黄河下游漫滩洪水的淤滩刷槽作用

淤滩刷槽是指多沙河流发生漫滩洪水时出现的滩地淤积、主槽冲刷(或少淤)的现象,为多沙河流的主要特征之一。以黄河下游河道为对象,利用实测洪水资料,对漫滩洪水的滩槽水沙交换、主槽断面形态改善及其对滩槽冲淤的影响进行了研究。滩槽水沙交换及其引起的主槽断面形态改善是造成漫滩洪水淤滩刷槽的主要原因。淤滩刷槽可减少河道的总淤积量,并可改善河道的横断面形态。当漫滩洪水来沙系数小于0.012 kg·s/m~6及洪水漫滩系数大于1.5时,淤滩刷槽作用明显。为减少主槽及河道的淤积,其可作为漫滩洪水调度的调控指标。     

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。     

黄河下游典型河段现状条件模型试验研究

为解决黄河下游河段淤积加重,主槽淤积萎缩,过流能力锐减,黄河下游地区的二级悬河形势严峻等问题,探索恢复下游河段主槽过流能力的治理措施,通过实体模型试验“82·8”洪水过程,研究试验河段淤滩刷槽的特点,为小浪底引黄工程调水、调沙、调度决策提供技术支撑.     

黄河下游漫滩高含沙洪水淤滩刷槽效果研究

采用定性和定量分析相结合的手段,分析了黄河下游漫滩高含沙洪水淤滩刷槽的效果。结果表明:黄河下游漫滩高含沙洪水淤积主要集中在高村以上河段,高村以下河段淤积量仅占全下游淤积量的3.2%;从同流量水位以及横断面的调整变化来看,高村以上河段的淤积主要集中在滩地,而主槽大多表现为冲刷;从滩槽淤积量分配来看,发生漫滩高含沙洪水年份整个汛期利津以上河段主槽淤积量占全断面淤积量的47.7%,而漫滩高含沙洪水期间主槽淤积量仅占全断面淤积量的10.3%。     

黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽及淹没风险研究

黄河下游漫滩洪水具有较强的塑槽作用,同时存在较大的淹没风险。通过实测资料分析、实体模型试验和数学模型计算,对黄河下游大漫滩洪水淤滩刷槽作用及淹没风险进行了初步探讨。研究表明:对于漫滩系数大于1.5的实测大漫滩洪水,主槽冲刷量一般是滩地淤积量的0.35~0.80倍。在漫滩系数小于2.5时,主槽冲刷量增加不明显,但滩区淹没面积及淹没损失增加显著;在漫滩系数大于2.5时主槽冲刷量明显增大,其滩地淹没面积达到最大,淹没损失增加缓慢。     

黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽试验研究

利用"82·8"型不同量级漫滩洪水,进行了黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽系列模型试验,结果表明:①漫滩洪水淤滩与刷槽之间有必然联系,滩地淤积量与主槽的冲刷量呈正相关关系,在同等水量、沙量条件下,滩槽冲淤量随洪峰流量的增大而明显增大;②不同量级洪水漫滩后,嫩滩的淤积量随洪峰流量的增大变化不大,二滩的淤积量随洪峰流量的增大而明显增大;③滩槽交换分三角形滩区交换和条形滩区交换,洪水过程中前者交换的频率大、时间短,后者交换的频率小、时间长;④上滩挟沙水流在运行过程中,具有明显的含沙量衰减及粒径分选作用,泥沙粒径分选细化的程度与含沙量衰减率呈正比,较大洪峰流量的上滩水流在三角形滩区上含沙量衰减率较大,较小洪峰流量的上滩水流在条形滩区上含沙量衰减率较大.     

黄河下游漫滩洪水调控模式研究

针对漫滩洪水特性提出了改善黄河下游“二级悬河”的方案,应用动床模型试验对改善方案进行了模拟研究。结果显示：控制漫滩可以有效的减缓“二级悬河”的发展,加大主槽累计冲刷量,减小滩区淹没面积及改善河道横比降。如果黄河下游遭遇大漫滩洪水,可以在控制漫滩条件下排放最大洪峰流量不超过10 000 m3/s的过程洪水。     

黄河下游高效输沙洪水调控指标研究

黄河下游河道冲淤变化主要取决于水沙条件,即随流量大小和含沙量高低而变化,含沙量越低则泥沙淤积比越小、单位输沙水量越大,反之,含沙量越高则泥沙淤积比越大、单位输沙水量越小。在黄河水少沙多、水资源日趋紧缺和供需矛盾日益突出的现实条件下,为兼顾河道少淤和减少输沙水量,可通过水库调度,优化水沙搭配、塑造高效输沙洪水。以黄河下游实测场次洪水为基础,建立洪水期下游河道泥沙淤积比与水沙因子间的响应关系,求得流量为4 000 m~3/s时冲淤临界含沙量约为50 kg/m~3;基于黄河下游河道洪水泥沙输移规律,以维持黄河下游河道基本不淤积为约束条件,分析单位输沙水量随含沙量的变化情况,提出了高效输沙洪水泥沙优化配置指标,即洪水流量为4 000 m~3/s、河道淤积比为0～15%时,相应的高效输沙洪水含沙量配置区间为50～75 kg/m~3。     

黄河下游宽河段漫滩洪水作用初析

通过实测资料分析,阐明黄河下游宽河道在持续萎缩的情况下漫滩洪水仍具有较强的淤滩刷槽的行洪特点,指出漫滩洪水造成的滩地淤积主要来自于滩槽水流泥沙的横向交换。通过2002年的调水调沙试验,验证了漫滩洪水可有效增加平滩流量的认识,建议在下游泥沙还没有得到有效控制的情况下允许洪水在一定范围内漫滩,这样从长远来看对防洪是有利的。     

黄河下游主槽宽度变化对洪水水位涨率的影响

以理论分析为基础，利用黄河下游洪水期实测水资料，分析了游荡性河道主槽宽度变化对洪水水位涨率的影响，阐明了不同含沙量供水水位表现的内在联系。结合窄河段水位涨率变化特点，探讨了主槽宽度、河道比降对洪水水位涨率的定量影响。黄河下游洪水水位涨率总体上与主槽宽度成反比，但涨主槽宽度大于1000m时，对水位涨率的影响程度明显降低。     

黄河下游不同流量级洪水冲淤特性的计算与分析

运用黄河下游水文学冲淤计算模型,对2002年和2009年小浪底水库调水调沙试验方案进行了计算,计算结果与实测值吻合较好。以2002年调水调沙总水量为控制指标,选取2002年地形(长期淤积)和2009年地形(长期冲刷)为边界条件,以清水下泄和来沙系数为0.01 kg.s/m6两类洪水,按照不漫滩、平滩和小漫滩三种方案,计算了黄河下游河道在不同边界条件下的滩槽冲淤量,以及各河段平滩流量的变化特征,对比分析了两类洪水在不同方案下的滩槽冲淤效果。对于清水冲刷,当以下游河道的最大平滩流量控制小浪底水库下泄流量时,全下游的冲刷效益最大。对于来沙系数为0.01kg.s/m6的高含沙水流,流量级越大,全下游的主槽冲刷量和平滩流量增幅越大,但淹没损失也较大。需要通过进一步研究,得到使全下游冲刷效益和淹没损失达到最优化的流量,作为小浪底水库的调控下泄流量。     

黄河下游洪水期断面调整对过洪能力的影响

水位表现是水流与河床边界相互作用的客观反映。对于不同的河流二者所起的作用各不相同，一般河流，河床变形不显著，水位主要依赖于流量的大小而变化；而像黄河这样的多沙河流，周界变化迅速，尤其是洪水期，槽冲滩淤，涨冲落淤，断面调整对水位影响很大。文中从定性到定量对中低含沙量的各级洪水，主槽冲刷对过洪能力的影响进行了详细分析，成果对防洪有指导意义。     

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     

黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价模型及其应用

黄河下游宽滩区既是大洪水行洪滞洪沉沙的通道,又是滩区群众赖以生存和发展的家园,如何合理运用宽滩区是长期备受关注和争议的话题。本文在水沙统筹、空间统筹和时间统筹原则的指导下,建立了黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价指标体系,构建了基于Pareto最优解的黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价模型,利用1958、1982、1992和1996年4场洪水实测资料,对该模型的合理性进行了验证。应用上述模型对黄河下游宽滩区不同运用方式的12组二维数学模型计算方案进行了评价,结果表明,洪水量级对减灾效应影响显著;相同洪水条件下设防护堤并控制闸门运用(有闸)或分区运用(5滩、10滩)方案能在滞洪沉沙功能和减灾效应之间取得更好的平衡,可作为未来滩区优化运用的决策参考。     

黄河下游复式河道滩槽分流特征研究

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,研究了黄河下游复式河道滩槽分流特征及其主要影响因素。研究结果表明:1986年后,河道萎缩,相同洪水流量下,主槽分流比有所减小,滩地分流比有所增大;1999年后,小浪底水库蓄水拦沙运用,下游河道持续冲刷,主槽过流能力有所恢复,主槽分流比必然有所增大。运用回归分析方法,建立了黄河下游复式河道滩槽分流比与滩槽过水宽度比、过水深度比、过水面积比、流速比、糙率比和主槽宽深比的单因素响应关系和多因素综合关系,在此基础上提出,定量方面,可运用多因素综合关系式依据未来滩槽6项单因素大小对黄河下游复式河道滩槽分流比进行预测;定性方面,在黄河下游滩槽治理过程中,应注意维持主槽一定的平滩流量和较为窄深的断面形态;注意给滩地留出一定的行洪宽度,在必要的行洪宽度内,尽量减少人类活动对滩地的影响,保持滩地畅通的过水通道,保证滩地相应的过洪能力,减轻河道行洪压力,从而达到确保全断面行洪安全的目的。     

黄河下游河道治理模式探讨

黄河下游滩区是行洪、滞洪、沉沙和180余万人生活的重要场所,滩区治理模式受到人们广泛关注。通过分析一体化治理、分区治理两种典型模式的共同点与不同点,认为实行分区管理模式更有利于实现人水和谐共处、保证防洪安全、支持滩区经济社会的可持续发展,并且有较强的可行性和优越性。     

塑造和维持黄河下游中水河槽措施研究

本文通过实测资料分析和泥沙数学模型计算的方法，就如何塑造并维持黄河下游中水河槽进行了系统的研究，分析了在未来可能的水沙条件下黄河下游中水河槽的规模，计算了小浪底水库不同出库水沙条件对塑造黄河下游中水河槽的作用，认为在目前的水沙条件下塑造和维持平滩流量约4000m3/s的中水河槽是可能和现实的，并进一步分析了影响中水河槽塑造和维持的主要因素，提出了塑造和维持黄河下游中水河槽的措施，试图为黄河下游防洪治理和维持黄河健康生命提供技术支持。图4表2参8     

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.