黄河中游“揭河底”冲刷机理分析

黄河中游的高含沙洪水常会引起河床的"揭河底"冲刷。根据力学基本原理,考虑淤积物受到的重力、浮力和沙粒之间薄膜水附加下压力、黏着力等的影响,利用淤积物失稳临界受力平衡条件推导出了均匀流态下分层淤积物失稳临界瞬时底速表达式。经模型试验数据及原型观测数据检验,结果吻合较好。     

论黄河小北干流河道“揭河底”产生的不利影响

“揭河底”是黄河小北干流游荡性河道剧烈造床的过程,易引起河道主槽迁徒,易引起河床比降变缓,同时使削峰率降低,在“揭河底”的同时,还把粗泥沙搬到下游,造成本河段和下游同时受害,因此在治河、引水以及工农业生产中应考虑本河段的“揭河底”特性。     

黄河小北干流"揭河底"冲刷对策探讨

“揭河底”冲刷是高含沙洪水与河床边界矛盾对立急剧转化的必然结果，防止“揭河底”冲刷关系在于改善河床边界条件和水沙条件。提出了加强工程维修管理，加大河道治理力度，适时调水调沙，做好监测预报和水土保持工作，全面落实防汛责任制等治理对策。     

“揭河底”冲刷现象的分析

本文总结了前人对这方面的研究成果.在分析“揭河底”现象机理的基础上,根据龙门水文站的实测资料,给出发生“揭河底”现象的两个条件,即:r/r~1-rHJ>0.01m及含沙量S>500kg/m~3.前一个条件表示成片河床可以被水流冲起,后一个条件表示冲起的泥沙不增加水流的挟沙负担,很容易被带走.文中进一步解释了河床成片冲起的原因,这是因为高含沙条件下,单颗粒泥沙比成片河床更不容易起动的缘故. 上述准则受到实测资料的检验,符合情况良好.     

黄河高含沙洪水"揭河底"冲刷研究现状

对目前黄河高含沙洪水“揭河底”冲刷研究的现状进行了系统的总结与分析,认为：在目前黄河水量显著减少、河道淤积萎缩日趋严重的形势下,开展高含沙洪水“揭河底”冲刷机理研究,不但具有重要的学术价值,而且还具有重要的工程应用价值和巨大的社会经济效益;该课题是国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题,其成果对丰富河流泥沙动力学的研究内容,加深对高含沙洪水特殊造床机理的认识,完善黄河等多泥沙河流的综合治理方略和防洪工程的安全措施等具有重大意义。要使本项研究取得突破性的进展,必须采用实测资料分析、模型试验、理论分析和力学分析计算相结合的方法,通过分析发生“揭河底”冲刷河段的来水来沙情况及“揭河底”冲刷过程中有关水文泥沙资料,建立清晰的“揭河底”过程的物理图形,并借助实体模型开展高含沙洪水“揭河底”机理的研究。     

“揭河底”冲刷对河道和工程的影响分析

本文通过对黄河小北干流河段历史上发生"揭河底"情况的调查,分析了"揭河底"对河道和防洪工程所产生的影响,一方面"揭河底"河段发生强烈冲刷,刷槽淤滩,塑造相对窄深的河槽,提高河道过洪能力;另一方面,在发生"揭河底"时,河道发生大的摆动,造成滩岸坍塌、河道工程毁坏、引水工程脱流等危害。通过"揭河底"的利弊分析,提出减少"揭河底"的不利影响和保证工程安全的防护措施。     

黄河“揭河底”机理研究及室内模拟试验

在深入调研及广泛收集整理现有研究成果的基础上,剖析了黄河"揭河底"现象发生的过程和主要特征;扩展了"揭河底"现象的概念;揭示了黄土高原特有的水文特征、下垫面条件及产流产沙过程、水沙组成等是形成"揭河底"河段典型河床层理淤积结构的前提条件;细颗粒泥沙絮凝效应是层理淤积结构中"胶泥层(块)"形成的机理。指出具有一定结构强度的"胶泥层"是"揭河底"发生的首要条件,特殊的来水来沙条件为其提供了揭底冲刷的动力。在此基础上,构建了动态的"揭河底"物理图形,即胶泥块形成、逐渐淘刷、失稳揭出、翻出水面4个动态过程;揭示了胶泥块上下表面脉动压力波传播速度不同引起的瞬时上举力是"揭河底"现象发生的真正机理。首次开展了真正意义上的室内"揭河底"模拟试验,探索了"揭河底"试验模拟技术,印证了"揭河底"物理图形的正确性,为后续判别指标的研究奠定了基础,同时也为近距离观察"揭河底"现象、观测同步水力泥沙参数提供了条件。     

黄河龙门段“揭河底”冲刷两种表现形式的分析

对黄河龙门河段"1969·7"和"2002·7"两场洪水的水文资料进行了分析,认为"揭河底"冲刷可分为两种表现形式,一种是"1969·7"洪水期间发生的强烈"揭河底"冲刷,另一种是"2002·7"洪水期间发生的局部"揭河底"冲刷。两种"揭河底"冲刷发生的必要条件为高含沙洪水,河道来水来沙条件是产生强烈"揭河底"冲刷的主要影响因素;而河道边界条件对局部"揭河底"冲刷的影响较大。尽管局部"揭河底"对长距离河道影响较小,但是对于局部工程出险会有较大的影响,应该引起足够重视。     

2017年黄河小北干流“揭河底”现象分析

基于前期研究成果,采用资料分析、理论研究等手段,分析了黄河历次"揭河底"现象及影响,介绍了"揭河底"发生的原因与判别条件。指出2017年黄河小北干流陕西合阳县境内发生"揭河底"现象的原因有两点:一是洪水的含沙量大;二是揭底位置处的河道突然缩窄,河道断面流速增大。最后探讨了未来"揭河底"发生的可能性与水沙调控对策。     

小浪底水库修建后下游游荡性河道的演变趋势及对策

提出并采用平二滩水位的断面分析方法，分析黄河下游资料，得出三门峡水库下泄清水时期，下游游荡性河道展宽，下切与边界控制条件的关系，结合国内外其他河流资料的分析结果，提出配合小浪底水库的修建，应加快游荡性河道整治步伐的建议，文中还论证了Ｓ＾２／Ｑ表示来沙系数优于通常采用的Ｓ／Ｑ。     

“揭河底”冲刷期龙门—潼关河段的水沙响应

在分析黄河龙门站、潼关站历年高含沙洪水的基础上,建立了"揭河底"冲刷期潼关站汛期水沙量、洪峰期3 d水沙量、洪峰、沙峰以及洪峰时段泥沙粒径等与龙门站的响应关系。结果表明:龙门—潼关汛期水量响应关系较好,汛期沙量出现明显衰减,高含沙洪水的沙量减幅大于一般含沙量洪水的;潼关站洪峰期3 d水、沙量均小于龙门站的,"揭河底"洪水的3 d水沙量大于没有发生"揭河底"洪水的;对于一场高含沙洪水过程,流量和含沙量沿程均会衰减,发生长距离"揭河底"冲刷洪水的减幅要小于没有发生"揭河底"冲刷洪水的;近年来发生的局部"揭河底"冲刷洪水含沙量的沿程减幅明显增大,潼关站洪峰期泥沙的中值粒径多小于龙门站的,而发生长距离"揭河底"冲刷的洪水泥沙粒径细化程度较低,这对三门峡库区和黄河下游河道的冲淤非常不利。     

游荡性河道演变规律的探讨

分析了游荡性河道的演变规律、演变特点、泥沙运动，阐述了游荡性河道的河床变化特点。     

黄河下游游荡性河道整治方案研究

黄河下游游荡性河道的治理难度很大.小浪底水库投入运用后,为游荡性河道进一步整治提供了条件.经过分析研究认为,采用双岸同时整治,可以形成窄深、归顺、稳定的窄槽宽滩,防止横河、斜河产生.     

“揭河底”期间胶泥块底部受力监测试验设计

为了跟踪监测"揭河底"期间河床上的胶泥块底部水流上举力的变化过程,设计了一套模型试验方法。该试验采用A401压力传感器,胶泥块由中值粒径小于0.01 mm的极细粉煤灰制成。将压力传感器布置在胶泥块预留空间的底部,涂刷亲水性底基处理胶,使胶泥块与传感器连为整体;连接传感器的数据线顺水流方向布设,以尽量减少数据线对水流的干扰。试验过程中,压力传感器可以对胶泥块在揭起前、揭起瞬间及翻转期间的底部水流上举力进行实时采集。     

渭河下游"揭河底"冲刷成因分析及防御

渭河是黄河的最大支流,其多年平均年径流量为80．6亿m^3,多年平均输沙量为3．86亿t。渭河下游(成阳铁路桥至入黄口)全长208km,其中咸阳铁路桥至耿镇桥间37km河段属游荡性河道,河至耿镇桥间37km河段属游荡性河道,河宽1．2～1．5km,     

游荡性河段不同时期河道整治密度及历程

游荡性河段是相对于流路固定的河道而言,黄河下游的下游河段是典型的游荡性河道,游荡性河道主流摆动不定、河势多变、河床易冲易淤、且冲淤幅度较大,对周边及下游生产生活造成威胁.认清当前黄河下游防洪形势虽然得到改善,但也面临由于水沙条件和河道演变问题的复杂性以及不同河段河床演变规律的特殊性,下游游荡性河道输沙能力不足、下游部分...     

抓住有利时机 整治黄河下游游荡性河道

黄河下游的游荡性河段是现阶段防洪的重要河段,有计划地进行河道整治是延长现行河道寿命的主要措施。过渡性河段及部分游荡性河段的整治实践表明,黄河下游游荡性河段可以进行以防洪为主要目的的微弯形整治,工程的布设应满足排洪及宽滩区滞洪沉沙的要求。小流底水利枢纽将于2000年建成,可为游荡性河段赢得20年左右的冲淤平衡时间,应抓住有利时机积极进行整治。     

基于河势稳定原理的黄河游荡性河道整治机制研究

依据黄河下游游荡性河段河势查勘资料分析,结合河工实体动床模型试验,探讨了游荡性河道河势稳定原理,研究了基于河势相对稳定原理的河道整治机制。研究表明,尽管游荡性河道河势调整多变,但其调整是遵循河势稳定原理的;游荡性河道整治应按照"顺势布弯、就弯设坝、遥相呼应、规模适度"的原则和方法确定整治工程体系布局。以此研究成果建设的工程体系运行实践表明,在近年来不同流量级洪水下整治工程体系可以明显起到理顺流路、稳定河势的作用。     

水库及河道整治对黄河下游游荡性河道河势演变的影响

研究了修建水库及河道整治对黄河下游白鹤镇至高村游荡性河道河势演变的影响，探讨了游荡性河道向弯曲性河道转化的可能性。认为经过水库调节后，进入下游的来沙量减少，洪峰削平及中水持续时间加长，有利于游荡性河道游荡程度的降低及向弯曲方向的发展；河道整治工程对于减小河道的摆动强度，稳定流路，促使河道由游荡向弯曲方向发展的作用是显著的。在小浪底水库下泄有利水沙条件下，若能利用现有的河道整治工程，并补充必要的河道整治措施，黄河下游游荡性河道有可能逐步转化为象高村至陶城铺河段那样的限制性弯曲河道。     

黄河下游游荡性河段河道整治工程环境影响评价

随着游荡性河段的进一步治理，河段的防洪压力有所下降，然而河道整治工程带来的负面影响也逐渐表现出来。今后在河道整治的同时，尽可能消除工程可能带来的负面影响，考虑河道的输沙要求应该成为河道整治必须考虑的重要因素。同时，非工程措施也应该成为今后河道整治的重要补充手段。