量研究了不同降雨强度下的坡沟系统产流产沙过程,揭示了坡面沟道侵蚀产沙耦合特征。结果表明:坡沟系统累积径流量和累积产沙量与降雨时间呈显著的幂函数关系,随着降雨时间的增大而增大。梁峁坡面来水径流量与沟坡净侵蚀量之间呈幂函数关系,梁峁坡面来水含沙量与沟坡净侵蚀量之间呈反线性相关。从水力学角度对坡沟系统单位水流功率与单宽输沙率的关系进行了分析,得出试验条件下的临界单位水流功率值为0.0043m/s,输沙率随单位水流功率的增大而增大。     

护岸式透水桩坝缓流落淤效果及桩部冲刷过程

通过河工动床模型试验，结合理论分析，对护岸式透水桩坝应用于黄河的缓流落淤效果及桩柱附近局部冲刷过程进行了研究。认识到影响透水桩坝缓流落淤效果的因素、坝后滩地淤积形态及过程、透水桩坝坝前的局部冲刷过程及形态，以及桩柱坝后的冲刷形态。     

WEPP模型的侵蚀模块理论基础

WEPP模型是描述土壤水蚀物理过程的美国新一代水蚀预报模型，其中的侵蚀模块对于定量刻画黄土高原坡面侵蚀过程和建立以物理过程为基础的侵蚀预报模型具有重要的借鉴价值。WEPP坡面侵蚀模型将地表径流分为细沟流和细沟问径流，建立了计算土壤侵蚀及沉积净值的稳态空间变化泥沙平衡连续方程，并进一步外延和推出了随着空间位置不同而变化的方程基本参量、侵蚀参量标准化形式以及泥沙平衡方程通用表达式，可以较好地反映坡面侵蚀产沙时空分布。     

清涧河流域不同水土保持措施配置下蓄水拦沙效益分析

从分析清涧河流域不同年代水土保持措施配置人手，以蓄水拦沙效益为研究目标，探讨了水土保持措施优化配置问题。分析认为：水土保持措施配置与蓄水拦沙效益是密切相关的，淤地坝在水土保持措施配置中应占有合理比重，坡面治理措施配置中需进一步加大封禁治理比例。     

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。     

黄河下游游荡性河段清水下泄期河道断面形态的调整过程

为预测小浪底水库运用后下游河道断面形态调整趋势，以1960～1964年三门峡水库清水下泄期定位观测资料为基础，结合物理模型试验，研究了清水下泄过程中黄河下游游荡性典型河段河势变化趋势、河道横断面形态的调整过程及其模式。研究表明，若缺乏较完善的整治工程体系的约束，尽管在上游水库建成运用后的清水下泄初期，河势会趋于相对归顺，但冲刷后期将会出现明显的坐湾摆动现象，游荡性并不能改变；横断面调整过程的模式基本上为“下切+展宽—下切—下切+局部河段展宽”；为利于河槽形成窄深断面，上游水库下泄流量不宜过小且历时不能过长，同时，流量变幅不宜过大。     

黄河下游河道萎缩模式研究

依据河工模型试验和原型定位观测资料分析，研究了黄河下游河道萎缩的基本模式及河道萎缩与水沙过程的跟随性。结果表明，河道萎缩模式主要有“滩槽并淤”和“集中淤槽”两大类，同时，还存在着“淤积不萎缩”的造床现象；对于某一变异水沙过程，河道萎缩具有“前置”性，而且，河道萎缩并不需要在很长的时期内才可完成，一个汛期内就可能发生明显萎缩；主河槽过流面积、主河槽河床平均高程是判别河道萎缩的必要因子，而断面宽深比不是必要因子。