渭河下游平滩流量变化对来水来沙的响应

通过分析近期渭河下游河道淤积及河槽萎缩的特点,探讨了华县平滩流量变化对来水来沙的响应关系,从而给出了要维持渭河下游2003年汛后2500m3/s的平滩流量需要的水量和水沙搭配的定量关系。可对渭河流域综合治理提供一定的参考。     

平滩流量滞后响应模型的改进

针对冲积河流平滩流量滞后响应模型中存在的不足,对模型进行了两方面的修正:一是对原模型的结构形式进行了修正,包括调整了初始年份平滩流量平衡值Qe0的影响权重,推导了不同年份采用不同参数β时的模型方程;二是对模型中参数的计算方法进行了修正,包括考虑洪峰流量的影响修正了平滩流量平衡值Qe的计算方法,考虑汛期流量的影响修正了参数β的计算方法。利用黄河下游花园口、高村、孙口、艾山和利津五个水文站的实测资料对改进的模型进行验证,结果表明,修正后的模型反映了平滩流量随水沙条件改变的调整规律,模型计算精度有较大提高。     

黄河下游高村站平滩面积变化分析

以黄河下游高村站1960-2002年的平滩面积为研究对象,分析了来水量和来沙系数对平滩面积的影响.平滩面积随汛期水量的增加而增加,随汛期来沙系数的增加而减小,并且与4年滑动平均汛期水量和5年滑动平均来沙系数均具有较好的相关关系.提出了平滩面积的计算公式,公式不仅能够反映来水来沙条件变化对平滩面积的综合作用,而且能够反映前期水沙条件的累积影响,可以用来估算水沙条件变化对高村站平滩面积的影响效果.     

人工神经网络方法在黄河下游平滩流量计算中的应用

利用黄河下游1960-2007年实测水沙资料,选取花园口、高村、艾山及利津4个断面作为研究对象,采用人工神经网络方法,通过输入来流量和来沙系数确定各断面的平滩流量.不同输入因子的计算结果表明:对于平滩流量的计算,不仅应考虑来水来沙条件的累积作用,同时还应考虑汛期与非汛期的全部水沙条件,则能更加准确地计算各断面汛后的平滩流量.人工神经网络方法不仅能够全面地考虑多种因素对平滩流量计算的影响,而且还能够模拟平滩流量随水沙条件变化的动态调整过程.     

基于能量平衡的黄河下游平滩流量计算方法

根据能量平衡原理建立了平滩流量计算方法,并利用黄河下游5个主要测站的实测水沙及平滩流量资料进行了检验。结果表明:建立的平滩流量计算方法能较好地反映平滩流量随水流含沙量及来水量的变化趋势,计算值与实测值较为符合;来水量在一定范围内时,水流含沙量越大,平滩流量越小;水流含沙量在一定范围内时,来水量越大,则平滩流量越大。     

黄河下游平滩流量的估算方法

在以往关于平滩流量研究的基础上,建立了黄河下游沿程主要测站平滩流量的估算方法,即在已知小浪底、黑石关、小董3站设计水沙条件的情况下,首先根据设计沿程引水量得到下游沿程各站的汛期水量,然后计算沿程各站的汛期输沙量,进而利用滑动平均法或滞后响应模型计算下游沿程各站的平滩流量。该方法简单实用,计算结果与数学模型计算结果基本一致。     

黄河尾闾河道平滩流量变化对来水来沙的响应

通过分析1976年清水沟流路以来黄河河口尾闾河道冲淤变化及河槽萎缩特点,探讨了利津平滩流量变化对来水来沙及河口延伸的关系。结果表明:河口区平滩流量变化不仅与来水量、洪峰流量、水沙搭配系数、河口河长相关,而且与前期河床条件有关。给出了维持河口河道4 000 m3/s平滩流量需要的水量、洪峰流量及水沙搭配的定量关系以及河口延伸长度的限制条件,为河口尾闾河道的综合治理提供一定的参考。     

黄河下游高村站平滩面积的滞后响应模型

本文基于平滩面积的调整速率与当前的平滩面积和平衡值之间的差值成正比的概念,建立了黄河下游高村站平滩面积的滞后响应模型,考虑了水沙条件变化对平滩面积的累积影响,分析了平滩面积对水沙条件的滞后响应规律。结果表明,当年平滩面积的调整是前期连续几年水沙条件累积作用的结果,且包括当年在内的近期4-5年内水沙条件的累积作用较为明显,越往前的水沙条件对当年平滩面积的累积作用越小。     

黄河下游河道平滩流量与造床流量的变化过程研究

采用黄河下游各水文站1950-2003年实测资料,系统分析了过去50多年间黄河下游平滩流量和造床流量的变化过程及其与花园口来水量的响应关系,分析表明在过去50多年间黄河下游平滩流量和造床流量总体上呈逐渐减小的趋势,其数值随花园口来水量的丰枯而变化,花园口来水量大,造床流量就大,造床能力就强,塑造的主河槽的平滩流量也大。文中给出了平滩流量与造床流量的响应关系,通过造床流量和平滩流量的比较,指出黄河下游造床流量小于平滩流量,过去50多年间水流塑造河床的能力小于主河槽当时的过流能力,黄河下游主河槽萎缩是河道演变响应来水变化的必然结果。研究结果进一步表明,通过小浪底水库调整进入下游的来水过程,增大河道的造床流量,进而增大河道的过洪能力是治理河道萎缩的重要措施之一。     

冲积河流平滩流量的滞后响应模型

基于冲积河流自动调整的基本原理,根据河床在受到外界扰动后调整速率与其当前状态与平衡状态之间的差值成正比的基本规律,提出了冲积河流平滩流量的滞后响应模型,阐明了前期水沙条件对平滩流量滞后影响的物理本质.采用黄河下游5个主要测站1960~2003年实测平滩流量资料对滞后响应模型进行了检验,结果表明所建模型能够反映平滩流量的滞后响应过程,而且在水沙条件发生变化时,该河段通过冲淤调整达到新的平衡状态的时间约为5年.     

黄河下游河段平滩流量计算及变化过程分析

黄河下游不仅断面形态复杂,而且主槽形态特征及过流能力沿程变化较大。因此采用河段平均的特征变量来描述主槽形态及过流能力更具有代表性。本文提出了基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均相结合的方法表示河段平均的主槽特征变量,计算的河段平滩宽度、水深、面积及流量恒满足水流连续条件。采用该方法计算了1960-2006年中典型年份花园口至高村游荡河段的平滩流量。结果表明河段平滩流量能从总体上综合反映游荡段主槽的过流能力,且其变化幅度远小于断面平滩流量。分析了河段平滩流量与所在河段冲淤量的关系,并建立了河段平滩流量与进口断面两年平均的汛期流量及来沙系数的相关关系。计算了近期黄河下游各河段平滩流量的变化过程,所得结果较好地描述了平滩流量在高村至艾山河段较小,在其上游游荡段及下游弯曲段相对较大的驼峰现象。     

黄河下游输沙及冲淤的若干规律

从黄河下游河型沿程变化的实际出发，利用建立的河相系数与流量的关系以反映这种变化，进而深入研究了黄河下游有关输沙和冲淤的一些问题。诸如上下河段(游荡性河段与弯曲性河段)水力因素的对比，下段冲刷的临界流量的存在和证明，输沙能力的确定，第一造床流量与第二造床流量的意义及表达，来沙系数的理论基础，上、下河段输沙能力对比研究，以及游荡性河道整治时应注意上下段输沙能力均衡等。这些问题都是黄河下游输沙与冲淤方面的重要问题。本文从较深层次揭示了它们之间的内在联系，将这些问题进行了剖析，作了深入研究，得到了统一的理论框架。     

黄河下游水沙变化特点

本文以黄河下游河段小浪底、花园口、高村、艾山、利津水文站1950—2016年水沙资料为研究对象,通过实测资料分析与理论分析对黄河下游水沙特点进行研究。结果表明:近70年来黄河下游沿程各水文站年水沙量整体上呈现减小的趋势;水沙年际间、年内分配不均匀;1986年后下游水沙关系明显恶化,2003年后水沙关系又得到明显改善;近年来黄河下游大流量减少,小流量增多,输水输沙主要集中在1000~4000m~3/s洪水中;确定保证下游微淤甚至冲刷的来沙系数应不超过0.01kg·s/m~6。分析黄河水沙变化特点,掌握其变化规律可为缓减黄河下游水沙关系,完善治黄方略提供条件。     

黄河下游低含沙洪水的冲淤特性兼论艾山-利津河段不淤临界流量

黄河下游上、下河段河道形态迥异,同流量输沙能力上段大,下段小。观测表明一定流量的低含沙洪水,就全下游来说可以产生冲刷,但对下段(艾山以下)来说往往发生淤积。本文通过实际资料分析了下游河段的排沙比关系及不同来沙条件下泥沙冲淤强度等规律,并利用下游低含沙水流挟沙力关系,深入分析了艾山—利津河段不淤临界流量。结果表明这段河道不淤流量不仅与来水含沙量有关,还与河口段淤积延伸对艾山—利津段水面比降有顶托作用有关。     

黄河下游平滩流量不同确定方法的比较

平滩流量是主槽过流能力的一个重要指标,准确估算各断面平滩流量大小是黄河下游水沙调控的一项内容。本文首先阐述了平滩流量的概念,并结合黄河下游不同年代的实测横断面形态特征,给出了确定主槽范围及平滩高程的原则。接着评述了国内外已有确定平滩流量的方法,并分析了断面平滩流量四种确定方法各自的优缺点及适用范围。最后以下游花园口断面为例,给出了四种计算方法所得平滩流量的结果及其差别。通过比较认为,本文提出的采用一维水动力学模型确定平滩流量的方法所得结果较为合理。