黄河内蒙古段干流紧急期水量调度方案探讨

黄河内蒙古段近年来的5，6月份，当三盛公闸下流量为150m^3／s时，闸下至头道拐区间90个工、农业生活取水口也大量取水，同时又要保证下游不断流，该期间即进入水量调度紧急期。在总结近几年来黄河内蒙古段水量调度经验的基础上，以利于操作为原则，提出在确保生活、工业用水的前提下，当提水工具在额定和75％时的南、北岸取水口关闭次序与流量变化。     

黄河内蒙古段水质动态变化分析

为了研究黄河内蒙古段水质变化情况,于2004～2007年分别对黄河内蒙古段4个断面的水质指标进行了4次监测.采用基于因子分析的主成分分析方法,将黄河水质参数概括为3个主要成分,并分析各主要成分的含量及其时空变化规律.结果表明:黄河内蒙古段水质下游较上游好;平水期较丰水期好.     

黄河内蒙古河段洪水期冲淤临界条件分析

分析了黄河内蒙古巴彦高勒-三湖河口和三湖河口-头道拐河段洪水期冲淤变化与水沙组合因子的响应关系,结果表明,两河段洪水期单位水量冲淤量与来沙系数的相关关系最密切。上段1952-1968年、1969-1986年和1987-2012年三个时段其相关系数分别达到0.83、0.80和0.94,都有随着来沙系数增加单位水量淤积量增加的趋势,洪水期冲淤临界来沙系数分别为0.0040kg·s/m6、0.0046kg·s/m6和0.0063kg·s/m6;下段1952-1968年和1987-2012年两个时段其相关系数分别达到0.96和0.84,洪水期冲淤临界来沙系数分别为0.0055kg·s/m6和0.0050kg·s/m6。对于上段洪水期,当平均含沙量大于10kg/m3时,各级流量洪水都发生淤积;当平均含沙量小于7kg/m3时,各级流量洪水都发生冲刷。     

黄河内蒙古段河床的历年冲淤演变及发展趋势

以黄河内蒙古段内4个内水文断面的资料,分析了河床的历年冲淤变化。     

黄河内蒙古封冻河段全线开通

正3月18日9时,黄河内蒙古封冻河段全线开通,凌汛洪水安全通过万家寨水库下泄,标志着黄河内蒙古段2019～2020年度凌汛期胜利结束。本年度内蒙古河段黄河凌情呈现出如下特点:一是封河流量大。入境流量基本维持在800m~3/s,为近年最大。二是封河水位偏高,出境头道拐水文     

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ShenChiang和Ashton非线性热力学模型的黄河内蒙古段封河期水面-大气平均热交换量分别为124.05和114.31 W/(m~2·h),受太阳短波辐射昼夜交替变化及内蒙古高纬度地区昼夜温差较大的影响,日均热量损失规律性明显,水体表面吸收的热量在11:00-15:00时段内大于其释放的热量,其他时段则相反;气象因子对总热量损失的贡献率呈现气温(T_a)相对湿度(RH)露点温度(T_d)风速(V_a)大气压(P),蒸发辐射对风速的响应大于热传导辐射,但风速对总热量损失的影响效应并不显著;风速突增与气温骤降的双重作用是导致热量传输速度加快和极值出现的主要原因,风速大于4 m/s时模型结果差异性显著,揭示了模型在冰期热力学过程研究中的区别和影响因素;总体而言,Ashton热力学模型更适用于黄河内蒙古段封河期流凌密度及冰情特征的研究。     

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.     

近期黄河上游内蒙古段河岸冲淤变化特征与原因分析

通过连续4年对黄河内蒙古段河道28条大断面进行测量,提取测次间河岸蚀淤量,分析了2011-2014年间汛期和非汛期黄河内蒙古段河岸蚀退与淤进速率频率分布特征,以及河岸蚀退和淤进与水沙因子的关系。结果显示侵蚀性岸段占64%,平均蚀退速率0.147m/d;淤积性岸段占31%,平均淤进速率0.335m/d。不论蚀退还是淤进的速率频率分布都表现为明显的正偏,其对数值都呈现为正态分布。河岸蚀淤量统计结果显示河槽缩窄趋势近期已减缓。河岸蚀退速率与淤进速率都与流量成正相关,分析揭示河岸蚀退速率及淤进速率与水沙因子的关系主要是河岸蚀淤响应洪枯期流量变化而调整的结果。     

合理预留刘家峡水库防凌库容提高黄河上游梯级电站保证电量

黄河上游龙、刘、盐、八、青梯级电站总装机容量３２４．４万ｋＷ，占西北电网总装机的３０％左右，是西北的骨干电源，但在每年１１月至次年３月份黄河宁，蒙河段防凌期间，由于刘家峡水库出库流量受到严格限制，使该梯级电站发电量大幅度降低，而本段时间正是西北电网用电高峰期，因此供需矛盾加剧，缓解这一矛盾的的一个可行办法就是本时段初刘家峡水库预留一定库容，以利龙羊峡水库在防凌时段内加大出库流量，增发电量。     

黄河上游梯级水库运行的生态影响研究

为科学揭示梯级水库群运行对河流生态的影响,基于黄河上游实测水沙序列,采用IHA(Indicators of Hydrologic Alteration)指标体系,对比分析了不同工程运行时期黄河上游水文情势变化,运用多系列贡献率分割法,量化了不同影响因子对水文情势变化的贡献率。通过输沙率法结合断面淤积形态分析揭示了黄河上游河道冲淤演变。结果表明,黄河上游水库运行对河流径流及河道形态产生了深刻影响,进而影响了河流生态。水库运行后非汛期月均流量上升、汛期月均流量下降、高流量事件发生频率与流量减少,径流趋于平缓,且宁蒙河段泥沙淤积、断面形态趋于宽浅。分析表明水库运行是造成黄河上游兰州水文情势变化的主要原因,以及石嘴山、头道拐水文情势变化的重要原因,高流量事件的减少加剧了河道淤积,使河流生态朝不利方向演化,为维护黄河上游生态健康有必要实施生态调度,提高涨水期和洪水期下泄流量并制造高流量事件。研究为评估梯级水库运行的生态影响、指导梯级水库生态调度提供方向性参考。     

黄河内蒙古段干流水面蒸发量变化特征

采用气象趋势系数和气候倾向率方法,分析了黄河内蒙古段河道形心点处E601蒸发皿蒸发量的变化特征,并计算了近55 a黄河内蒙古段水面蒸发量。结果表明:黄河内蒙古段年、季水面蒸发量均呈减小的趋势;多年平均水面蒸发量为3.27亿m3,其中春、夏两季的蒸发量在全年蒸发量中占主导地位;水面蒸发量的变化趋势是由气象因子综合作用所致,并不随着气温的升高而增大。     

黄河上游河道水力几何形态关系分析

根据黄河上游干流10个水文断面的多年实测资料,分析了黄河上游不同断面及不同河段的水面宽、水深、流速与流量之间的关系,并探讨了水力几何形态关系中各相关参数的沿程变化特征。结果表明：在整个上游河段,水面宽随流量的变化速率较小,其中上游上段的水力几何形态主要通过流量对水深和流速的共同影响来实现,上游下段则主要通过流量对流速的影响来实现;黄河上游水力几何形态关系与黄河下游及国内外其他河流相比,有相似也有差异,这与该河段的地貌及河道边界条件有关,也与人类活动的影响有关。     

黄河水资源统一调度对山东河段水质影响

通过对黄河实施水资源统一调度以来黄河山东河段超标率变化、主要污染物氨氮的变化、山东河段沿程变化、超标时段分布等水质变化趋势的分析,得出：1999年黄河水资源统一调度是黄河山东段的水质出现明显好转的转折点：每年的12月至次年的4月由于黄河水资源量少,山东黄河水质较差。     

黄河安度凌汛

2009年3月22日，黄河内蒙古封冻河段全部顺利开通，安全度过凌汛期。2008-2009年度黄河最大封冻长度1062km，其中宁夏河段141km，内蒙古河段720km，河曲河段67km，山东河段174km。本年度黄河凌情有四个显著特点：一是水位高。     

黄河内蒙古段孔兑水沙特点分析

根据毛不拉孔兑、西柳沟和罕台川实测水沙资料,对黄河内蒙古段孔兑水沙特点进行了分析。结果表明:孔兑具有水少沙多、年际变化大、年内分配极为不均的特点,不同孔兑之间水沙量和水沙组合差异较大;孔兑流量和含沙量变幅极大,同一流量下含沙量差异可达上百倍;流量超过一定值后,含沙量存在极限值,不再随流量的增大而增大;孔兑洪水陡涨陡落、持续时间短,洪峰流量大、含沙量高、输沙量大,洪水过程中流量和含沙量变化同步。     

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。     

黄河内蒙古段不同流量过程输沙效率分析

选定黄河内蒙古段1958—2013年体现年际间的丰枯变化和年内的季节性变化特征的94场次流量过程,以排沙比和淤积比为主要指标,分析了不同时期各级流量过程的输沙效率。结果表明:对于平均流量小于1 000 m3/s的流量过程,流量与含沙量的变化均对输沙效率具有比较显著的影响,即排沙比随着流量的增加而增大,随着含沙量的增大而减小。不同流量过程中泥沙组成的变化将导致各级粒径泥沙的输移分配比例有所不同,细沙流量过程水流的输沙能力主要表现在对粗沙的输移上,而粗沙流量过程水流的输沙能力主要表现在对细沙的输移上。     

黄河内蒙古段冰情变化特性的统计分析

运用数理统计理论的相关分析方法,对黄河内蒙古段冰情时间序列自身以及对它有一定影响的水文气象序列之间的相关关系进行了分析和检验。结果表明:冰情时间序列在长期变化中都存在一定的自相关性;冰情与水文气象要素存在一定的互相关性,影响冰情的主要因素有流量、温度和风速。     

黄河上游宁蒙河段平滩流量变化过程研究

采用黄河上游宁蒙河段各水文站1965—2004年实测资料,分析了宁蒙河段平滩流量的变化过程,表明宁蒙河段平滩流量随时间呈现减小的趋势,特别是1986年龙羊峡水库运用后减小更为明显,已由20世纪60年代中期的3 600~5 800m3/s减小到2004年的1 100~3 600m3/s,尤以内蒙古河段的三湖河口站最为严重,从1986年的4 100m3/s左右减小到2004年的1 100m3/s左右,内蒙古河段平滩流量减小幅度要大于宁夏河段,主河槽出现明显萎缩。文中给出了宁蒙河段历年平滩流量与年和汛期来水量的响应关系,具有随年和汛期来水量增加而增大的规律。进一步分析表明,当年来水量为200亿m3或汛期来水量为80亿m3时,宁夏河段和内蒙古河段的平滩流量分别约为3 100,2 850m3/s;当年来水量为300亿m3或汛期来水量为170亿m3时,宁夏河段和内蒙古河段的平滩流量分别约为4 300,4 000m3/s。分析结果可为宁蒙河段河道进一步整治的研究提供基础。