黄河下游河道冲淤量计算问题研究

沙量平衡方程中，悬沙量差等于测沙误差加区变量。潼关至大坝段，悬沙量差只占断面法冲淤２量的３５％。三门峡站实测悬沙即为全沙，精度较高，推算下游中简１９５２－１９９０年水利沙量测验误差小浪底、利津站分别偏小２．３％和２．４％。花园口，夹河滩站分别偏小９．３％和９．２％，偏小以对量为９．０－４２．４亿ｔ。黄河下游现统测断面较稀，单次测验精度达６８％以上的占７７％；加密实测与现测较少断１３次的冲淤总量相关     

1998年以来黄河下游河道冲淤变化分析

依据黄河下游业不来沙和断面冲淤实测资料，分析了１９９８年６月－２０００年５月下游河道冲淤特性以及加密试验断面的对计算冲淤量的影响。结果表明：这一时期枯水少沙，洪流量不大，下游河道汛期淤积，非汛期冲刷，主槽淤积加剧；汛期淤积集中于孙口上河段，非汛期冲刷主要在夹河滩口以上河段；测验断面加密后提高了计算冲淤量的精度，河段冲淤定性上也趋于更加准确。     

黄河下游断面法与沙量法冲淤计算成果比较及输沙率资料修正

由于黄河下游各站实测输沙率资料普遍存在漏测现象及部分测次单断沙关系代表性差等原因,造成断面法与沙量平衡法计算冲淤量在一些河段存在着定量甚至定性上的差别,以花园口以上和高村至艾山两河段表现最为突出。研究表明,黄河下游断面法冲淤量不存在累积性误差,它可以真实反映不同阶段泥沙在河道纵横向的沉积量及其随时间的变化过程;而沙量平衡法计算冲淤时在一些河段则存在明显的失真现象。野外观测的输沙率资料是研究洪水期泥沙调整与水沙间关系、深化河床演变基本规律的基础,为此有必要对输沙率资料进行修正。输沙率修正的主要是在爱因斯坦全沙计算结果分析的基础上,建立输沙率修正系数与实测含沙量间的关系,修正后的输沙率资料基本能反映黄河下游各河段的实际冲淤情况。     

输沙量差法计算河道冲淤量的误差分析

输沙量差法是计算河道冲淤量的主要方法之一。分析了输沙量差法与断面法计算河道冲淤量结果之间的差异和采用输沙量差法计算河道冲淤量的误差来源,提出了计算河道冲淤量中误差和相对误差的表达式。结合黄河下游现行测量条件,指出：①河道输沙量测验的相对中误差为1．7％～2．5％,能满足了解河道输沙情况的要求;②一般情况下河道冲淤量的绝对值远小于输沙量,但其绝对误差又大于输沙量的测验误差,导致计算的河道冲淤量的相对误差较大;③河段冲淤量的相对误差随冲淤量的减少而增加,甚至出现实测的冲淤量小于其测量误差,导致冲淤量计算成果定性困难;④当河道内的冲刷量或淤积量占来沙量的比例较大时计算的冲淤量相对误差很小,但河段淤积率降低到一定程度时,冲淤量的相对误差迅速增大,甚至超过100％,此时采用输沙量差法计算的河道冲淤量无使用价值。     

黄河宁蒙河段沙量平衡法冲淤量的计算及修正

对黄河宁蒙河段来水来沙、大断面、风积沙等实测资料进行了较为系统的整理分析,利用沙量平衡法和断面法计算了宁蒙河段的冲淤量,并依据断面法冲淤量对沙量平衡法冲淤量进行了修正.结果表明,1952年11月～2004年10月,宁蒙河段年平均淤积量为0.517亿t,其中内蒙古河段淤积量占全河段淤积量的92.8%.     

黄河下游不同治理方案下河道冲淤规律研究

针对黄河下游宽河治理的现状方案和窄河治理的防护堤方案,采用一维非恒定水沙数学模型,对设计年均来沙分别为3亿、6亿t和8亿t的3组系列年水沙情景开展了计算。结果表明:年均来沙3亿t情景下,两种方案黄河下游均表现为微冲,冲刷量分年、分滩槽、分河段都差别较小,第50 a末两种方案的最小平滩流量为4 019～4 067 m~3/s;年均来沙6亿t情景下,两种方案黄河下游均表现为淤积,防护堤方案在全下游减淤15.78%,减淤主要发生在花园口—艾山河段,其中花园口—高村、高村—艾山分别减淤22.53%、23.45%,艾山—利津河段稍有增淤,第50 a末黄河下游最小平滩流量为2 389～2 608 m~3/s;年均来沙8亿t情景下,两种方案黄河下游淤积量都较大,防护堤方案在全下游减淤16.78%,在铁谢—花园口、花园口—高村、高村—艾山河段分别减淤18.40%、20.83%、21.85%,艾利河段增淤4.99%,至第50 a末黄河下游最小平滩流量为2 058～2 420 m~3/s,两种治理方案对西河口以下河长的延长值影响不是太大。     

黄河宁蒙河段冲淤演变特点及趋势分析

通过分析黄河宁蒙河段冲淤演变及河槽过洪能力变化,进一步认识宁蒙河段冲淤演变规律,并根据下河沿水文站设计水沙条件,估算宁蒙河段2020年、2030年的冲淤变化趋势。分析表明:近期宁蒙河段输沙能力降低,巴彦高勒、三湖河口、昭君坟断面平滩流量呈减小趋势,河道淤积加重,支流淤堵干流情况加重。根据下河沿设计水沙条件推算头道拐水沙量以及区间引沙量,采用沙量平衡法,考虑区间支流来沙、区间风沙入黄情况,预估下河沿～头道拐冲淤量,2020年水平,宁蒙河段年均淤积0.78亿t;2030年水平,宁蒙河段年均淤积0.80亿t。     

走出沙平衡法计算河段冲淤量的误区

用实测断面法、沙量平衡法和同流量水位法计算了兰州—利津相邻水文站间的时段平均冲淤厚度,结果显示:①沙平衡法冲淤量计算公式的缺陷是很难克服的;②实测断面法可信度最高,悬沙平衡法可信度最低,同流量水位法具有一定的可信度;③用同流量水位差反映主河槽的冲淤变化,定性无误,可信度较高;④建议在无实测断面法冲淤量的河段,用同流量水位法计算区段主河槽冲淤厚度。     

黄河下游河道11月至次年5月时期输沙和冲淤规律研究

利用1960—2010年黄河下游11月至次年5月时期实测水沙资料,系统地研究了黄河下游河道水沙运动和河床冲淤规律。分析了花园口、高村、艾山和利津等4站输沙率与各自上站的流量、含沙量和输沙率的关系,黄河下游河道冲淤量与小浪底站来水量、来沙量、含沙量和来沙系数之间的关系。结果表明:黄河下游河道的下站输沙率与上站输沙率有很好相关关系,该时期进入黄河下游河道的输沙量小于1.82亿t、或平均含沙量小于12.6kg/m3、或来沙系数小于0.014 kg·s/m6时,下游河道以冲刷为主,反之则以淤积为主;采用本文建立的下站输沙率与上站输沙率关系式计算的黄河下游各河段冲淤量具有较高的精度。利用本文建立的关系式可以方便地预测未来黄河下游河道该时期不同河段冲淤量,对快速判断黄河上中游水利工程建设对下游河道冲淤影响具有重要意义。     

沙量平衡法计算冲淤量的不确定度：—兰州至花园口河段

本文主要讨论内容有三：一是研究分析兰州以下无实测冲淤变化资料河段的主河槽冲淤厚度，二是对有实测断面法冲淤量河段，可用沙量平衡方程计算综合误差值，中用沙量平衡计算的冲淤量实际上包括了综合误差，三是用无产测冲淤变化资料河段，本文用同流量水位法和沙量平衡法估算兰州以下各个河段的冲淤厚度。还引用不同研究答员用沙量的平衡法计算的头道拐－龙门河段1959－1989年冲淤量，说明其沙量平衡法的冲淤量涌反映实际的河道冲淤情况。     

黄河宁蒙河段冲淤演变特性分析

采用断面法对宁蒙河段的冲淤量进行了计算,结果表明：宁夏河段多年平均呈微淤状态,内蒙古河段近期主河槽淤积严重,巴彦高勒—蒲滩拐河段2000年8月～2004年8月年平均淤积量为0.62亿t,主槽淤积量占全断面淤积量的92.4%。     

黄河下游河道洪水期输沙规律研究

利用1960—2010年黄河下游304场次洪水实测水沙资料,以小浪底站为黄河下游河道进口控制站,以花园口、高村、艾山和利津4站为节点将黄河下游划分为4个河段,系统地研究了黄河下游洪水期河道水沙输移规律,分析了花园口、高村、艾山和利津4站输沙率与各自上站流量、含沙量和输沙率的关系。结果表明:黄河下游河道的下站输沙率与上站输沙率有很好的相关关系。在此基础上,进一步对小浪底场次洪水来沙系数进行分级,得到了分级来沙系数的下站输沙率与上站输沙率的相关关系。采用建立的下站输沙率与上站输沙率关系式计算得到的黄河下游各河段冲淤量和冲淤过程与实测资料符合很好,具有较高的精确度。利用建立的关系式可以方便地预测未来黄河下游河道洪水期不同河段冲淤量,快速判断场次洪水对黄河下游河道冲淤的影响。     

黄河宁夏段近期水沙特性及冲淤量变化预测

以1950年11月至2018年10月黄河宁夏段水沙系列资料为基础,运用统计法、经验公式法、断面法分析并预测该河道冲淤情况。结果表明,近年来黄河宁夏段水沙量明显减少,年内分配不均,小流量天数显著增加;河道有冲有淤、冲淤交替变化,多年冲淤基本平衡。河段年平均冲淤量的预测值为1993年~2018年的年实测大断面平均冲淤量0.082亿t,若按河段划分,其中沙坡头坝下至枣园年平均淤积157万m³,年平均淤积厚度为0.019 m;青铜峡坝下至石嘴山河段年平均淤积量428万m³,年平均淤积厚度为0.009 m。     

弯曲性河道断面布设对断面法冲淤成果的影响

河道冲淤量的计算通常有“断面比较法”(简称断面法)和“输沙平衡法”(简称沙量法)等。黄河下游艾山一利津河段为弯曲性河道，弯道段和浅滩段存在不同的冲淤特性，一般情况下，弯道段涨冲落淤，浅滩段涨淤落冲。由于测验断面布设于弯道河段的多于浅滩河段，因此在汛期一定的水沙条件下，造成计算冲淤量汛期和非汛期出现较大偏差。通过弯道段和浅滩段不同冲淤特性的分析，提出了在弯道段及过渡段布设数量相同的实测大断面、尽可能避开局部冲刷坑的影响、尽可能加密测验断面等断面布设原则。     

艾利河段泥沙输移特性及不淤临界含沙量探讨

对艾山—利津河段泥沙输移特性进行的分析表明：①艾山以下窄河段的河床演变具有“大水冲、小水淤”及“细沙冲、粗沙淤”的基本特点,并且淤积主要集中在非汛期,粗沙、中沙及细沙均发生淤积;汛期除粗沙淤积外,细沙及中沙均发生冲刷。②艾山—利津河段河道冲淤主要与流量大小有关。同时,根据1960～2002年的洪水资料,分析了粗沙、中沙、细沙冲淤的临界流量,建立了艾山—利津河段不同粒径组泥沙排沙比与流量间的关系;考虑到洪水演进及区间引水引沙等因素,初步建立了在洪水期艾山—利津河段不发生淤积的条件下艾山站临界含沙量与流量间的关系式。     

淮河中游输沙量差法和断面法计算河道冲淤量成果比较

分析淮河中游河道冲淤规律一般采用输沙量差法与断面法。本文简要介绍了输沙量差法和断面法的计算方法,在此基础上分析了两种方法各自的误差。针对两种方法在计算淮河中游冲淤量出现的差异,以吴家渡～小柳巷河段为例进行了分析和探讨。     

大洪水时黄河下游河道冲淤规律

以几场较大洪水过程为例,总结了黄河下游不同河段大洪水时的水沙特征,对大洪水时下游河道的冲淤规律进行了分析。结果表明:黄河下游洪水的来源区不同,洪水含沙量差别很大,洪水峰型组合和"胖"、"瘦"程度也不同;花园口站洪峰流量为8 000～15 000 m3/s时,下游各河段冲淤强度变化不大,但随着洪峰流量继续增大,铁谢—高村游荡型河段和高村—艾山过渡型河段洪峰期冲淤强度与花园口站最大洪峰流量呈正比关系,艾山—利津弯曲型河段冲淤强度与花园口站最大洪峰流量呈反比关系。     

黄河艾山以下河道引水引沙与河道冲淤关系的分析

本文通过实测资料分析，研究引水沙与河道冲淤的关系，明确引水引沙对河道的影响提出合理的引水引沙方案，并研究利用引水引沙减少艾山以下河道淤积措施的可能性。     

引水引沙对黄河宁蒙河段冲淤的影响

采用实测资料分析和数学模型计算等手段分析了引水引沙对宁蒙河段淤积的影响.结果表明:引水引沙只是影响宁蒙河道淤积的一个因素,且不是控制性因素;在所选的计算条件下,引水引沙年均增淤量为0.072亿t,其中1986年以前年均增淤量为0.093亿t,1986年以后年均增淤量为0.054亿t.     

黄河下游河道冲淤时空分布规律研究

根据黄河下游河道特征和进入下游河道的水沙条件,对下游河道冲淤的时空分布规律和冲淤量进行了研究,结果表明：下游河道冲淤量与花园口水文站的来沙系数有较好的相关关系;当进入下游河道的水沙条件与河道挟沙能力不相适应时,河道会自动迅速调整,调整速率沿程逐渐变小,进入艾山以下河段后河道冲淤时空分布规律趋于一致;根据推求的经验公式计算了小浪底水库运用初期下游河道冲淤量和冲淤强度的沿程分布,结果与实测值基本一致。