黄河小北干流河段"揭河底"冲刷条件分析

通过现象分析，在黄河小北干流河段小流量(1220m^3／s-4600m^3／s)和持续高含沙量(500kg／m^3-790kg／m^3)的情况下也可产生局部揭河底冲刷。小北干流河段河床已经具备了揭河底的边界条件，如果水沙条件具备，很可能再次发生“揭河底”。     

黄河小北干流河段揭河底规律分析

“揭河底”现象是黄河高含沙洪水特有的一种泥沙运动方式.本文通过对历史“揭河底”水文资料的统计和分析,提出了历史“揭河底”发生的水沙条件、河道边界条件、河床淤积物组成,总结了其发生的规律.该研究进一步探讨了黄河小北干流河段“揭河底”冲刷现象的运动机理,充分发挥冲刷塑造窄深河槽的积极作用,减小了冲刷造成的危害,对在治黄中如何利用“揭河底”规律,趋利避害有一定的指导意义.     

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。     

论黄河小北干流揭河底的危害

黄河小产干流揭河底是游荡性河道剧烈造床的过程，易引起河道主槽迁徒，易引起河床比降变化，同时使削峰率降低，还在揭河底的同时，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。     

黄河小北干流和渭河揭河底冲刷现象分析

黄河1964～1977年六次揭河底冲刷洪水来源,除1970年8月一次洪水来源为府谷吴堡区间的孤山川、窟野河、秃尾河、佳芦河粗沙区暴雨洪水外,其它五次均为吴堡龙门区间的暴雨洪水。渭河1964～1992年七次揭河底冲刷洪水均为泾河的高含沙量洪水,主要来自马连河、蒲河和红河。黄河、渭河的揭河底冲刷的共同点是高含沙量大洪水,长河段的自上而下的沿程主河槽冲刷。黄河小北干流主河槽宽浅,单宽输沙率小,冲刷河段短,均未超过潼关;渭河主河槽窄,单宽输沙率大,冲刷河段长,1966年、1977年均发展到潼关和与溯源冲刷交会,导致潼关1000m3/s水位降低1.0～2.3m。     

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。     

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。     

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。     

黄河小北干流放淤试验工程放淤调度指标探讨

根据黄河小北干流连伯滩2004年放淤实测资料，对直接影响淤积效果的淤区调度问题进行了分析研究，提出了放淤试验工程中淤积质量、引沙质量、退水闸排粗控制指标等概念，给出了包含来沙级配和“淤粗排细”要求的淤区调度技术参数的数学表达式。同时指出，要达到淤区淤积质量指标，不能仅仅给出一个退水退沙定值，还必须综合考虑引入的水沙因素、退出的水沙情况以及对放淤质量的要求等。参照给定的含沙量调度指标的计算式，根据现场实测资料进行实时调度，可避免调度的盲目性。     

黄河小北干流河道工程出险原因及防护对策

根据黄河小北干流河道工程多年来出险情况的统计分析,指出工程出险的内因主要在于其自身的缺陷和不足,外因主要在于水沙条件、洪水、河势变化、暴雨、冰凌、河道形态、河床土质等因素的作用和影响。据此提出了防护对策:①加强水文监测预报;②加大工程观测巡查力度;③加强河道整治;④加强工程日常维修管理,及时进行根石加固;⑤加强工程建设管理,确保工程施工质量;⑥加强河道管理,尽量减少人类活动对河道工程的不利影响;⑦改善水沙条件,防止出现不利河势;⑧因险施策,科学抢险。     

黄河小北干流冲淤与水沙响应关系分析

依据实测大断面资料,给出了1974年以来黄河小北干流不同时段、不同河段的沿程冲淤量,分析了2003年以来该河段持续冲刷的原因,并对不同水沙搭配组合与小北干流冲淤量的响应关系进行了分析。结果表明:①1974年三门峡水库采用蓄清排浑运用方式以来,黄河小北干流的冲淤变化主要受来水来沙条件影响,基本保持非汛期冲刷、汛期淤积的特点。2003—2016年受上游汛期来沙量大幅减小的影响,沿程各河段汛期淤积量明显减小,在非汛期冲刷量减小不多的情况下,运用年各河段均为持续冲刷。②汛期水沙搭配组合中含沙量对冲淤量的影响程度更显著,运用年内水沙搭配组合中含沙量和流量对冲淤量的影响程度相当。     

黄河下游洪水漫滩对策探讨

黄河下游滩区是排洪、滞洪和沉沙的区域，同时又是广大群众赖以生存的土地，目前居住着179万人口，有耕地25万hm3。2002年小浪底水利枢纽调水调沙试验期间，下泄流量本应在河槽排洪能力范围之内，但仍造成部分滩区进水受淹。在权衡不同洪水漫滩利弊的基础上，提出了防止漫滩的对策：①继续限制下游滩区生产堤的发展，保证大洪水浸滩堆沙效益；②总结小浪底水利枢纽调水调沙的经验，提高黄河下游河道排洪输沙能力，减小洪水漫滩几率；③有计划地实施引洪放淤，抬高滩面高程；④疏浚河槽，淤堵串沟，淤填堤河；⑤抓住小浪底水库下泄清水的有利时机，加快河道整治步伐；⑥加强滩区安全建设，确保防洪安全。     

黄河高含沙洪水"揭河底"机理探讨

“揭河底”发生前,河床上存在着不同时期形成的淤积物,随着淤积条件的变化,河床纵比降和横断面形态会进一步调整,当河床调整到一定程度时,若发生“晾河底”等现象,则为河床成层成块淤积物的形成以及块体边界剪应力及层间黏合力的消弱创造了条件,若遇大中尺度涡漩形成,垂向能量向底层传递,垂向紊动,脉动特性增强,在忽略层间黏合力和块体间的边界垂向剪应力条件下,水体可能掀动的河床淤积物块体厚度,取决于河床淤积物块体密度,浑水体密度以及作用在淤积物块体上下表面的脉动压力的最大可能振幅之和,脉动压强与时均压强的大小无关,大致与断面平均流速水头成正比,在合理确定和表达糙率系数及平均流速后,推导出了洪水可能掀起的淤积物块体最大厚度计算表达式,当河床淤积物块体厚度小于此计算值时,涡漩引起的垂向脉动特征增强可能在随机条件下促发“揭河底”发生。     

黄河小北干流河势变化分析及治理措施

对黄河小北干流的河道概况进行了介绍,对影响该河段河势变化的来水来沙、河道冲淤、天然节点、河道工程、涉河建筑设施、三门峡水库运用等因素进行了分析,认为小北干流河道的治理思路应为理顺河势、放淤滞沙、防洪保安,并提出了相应的治理措施:①完善河道治理工程体系,提高河势控制能力;②继续实施放淤工作;③充分利用桃汛洪水冲刷降低潼关高程;④建立有效的观测手段,为河道治理积累基础数据。