黄河下游河床演变及过洪能力变化趋势分析

河床演变和设计防洪水位是防洪规划的重要依据，而河床演变主要取决于来水来沙条件。在分析黄河近期水沙变化、河床演变和以往研究工作的基础上，考虑规划水平年的人类活动影响，兼顾经济性和安全性，分析预测了规划阶段的来水来沙条件。利用实测资料分析，泥沙数学模型计算等手段，预测了2020年前的河道冲淤变化。采用水力因子，流量～面积，冲淤改正，水位涨率，水位相关等方法分析计算了黄河下游河道的设计洪水位，为黄河流域的防洪规划提供了重要依据。     

黄河下游洪水期主槽水力因子变化研究

洪水过程中主槽平均流速和断面冲淤变化是影响下游河道排洪能力的主要因素。对黄河下游实测资料的系统分析结果表明，涨水期主槽平均流速随流量的增大而增加，但当主槽平均流速达到2.5m/s时，流速随流量的增加而增加的幅度明显减小，主槽平均流速和流量呈对数关系；洪水过程中主槽涨水期冲刷、落水期回淤，相应的冲淤面积与洪水流量的变幅呈较好的线性关系；涨水期主槽冲刷面积受含沙量的影响不明显。     

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。     

80年代黄河下游河道冲淤演变的特点

黄河下游已初步形成“上拦下排、两岸分滞”的防洪工程体系,保障了黄淮海平原的安全。黄河下游河道整治工程取得了显著的成效,积累了一些经验,但必须看到,黄河来水来沙条件的变化,使河道出现的一些新情况。正确认识黄河下游河道冲淤演变是搞好河道整治的前提条件。     

2000年黄河下游河道冲淤及河床演变情况分析

根据1999年11月－2000年10月黄河下游的监测资料，分析了小浪底水库的出库水沙特点，全面研究了下游河道冲淤，床沙粗化，河道断面形态变化及河热变化，对小浪底水库调水调沙运用的减淤效果进行了分析计算。同时，就2000年10月－2001年2月向天津紧急供水对减淤的影响也作了分析研究。研究表明，尽管这一时期进入黄河下游的水量为历史最枯，但黄河下游仍减淤2．16亿t，而且未出现大的河势变化及工程险情。     

黄河下游冬季河床冲淤过程的模拟

本文建立了模拟黄河下游冬季输沙及河床变化的数学模型。根据实测资料对明流（不结冰）情况下的经验输沙公式进行了修正以用于冰盖水流的情况。在本模型中计算了模拟河段内各个断面在每个时段的水流条件、输沙率及河床的断面形态。在河床演变过程中根据河流最小能耗原理对河宽的变化进行了调整。冲淤沿断面的横向分布是根据有效拖曳力的原则分配的。模拟结果与实测资料相当吻合。     

黄河下游断面法和沙平衡法冲淤量精度分析

以沙平衡方程计算了历年各站输沙量较三门峡站的系统偏差δ，反映了花园口、夹河滩、高村三站系统偏小40亿t左右，相对差为－8％－－10％，小浪底，艾山，利津三站偏小15亿t左右，相对差为－2％－－4％ 。计算了历年沙平衡法冲淤量V，综合误差△E和△E占断面法冲淤量的比重。如孙口－－艾山段断面法淤积2．57亿t，而△E则达13亿t，为断面法冲淤量的5倍，反映了沙平衡法计算冲淤量的失真情况。根据花园口河床演变观测资料进行了11次淤积断面精简分析，绘制了以断面平均间距为参数的冲淤量与相对误差关系图。以断面平均间距10km为例，冲淤量为0.7亿m^3时，相对误差为26．9％。     

持续冲刷期内黄河下游河床演变特点分析

基于2006年10月至2018年11月黄河下游12个典型断面观测数据,通过分析断面主槽平滩形态特征参数变化率及深泓线和主槽中心线的摆动强度,探讨了持续冲刷期内下游河床的调整变化过程及特点。结果表明:黄河下游断面形态调整表现出既有横向展宽又有冲深下切或淤高态势;河床平面摆动促进了断面主槽形态调整,河相系数变化率与深泓线和主槽中心线摆动强度均成正相关关系;来水来沙条件是主槽形态改变的主要驱动力,且可引起局部河段深泓线摆动强度增大。通过调整小浪底水库的运行模式及布设控导工程可进一步塑造并维持稳定的黄河下游中水河槽。     

黄河"96.8"洪水现象及下游河床整治思路

黄河小浪底水库运行初期 ,清水下泄 ,下游河床冲刷下切 ,险情将有所增加 ,防洪形势会发生很大变化 ,但水库的拦蓄作用 ,会使下游出现大洪水的可能性减小 ,中常洪水的发生几率将有所增加。因此 ,要加强中常洪水的调度 ,确保滩区安全 ,把中常洪水造成的漫滩损失减小到最低。本文结合“96 8”洪水现象及下游河床行洪能力分析 ,认为适当加强主槽工程措施的管理和建设 ,保持中常洪水在黄河下游主槽行洪是可行的     

黄河下游中常洪水调控指标

从塑槽径流条件、水流动床阻力、河道整治、滩区及防洪等方面,论证了未来黄河下游主槽目标过流能力采用4 000m3/s左右的合理性,提出了黄河下游发生明显淤滩刷槽的临界流量。同时,根据不同量级洪水河道的冲淤特点,提出了小浪底水库控制下游流量、含沙量指标。即在目标主槽过流能力条件下,控制漫滩洪水流量不低于6 000m3/s,含沙量不大于250-300kg/m3;小漫滩洪水和非漫滩洪水,尽量按流量2 300-4 000m3/s、含沙量20-50kg/m3的水沙搭配控制,避免出现4 000-6 000m3/s8、00-2 300m3/s两个量级的洪水过程。     

黄河下游高含沙洪水河床形态及调控指标

利用水库调控高含沙洪水是维持黄河下游主槽不萎缩的重要途径。基于黄河下游实测高含沙洪水冲淤特性的分析,按流量大小对高含沙洪水进行了分类,提出了黄河下游高含沙洪水的分类调控思路及相应的调控指标。大漫滩高含沙洪水,在满足黄河下游防洪要求的前提下,控制洪峰流量大于1.5倍的平滩流量,来沙系数在0.012~0.04 kg·s/m~6范围内。一般高含沙洪水,控制黄河下游洪水流量接近平滩流量,并尽可能控制来沙系数在临界值附近。高含沙小洪水,控制黄河下游洪水流量在2 500 m~3/s以下,洪水沙量小于2亿t。高含沙洪水经过分类调控后,可较大限度地利用滩地淤沙、主槽输沙能力排沙及花园口以上较大的主槽库容滞沙,维持或提高黄河下游主槽过流能力。     

黄河下游河道巨大的输沙能力与平衡的趋向性——“黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力”之二

尽管黄河下游河道以堆积性著称,河底、水面不断抬高,但在长期水沙作用下,特别是河流的自动调整和反馈迅速,其平衡的趋向性也很明显。从上、下河段挟沙能力及典型资料看,当流量为1000~4000 m3/s时,上段(河南河段)挟沙能力与下段(山东河段)之比为1.049~0.915,即流量小于2000 m3/s时,上段挟沙能力大于下段;而当流量大于2500 m3/s时,下段挟沙能力则大于上段;流量为2300 m3/s时,上、下河段基本平衡。从多年平均过程看,如果不考虑高含沙洪水,不漫滩,流量沿程不变,下段输沙量为上段输沙量的1.01倍,也说明多年输沙量是平衡的。特别是从1960年9月至1996年10月的资料看,三门峡至利津河段淤积36.32亿t,其中20次高含沙量洪水淤积37.22亿t,若不计高含沙洪水,则全河冲刷0.90亿t,占来沙348亿t的0.26%。     

黄河下游主槽恢复目标研究

维持黄河下游主槽断面良好的形态和大小对保障河道的排洪输沙功能至关重要,而平滩流量是一个能够综合反映主槽形态和大小的指示性因子.本文利用实测水文数据,分析了非漫滩情况下流量-流速关系,认为在非漫滩情况下,尽管平滩流量越大,洪水输沙效率越高,但当平滩流量大于5 000～5 500m3/s后,其单位水量的输沙能力增加甚微;而且,从与未来洪水相适应角度,下游平滩流量也不宜大于5 000m3/s,否则将降低其输沙效率.文章还分析了不同平滩流量对排泄设防大洪水的影响,认为平滩流量达4 000m3/s以上才可基本满足防御大洪水的要求,应作为平滩流量下限.基于此,文章建议将"平滩流量4 000～5 000m3/s作为黄河下游健康主槽的标准.进一步分析了下游汛期水量与主槽的响应关系,认为小浪底水库拦沙期结束前下游平滩流量恢复目标宜为4 000m3/s左右.     

不同时期黄河下游河道泥沙沉积与纵横断面调整

黄河以水少沙多而著称于世。泥沙沉积受制于水沙条件的变化和河道边界的约束。堤防的约束在防御洪水泛滥的同时,使得河道沉积速率明显加大。纵、横断面随水沙条件的变化而调整,河道边界的约束使得主流趋于稳定的同时,带来主槽沉积速率大于滩地,局部河段“二级悬河”发展严重。目前下游河道萎缩是一定水沙条件下的产物,遇到有利水沙,断面仍会发生相应调整,主槽萎缩的局面会得到改善,下游河道的过洪能力会逐步提高。     

渠化黄河下游河道与其对防洪输沙影响探讨

依据 5 0年代以来的黄河洪水灾害事例和实测水文数据的变化趋势 ,揭示了黄河洪水正在向着“小水大灾 ,防不胜防”的不利局面发展的现实。进而依据其发生、发展的成因要素和客观事实 ,论证了渠化黄河下游河道对防洪输沙的正面影响和对社会经济、生态环境的综合效益 ,从而确立了渠化河道的重要性和必要性。     

小浪底水库建成后黄河下游洪水调度原则研究

结合黄河下游防洪出现的新情况、新问题，在小浪底水库运用初期，水库拦洪库容将增加近８０亿ｍ＾３的条件下，通过分析计算，提出小浪底水库运用初期黄河下游洪水高度的原则意见：昼利用水库拦蓄洪水；在确保进防安全的前提下，充分利用河道排泄洪水；相机运用蓄滞洪区分滞洪水。     

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。     

洪水期水库调水调沙与黄河下游河道排沙分析

从1973～1990年期间，选取了60个洪峰时段的实测资料，分析了黄河下游河道的泥沙淤积和排沙比，得出结论为，如果洪水期三门峡出库平均含沙量为100～200kg／m3时，出库洪峰流量在4000～5000m3／s之间，可把50％～80％左右0．025～0．05mm和0．05～0．1mm的两级中粗沙排入海里；洪水期出库平均含沙量为50～100kg／m3，出库洪峰流量为3500～4000m3／s左右时，可把50％～190％的0．025～0．05mm和0．05～0．1mm的两级中粗沙排入海里．