黄河下游河道水沙变化与纵横向演变特征

采用实测资料分析的方法,探求了黄河下游河道水沙变化与纵横向演变特征。结果表明,黄河下游纵横向演变规律的研究,经过长期的探索,已取得了大量成果。但随着人类活动对流域系统干预程度的不断增大,特别是小浪底水库的运用和黄土高原大规模生态环境建设都将显著地改变进入下游的水沙条件,将对21世纪黄河下游河道治理产生深远的影响。因此,研究水沙变化条件下黄河下游河道纵横向演变规律是预测黄河下游河道演变趋势的前提,同时为小浪底水库初期运用下游河道治理提供技术支撑。     

不同水沙条件下顺直型河道交错边滩演变规律

顺直型河道在自然河流演变中常常形成典型的具有犬牙交错形状的边滩地形,在不同水河条件的河流中,边滩发育演变情况各不相同,为了研究水沙条件对其演变的具体影响,利用室内概化模型试验,研究了顺直型河道交错边滩在不同水沙条件下演变的规律。试验发现:①上游来沙减少后,河段内交错边滩的面积及尺寸相应减小,交错边滩之间的间距也会缩短。②顺直型河段交错边滩的下移速度随上游来沙减少而减缓;其主要原因是大沙组情况下滩尾淤积,压缩附近的主槽主流,继而造成对岸下游的边滩头部冲刷下移,清水组情况下滩尾淤积的泥沙较少,该现象相应减弱。③顺直型河道在大沙条件下表现出冲滩淤槽的趋势,河道逐渐被“抹平”,滩槽差异缩小。④随着上游来沙的减少,河道主槽开始冲刷,在抗冲性较强的边界旁,主河道会顶冲河岸下切出深槽,滩槽更加分明,在交错边滩下移的同时,靠岸的深槽往往不会被填平,形成“倒套”。     

黄河下游游荡河道萎缩过程中的河床演变趋势

由于人类活动与自然因素影响下的水沙变化。黄河下游自20世纪70年代初期特别是80年代中期以来发生了明显的河床萎缩,河宽束窄,宽深比减小,主流线摆动幅度减小,深泓线弯曲系数增大,这表明,黄河下游的游荡程度有所降低。     

1986年以来黄河下游水沙变化及河道演变分析

１９８６年以来，受气候变化、工农业用水增加及大型水库调节的影响，黄河下游出现枯水少沙、大洪水几率减小、高含沙洪水频繁发生、年内水沙分配改变的情况致使河道主槽发生严重淤积、河道萎缩、平滩流量减小、河道排洪能力降低，中常洪水即可出现高不位，洪峰传播时间长且沿程变形复杂，小水大灾。     

下荆江河道演变特性研究

自20世纪60年代以来，影响下荆江河道演变的主要因素有：中洲子和上车湾两处人工裁弯以及沙滩子自然裁弯；1988年葛洲坝工程蓄水运用；2003年6月三峡水库蓄水运用；1998年以来对下荆江实施了河势控制工程；三口分流分沙相对减少，下荆江水沙泄量的相对增多等因素。文章主要根据20世纪60年代以来实测的水文地质及地形资料，对下荆江河道的演变进行了分析研究。分析认为：下荆江裁弯引起自下而上发展的溯源冲刷；水库蓄水运用引起自上而下发展的沿程冲刷；护岸工程使下荆江河势得到了初步控制，下荆江河道基本按人工控导的方向演变。     

水沙变化条件下黄河下游游荡性河段河势变化特性

根据实测资料分析，总结分析了黄河下游1986年以来水沙变化的主要特点，进而着重对水沙变化后黄河下游游荡性河道河势调整的新特点进行了阐述。其特点主要是：主流摆动幅度减弱，支汉、心滩减少；河道弯曲程度增加，河湾个数增多；工程靠溜部位上提下挫现象增多，工程上首塌滩严重；畸形河湾增加；工程脱河和半脱河现象较为严重；小水易出险等。从而认识到，水沙变化后，河势变化更加复杂。应深入探讨河势调整的机理，并通过小浪底水库调水调沙来减弱水沙变化程度，同时，在一些河势调整剧烈的河段修建能够适应长期中小水河势调整的整治工程是改善不利河势的有效途径。     

黄河宁夏河段河道演变分析

通过对黄河宁夏河段河道演变的分析,研究了宁夏河段河道冲淤及河势变化情况。结果表明:1993—2009年,黄河宁夏段下河沿至青铜峡河段河道多年平均冲淤平衡,青铜峡至石嘴山河段河道呈淤积状态。宁夏河段河道的冲淤变化主要取决于来水来沙条件,1986年以后汛期水少沙多,泥沙全部淤积在河道主河槽内,主槽淤积萎缩,中小洪水水位明显抬高。宁夏峡谷河段及卵石河床冲淤变化及主流摆幅较小,其余河段河床冲淤变化及主流摆幅较大。河道整治工程的实施对控制河势变化有积极作用。黄河宁夏段水沙条件、河道边界条件及河床质地是影响河道演变的本质原因。     

基于松花江干流河道水沙二相性及演变规律

水沙的二相性是河道水流的第一特性,在水沙二相流中,沙与水的关系存在必然性和偶然性。研究松花江干流主要观测站的流量过程和泥沙规律,进而分析松花江干流水沙二相性中的必然性,探索作为预测松花江河道演变的途径之一。     

长江口横沙浅滩演变及水沙变化特征研究

近年来,随着长江流域上游来沙的锐减,长江口滩涂面临着侵蚀的风险。为探讨河口滩涂在人类活动和自然环境影响下的冲淤演变规律及水沙变化特征,以横沙浅滩为例,采用实测资料与数学模型相结合的方式进行了系统研究。实测资料分析表明：1998～2010年,横沙浅滩淤积较为明显,2010～2019年,浅滩呈微冲趋势,其中-5 m以浅沙体体积在2010年达到最大,-2 m以浅沙体体积在2015年达到最大,说明近年来横沙浅滩出现了侵蚀现象。数学模型模拟结果表明,浅滩内水动力和含沙量均呈持续减小趋势。鉴于长江口来沙持续减小,横沙浅滩可能进一步发生侵蚀,未来需加强对流域来沙变化引起河口滩涂资源变化的关注,并考虑相应的补偿措施。     

三峡工程下游宜昌至湖口河段河道演变研究

三峡工程建成运用后,水库下泄泥沙数量大幅减少,长江中下游河道将经历长时期、长河段的冲刷过程。采用一维恒定非均匀悬移质不平衡输沙数学模型,计算了三峡工程下游河道的冲刷状况,对河道冲刷过程、河型变异及河势调整等进行了预测评估。将计算结果与三峡水库2003年蓄水运用后宜昌至湖口河段的实测资料进行对比分析。结果表明,冲刷过程中河道水沙状况发生了一定变化,但原有的基本河型仍保持不变;总体河势稳定,局部河段河势有不同程度的调整。河床冲刷过程和河道演变状况尚在预测范围以内。     

分汊河道水沙运动特性及其对河道演变的影响

以实测资料为依据,从理论上分析得出了稳定分汊河段的水面纵比降大于单一河段;分析了分汊河道进口段的水沙运动及输沙特性以及对汊道演变的影响;基于平衡输沙原理,分析得出了分流分沙变化对分汊河道冲淤影响的关系式,即分汊河道的冲淤演变与上游来沙量、主支汊分流分沙比及其变化等因素有关。     

黄河宁夏段近期水沙变化及河势演变分析

为研究黄河宁夏段水沙关系和河势演变,通过实测数据分析了近年来该河段水沙变化的特点,结合1993—2015年该河段地形图测绘及大断面套绘分析评估了河势状况。结果表明:黄河宁夏段水沙关系主要表现为水沙量大幅减少、年内水量的分配比例变化较大、来沙系数变化较大等特点。近年来,黄河宁夏段岸线有了较大变化,仁存渡以上河段河岸逐渐变窄,主槽摆动不大;仁存渡以下河段,河岸趋于展宽,主流摆动剧烈。从河相关系变化来看,下青段河相系数变化不大,断面仍保持较为窄深的状态,青石段河相系数总体上呈现逐年变大的趋势,主槽逐年淤高,断面更趋宽浅。2011—2012年,2012年洪水使得河道冲刷,断面变深,致使下青段和青石段河相系数均减小。从滩槽关系变化来分析,滩槽差在1~2 m之间是主槽偏移位移较大的区间,滩槽差越大,主槽偏移位移越小,河势越难摆动。     

宁蒙河段水沙变化数值模拟及灌区引水对河道水沙变化的影响

利用非恒定水动力学水流泥沙方程,建立了黄河下河沿～头道拐河段一维水沙输移数学模型,分别采用1997-2002年和2003-2006年的黄河水文、泥沙等资料对模型进行了率定和验证;运用该模型模拟计算了1997-2006年宁蒙灌区引水对河道水沙变化的影响,分析认为:宁蒙灌区每引水1亿m3,头道拐断面相应径流减少量0.69亿m3,每净引水1亿m3头道拐断面径流则减少1.02亿m3;相应输沙减少量分别为40.9万t和60.7万t;河道淤积变化量1 432万t。汛期引水对河道输沙变化的影响大于对径流变化的影响,汛期引水引起的头道拐断面径流减少量占引水期径流减少总量的50%,而相应的输沙减少量则占输沙减少总量的73%。     

塔里木河下游弯曲河道形态特征及演变分析

塔里木河下游是典型的弯曲河道,自2000年起实施生态输水后,原本断流的河道开始间歇性过水,而输水对于河道形态的塑造及演变的影响有待研究。基于遥感影像解译与实测资料,识别河道边界并沿程提取170个弯道,分别从整体河道与弯道角度进行形态特征及演变规律研究。结果表明：塔里木河下游平面形态蜿蜒曲折,深泓线沿程波动起伏,横断面主要为抛物线形、梯形和倒三角形。河道演变特征为干流基本稳定,沟汊变化频繁。弯道包含简单弯道与复合弯道两种类型,迁移类型主要为延伸、收缩、展宽、缩窄、延伸与展宽/缩窄组合等6种方式,迁移速率随弯道曲率先增后减。     

黄河口水沙变异及尾闾河道的萎缩响应

1986年以来,进入黄河口的水沙过程发生了变异,尾闾河道逐渐萎缩,河道泄洪能力降低,对黄河防洪安全构成了极大的威胁。本文依据清水沟流路实测资料,采用对比分析、理论探讨等方法,揭示了黄河口水沙过程的变异特征,分析了尾闾河道萎缩的演变过程,概化了尾闾河道的萎缩模式,探求了尾闾河道的萎缩机理,引入了尾闾河道萎缩的判别指标。     

国外典型水利枢纽下游河道冲淤演变特点

水利枢纽的修建将引起下游河道水沙条件的变化,尤其是水利枢纽对河流泥沙的拦蓄作用,打破了下游河道原有的相对平衡状况。为适应新的水沙条件,河道将发生冲淤调整,导致下游河势、河型变化,对下游河道的防洪及航运等产生较大的影响。对国外典型水利枢纽修建后下游水沙条件变化特点、下游河道的冲淤演变特点、河势与河型的变化等进行了分析研究。研究结果表明:水利枢纽修建后,下游河道普遍具有冲刷降低的趋势,下游河道的冲淤变化、河势及河型的变化受河岸与河床组成、河道平面形态及水库运行方式等多因素影响。