2011年黄河三湖河口段开河凌峰流量偏小成因分析

文章对造成2010～2011年度黄河三湖河口段开河凌峰流量偏小的成因进行了分析。     

黄河宁蒙段凌汛开河期刘家峡水库控制运用方式研究

基于刘家峡水库凌期基本运用原则,对刘家峡水库开河期运用指标和方式进行了初步研究,以2012~2013年度水情为例,提出了凌汛开河期刘家峡水库控制运用时机、流量及库水位控制指标。应用结果表明,通过压减刘家峡水库下泄流量,抑制了槽蓄水增量的过多、过快增长,减轻了宁蒙河段开河期防凌压力,有效促成了宁蒙河段全线平稳开河。     

黄河内蒙古段开河日期预报模型及应用

对黄河内蒙古段的冰情特点进行分析,选用1970—1971年度至2007—2008年度共38个冬季的冰情资料,提取合适的预报因子,分别采用人工神经网络模型和多元线性回归模型,对黄河内蒙古段的开河日期进行预报。结果表明,神经网络模型和多元线性回归模型预报样本合格率分别为86.7%和80.0%,神经网络模型的预报精度高于多元线性回归模型,更适用于黄河内蒙古段开河日期预报。     

2000年以来黄河宁蒙河段开河期冰凌洪水特点分析

黄河宁蒙河段开河期冰凌洪水主要集中在3月中下旬,一般由融冰洪水与冰坝洪水组成,其特点主要表现在:凌峰、洪量年际变化大,沿程增加明显,头道拐站易形成多峰,峰型系数较夏汛小,洪水历时较夏汛短,水位表现较夏汛同流量水位高,流速在涨水段慢于落水段。这些特点主要与宁蒙河道形态、水利工程、封河期上游来水及开河期气温、开河形势、封冻期形成的槽蓄水增量大小、沿程分布及其释放程度有关。     

黄河宁蒙河段冰凌变化新特点分析

基于冰凌观测资料,分析了黄河宁蒙河段2000年以来冰凌的变化特点。结果表明:河段流凌及封、开河特征发生明显改变;河道冰下过流能力明显下降,槽蓄水增量逐年增大;封、开河水位升高,河道堤防压力增大,凌情形势趋于复杂。建议在加强冰凌原型观测的基础上,开发具有物理机制的冰凌预报模型。     

包神铁路黄河大桥冰凌开河期实体模型试验

为了研究包神铁路黄河大桥建成后在冰凌开河期对冰凌水体的壅高程度,基于冰流重力相似、冰流阻力相似、冰流量相似、浮冰运动相似等冰凌运动相似原理,采用添加少量石膏粉的石蜡作为模型冰,进行实体模型试验。试验结果表明:将模型冰块制作成不规则形状能够较好地模拟桥梁附近的卡冰现象;当开河流量为1200m3/s、冰流密度为80%时,拟建桥梁、现状桥梁工况的上游水位壅高值分别为1.36m和2.21m;拟建桥梁的主跨比现状桥梁增加了近1倍,桥位断面排冰过流能力大大增强。     

黄河内蒙古河段凌汛期槽蓄水增量分析与预测

通过分析黄河内蒙古段各水文站多年流量变化规律,采用断面水量平衡法分别计算出2004—2015年各年度凌汛期黄河内蒙古河段石嘴山—巴彦高勒、巴彦高勒—三湖河口、三湖河口—头道拐区间的槽蓄水增量,分析黄河内蒙古段凌汛期槽蓄水增量的变化规律,区间槽蓄水增量均值由大到小的顺序为三湖河口—头道拐河段巴彦高勒—三湖河口河段石嘴山—巴彦高勒河段。利用时序分析模型对黄河内蒙古河段2015—2018年各年度凌汛期槽蓄水增量进行预测,槽蓄水增量预测值石嘴山—巴彦高勒区间分别为4.31亿、3.88亿、4.65亿m~3,巴彦高勒—三湖河口区间分别为7.35亿、6.55亿、7.88亿m~3;三湖河口—头道拐区间分别为8.55亿、9.26亿、10.48亿m~3。通过与实测值进行比较,说明模型预测结果具有较高的精度。     

黄河宁蒙河段枯水流量演算方法研究

基于流量演进的水文学原理,以日为时间步长,分析探讨了线性回归法、马斯京根法和汇流系数法在黄河宁蒙河段枯水流量演算中的应用.结果表明,线性回归法和汇流系数法演算效果较好,能够反映黄河上游宁蒙河段枯水流量演进的基本规律,满足宁蒙河段枯水流量调度工作的需求;马斯京根法受其应用条件的限制,对长距离、小流量河段流量演算的效果较差,不适合宁蒙河段枯水流量演算.     

黄河内蒙古段凌汛期槽蓄水增量影响因素分析

采用1952—2013年资料分析了黄河内蒙古河段凌汛期槽蓄水增量时空变化特点及主要影响因素,在此基础上建立了槽蓄水增量预估公式。黄河内蒙古河段槽蓄水增量呈逐年增加趋势,1990年起明显增加,加重了内蒙古河段防凌负担。分析表明,河道过流能力减小是造成槽蓄水增量增加的最主要因素,同时凌汛期上游来水量增加、凌汛期气温变化剧烈也是造成槽蓄水增量增加的重要因素。     

1950年以来黄河头道拐站开河日期变化特征

根据1950年以来的实测冰情数据,应用K-Means聚类算法和Mann-Kendall法研究黄河头道拐水文站开河日期的变化特征。分析结果表明:1头道拐站开河日期具有逐渐提前的趋势,2000年后提前趋势明显;2以每年3月16日、24日为界,开河日期可分为"早开河"、"正常开河"与"晚开河"三类,1990年以来"早开河"的年份明显增多;31988—1995年可作为头道拐站开河日期早晚变化的过渡期,1988年之前以晚开河为主,1995年之后则早开河的年份显著增多,1992年为开河日期由晚向早变化的突变点;4气温为影响开河早晚的主要因素,头道拐站开河日期的提前与1988年之后区域气温回暖的趋势基本一致。     

黄河内蒙古河段典型凌情过程模拟

近十几年受人类活动和气候变化等影响,黄河内蒙古河段冰情出现新的特征,突发凌情频繁出现,原有的内蒙古河段冰模拟方法已不能满足当前凌情防治的需要,亟待建立能反映凌情物理特性变化规律的河段冰情动态发展数学模型。在实测资料基础上,研究了黄河内蒙古河段冰情时空变化规律,以及河道资料不完整、支流流量资料缺乏及冰桥位置的确定等问题。应用一维冰情数学模型模拟2012—2013年凌汛期黄河内蒙古河段冰情发展过程,并对水温、冰盖厚度、冰盖前沿发展和流量的模拟值和实测值进行了对比分析,模拟值和实测值吻合较好。本研究为黄河防凌提供科学依据和方法支撑,也为天然江河、人工渠道冰情全过程模拟提供了研究思路和技术手段。     

黄河宁蒙河段冰期洪水波运动过程中的变形分析

河道中冰盖的存在会影响到洪水波的演进变形。以黄河宁蒙河段为研究对象,将马斯京根法尝试应用于冰期洪水计算,分析了马斯京根法参数与糙率的关系,比较了冰盖冻结增厚和融化减薄过程对洪水波变形的影响差异。研究结果表明,将马斯京根法应用于冰期洪水计算是可行的;断面的糙率越大,洪水波传播时间越久,变形越大;冰盖冻结增厚过程中,洪水波的变形存在先增加再减少而后又增加的现象;冰盖融化减薄过程中,洪水波随冰厚的减薄而变形增大。相同冰厚下,两种过程的变形程度存在交点。交点之前的冰厚范围,冰盖融化减薄时的洪水波变形更大;交点之后的冰厚范围,冰盖冻结增厚时的洪水波变形更大。     

黄河内蒙古段封河期水面-大气非线性热力学模型探究

封河期水面-大气界面热量交换决定了河道内水温变化,是影响河流冰情及冰凌堵塞的主要热力因素.以黄河内蒙古段冰期水面-大气净太阳辐射、有效长波辐射、蒸发及热传导辐射特征为基础,探讨分析现存非线性热力学模型的差异及其影响因素.结果表明:基于Shen&Chiang和Ashton非线性热力学模型的黄河内蒙古段封河期水面-大气平均...     

模糊优选神经网络BP模型在黄河内蒙段封开河预报中的应用

黄河内蒙段地处黄河流域最北端,由于它特殊的地理位置、水文气象条件、河道特性,几乎年年发生凌汛。在分析凌汛成因影响因素的基础上,选取合适的预报因子,基于模糊优选神经网络BP模型,对黄河内蒙段封河、开河日期进行样本训练和预报方案验证。预报结果表明,模糊优选神经网络冰凌预报模型计算简便,精度良好。     

黄河内蒙古河段河床演变特征分析

针对近年来黄河内蒙古河段河槽淤积萎缩严重,防洪、防凌形势严峻的状况,从不同方面综合分析了巴彦高勒-头道拐河段河床冲淤演变特征.通过同流量水位变化分析了不同时期、不同水沙条件下各河段主槽冲淤变化,总体具有汛期冲刷非汛期淤积的特点,而汛期冲淤变化取决于洪水期的变化;依据输沙量法分析了内蒙古河段冲淤变化特点,进一步指出了不同河段淤积的原因;从不同时段河床形态的调整,揭示了河床冲淤随水沙变化而调整的规律;指出了不利的水沙条件是内蒙古河段主槽淤积萎缩、排洪能力大幅度降低的根本原因.     

2010年黄河调水调沙期间花园口洪峰增大的成因

对2010年黄河调水调沙期间花园口站出现的洪峰增值现象进行了分析,结果表明:洪峰增大的主要原因是洪水运行过程中,铁谢-逯村间展宽河段内粗颗粒泥沙发生沉积,产生了一个临时的潜水沙坝,造成其上游的蓄水量增加,在水流的持续作用下,沙坝被冲开从而造成了逯村站流量的加大;在洪水波向下游运行的过程中,又产生了沿程河槽的冲刷,流速递增,从而造成了流量进一步加大.     

黄河内蒙古河段凌汛期首封影响参数辨识和预报模型研究

黄河上游河道首封时间和地点准确预报是制定科学防凌预案的关键。本研究在总结黄河内蒙古河段首次封冻地点基础上,总结了首封河段同河道弯曲、束窄、桥梁及河心滩等河道特征的关系,定量总结了易发生首封河道的地形特征为：河段处弯曲系数大于1.5、束窄系数在0.25~0.60范围内,为首封地点分析预测提供依据。在总结首封日期影响因子特征基础上,分别基于随机森林和BP-DEMATEL模型构建首封日期分析模型,得到影响首封日期的主要因子权重,并应用到首封日期预报中。通过因子选择和模型比较两方面对比,随机森林模型选取出的关键因子得到的预报结果与实测值吻合率100%,其在首封分析中的应用效果最优。     

黄河内蒙河段水流数值模拟研究

针对黄河内蒙河段孔兑较多、洪水变幅较大、水文监测站点较少的实际情况,采用数值模拟方法,建立了内蒙河段水流数学模型,通过对模型的验证及孔兑入汇计算结果的分析,表明该模型可以真实反映内蒙河段孔兑入汇的流态及相关水力要素变化,可以作为该河段河道规划整治的研究手段之一。黄河内蒙河段孔兑的大流量入汇会对干流区的流态以及水位产生明显影响,使流向改变、水流上滩、水位壅高,因此区域防洪规划和河道整治中应予以高度重视。考虑到内蒙河段孔兑入汇干流带来的影响,不仅体现在水流形态上,而且泥沙淤积是河床演变的关键所在,加之短时段内又难以模拟水流的高含沙量过程,所以下一步工作将是在现有水流模拟基础上模拟计算含沙水流过程。     

黄河内蒙古段冰盖厚度模拟

基于原型观测数据对黄河内蒙古段的冰盖厚度进行模拟,通过引入Colburn类比法计算冰盖下的热通量,在热力学方程中引入河流流量、水流流速、水位河道坡降、冰盖糙率等因素,改进基于Stefan公式的度日法冰厚计算模型。采用巴彦高勒至头道拐河段4个测站的原型观测数据率定该冰厚计算模型的相关参数,并通过气温、水温数据进行冰厚计算。结果表明：改进后的冰厚计算模型在计算结果的精度上达到1.97％,相比于Stefan模型的14.99％、统一度日法模型的4.77％、动水冰厚辐射冰冻度日法模型的14.98％,精度上有所提升,冰厚变化趋势与现场原型观测趋势一致;根据累积气温值与气温序列特征分析2006—2017年的头道拐测站气温数据,提取冬季累积气温值最大的2009—2010年进行冰厚计算,模型计算结果精度为734％。[JP]改进模型在正常天气条件和极端天气条件下的冰厚计算结果均保持较高的精度,研究结果可为极端天气条件下研究区的冰厚计算提供理论依据。