考虑粘性泥沙运动的黄河口二维水沙输移数学模型

为研究黄河口的水沙输移规律,采用基于无结构三角网格下的有限体积法建立了平面二维水沙数学模型.模型中分别采用不同方法处理粘性和非粘性沙的输移源项,并引入经验证的粘性沙输移源项改进公式.采用已有的概化水槽冲淤试验资料对模型进行了验证,然后应用于1982年6月至1983年5月期间黄河口水沙输移的数值模拟,计算得到的潮位过程及冲淤量与实测资料符合较好,结果表明模型能够较好地模拟考虑粘性沙运动的黄河口非均匀沙不平衡输移.最后比较了不同泥沙输移源项处理方式对模拟结果的影响,计算表明在黄河口水沙输移数值模拟中需要采用非均匀沙模型并同时考虑粘性和非粘性泥沙的输移.     

黄河2009年调水调沙期间河口水动力及悬沙输移变化特征

根据2009年7月黄河第九次调水调沙期间和结束后在黄河口两个站位观测的水文泥沙资料,对调水调沙期间和结束后河口的水动力和悬沙分布特征进行了对比分析,并对潮周期内悬沙输移过程进行了探讨.结果表明:调水调沙期间相比于结束后,落潮动力加强,涨潮动力有所减弱,尤其在水体表层表现明显,河口切变锋类型不同,其出现时间长度亦不同;调水调沙期间含沙量较大,垂向分布较复杂,而结束后含沙量低,垂向梯度变化较小;此外,调水调沙期间河口悬沙在输移过程中以沉降作用为主,并在涨急和落急时刻伴随着底沙的再悬浮,而结束后悬沙浓度降低幅度较大,泥沙再悬浮作用较强.     

黄河河口生态需水研究进展与展望

黄河河口生态需水包括河流生态需水、湿地生态需水和近海生态需水。系统梳理了近20年来黄河河口生态需水目标、需水类别和需水量计算结果;结合黄河河口演变特点,提出生态需水研究的重点和主要方向。河流生态需水以满足重要渔业物种生境为主,重点研究指示物种对天然径流量节律的响应特征,量化水文-生态响应关系,在某种程度上恢复自然水文情势的生态功能。湿地生态需水应深入研究植被、土壤、水体的水盐平衡和蒸散发规律,从植被和鸟类生态位的合理设计以及生物多样性维持出发构建生态系统结构,确定湿地合理规模。近海生态需水应研究入海冲淡水对渔业物种低盐产卵育幼场的塑造和维持机制,以及重要渔业物种习性、适宜营养盐水平与磷酸盐输送扩散机制。小浪底水库运用以来,利津断面径流量满足已有生态需水径流量各项研究成果要求的年份比例为37%～58%,春季经流过程经常缺乏流量脉冲。初步分析以湿地、河道鱼类和近海鱼类为主要目标的全年生态需水量为86亿m~3,径流过程需要阶段性场次洪水。建议对小浪底水库调度方案进行多年优化调整,兼顾春季流量脉冲的塑造,在更大程度上满足河口生态需求。     

黄河口尾闾河道萎缩过程与水沙条件的关系

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,揭示了黄河口尾闾河道萎缩过程,探索了河道萎缩与水沙条件的响应关系.结果表明,尾闾河道萎缩过程与水沙条件有着良好的响应关系,小浪底水库实施调水调沙明显改善了水沙条件,河道萎缩有所恢复,为科学治理黄河口提供了技术支撑.     

小浪底水库运行以来黄河口演变分析

小浪底水库运行以来,黄河口来水来沙减少,与1976-1996年平均年水量261亿m~3/a、年沙量6.5亿t/a、平均含沙量25kg/m~3相比,2002年调水调沙以来,黄河口来水量减少27%、含沙量减少68%,致使河口感潮段从1976-1996年的淤积,变化为调水调沙以来的冲刷,冲刷速率为34m~3/a·m。河口延伸速率从1976-1996年的1.4km/a降到小浪底水库运行以后的0.3km/a,但远离行河口门的海岸蚀退。建议减少进入黄河口的沙量,或者来沙量较大时,把泥沙分散到三角洲整个蚀退海岸和洲面以抬高洲面高程,可以达到降低行河河口延伸速率、降低防潮堤前海岸冲刷速率、改良盐碱地、改善三角洲海域生态等目的。     

新水沙条件下的黄河河口治理

分析了黄河河口未来来水来沙的变化及其影响,从人类活动要与自然协调共处出发,讨论了在新来水来沙条件下黄河河口治理中的几个主要问题,包括入海流路、三角洲演变、防洪抗凌、水资源、生态环境和湿地保护、社会经济规划布局以及河口管理等。指出了尽管黄河水少沙多的基本特性不变,河口的演变规律就不可能有大的变化,但正确的人为干预是非常重要和有效的,这为治理方案的研究留出了很大空间。水资源是黄河河口治理的核心,根本出路在于调整产业结构、大力建设节水型社会和提高用水效率。黄河河口存在的种种问题之间具有密不可分的联系,必须采取综合治理的方法,进行统一管理。河口治理是黄河全流域治理的一部分,必须统筹兼顾,合理发展。     

一,二维连接的河口冲淤数模

在河口，河流动力和海洋动力相互作用，动力因素极为复杂。对于多沙河口，其冲淤演变规律更为复杂，河口的范围包括河口段河道，入海口及口外邻近海域。本建立的适用于河口三部分水域的一、二维连续的冲淤数学模型，其中上能反映多沙河口冲淤演变频繁的现象。通过数模计算探讨了黄河口入海水沙与潮流、风吹流及波浪相互作用下的输沙规律，并实际计算了黄河口的冲淤地形及规划方案中各条流路河口的淤积范围等。     

黄河河口平原多闸坝河道水流数学模型

针对黄河下游河口平原区河流的特点,在充分考虑多闸坝及潮汐作用的影响下,采用MIKE11软件构建多闸坝河道水动力模型,同时利用实测资料进行参数率定及模型检验。结果表明:广利河河网下游水位变化趋势受上游来水流量的变化趋势影响较大,水流状况受人工调控明显;大部分典型断面的模拟结果较好,所确定的参数基本可以反映河道及流域特征。模型可以为下一步进行水量水质耦合模拟及河网库群与闸坝调度方案研究提供较为准确的水动力条件。     

黄河口尾闾河道近期自然出汊过程及其机理探讨

研究黄河口综合治理的尾闾河道出汊过程及其自然出汊机理对于河口地区保护具有重要意义。基于1996-2016年黄河口尾闾段遥感资料探讨了河道历史出汊过程及特点。分析河床边界、洪水及海洋动力条件,发现在自然出汊前尾闾段滩地横比降增加,不利于漫滩水流回归主槽。洪水动力条件比海洋动力条件的影响更为明显。分析尾闾段河床不稳定性发现,当河床不稳定系数与前一年相比增幅在10%以上时,河道极有可能发生自然出汊。最后利用一维水沙数学模型对2007年河道自然出汊时段进行了预测,估计该年出汊时段为6月26日,遥感影像验证表明预估出汊时段与实际基本相符。     

黄河河口生态保护目标及其生态需水研究

在分析黄河口生态系统组成与各生态单元生态功能的基础上，综合考虑河口地区生态现状及黄河水资源支撑能力等因素，界定了黄河河口生态保护目标，分析了重要保护目标河口淡水湿地的合理保护规模，针对不同的保护对象，采用不同的方法对生态需水进行了计算，耦合不同生态单元（对象）的生态流量得出利津断面不同时段最小、适宜生态流量。结果表明，黄河河口利津断面最小生态流量11月。翌年4月为75m^3／s，适宜生态流量为120m^3／s，5—6月最小应为150m^3／s，适宜生态流量为400m^3／s。