2007～2008年黄河宁蒙河段凌汛成因分析

黄河宁蒙河段2007～2008年凌汛期封冻河段长,平均冰厚较厚,最大槽蓄水增量达16.95×108 m3,封河期部分河段冰塞壅水严重,三湖河口站1月25日水位达1 020.84m,3月18日达1 020.86m,均创历史记录,3月20日开河时鄂尔多斯市杭锦旗独贵特拉奎素段黄河大堤先后发生两处溃堤.其原因是河道淤积日趋严重,跨河建筑物增多和不利的河道形态等综合因素造成冰下过流能力减小,12月上旬～3月上旬兰州站来水量47.0×108 m3,较前10a同期平均偏大7.3％,以及开河期气温急剧升高,三湖河口站开河前夕连续2d槽蓄水增量释放量均＞1 100 m3/s,直接导致测站下游河段形成冰坝壅水,造成溃堤灾害.     

防凌期宁蒙河段流量演进的分期分河段混合算法研究

防凌期河道流量演进受复杂凌情影响,研究成果少.在分析防凌期流量演进特点的基础上,考虑封开河日期、槽蓄水增量、气温等凌情影响因子,提出了分期分河段的混合算法以改进传统演进方法.以宁蒙河段为例,考虑流量传播时间,分为稳定封冻河段、不稳定封冻河段,分畅流期、封河期、封冻期、开河期,采用混合演进算法对宁蒙河段各断面的流量进行计算.结果显示,采用分期分河段的混合算法演进流量的精度大大提高,验证了混合算法的合理性、可靠性.     

大柳树水利枢纽对宁蒙河段的防凌作用研究

通过龙羊峡、刘家峡水库对宁蒙河段防凌作用的统计分析,指出了龙、刘水库防凌的作用在于调控凌汛期流量和出库水温,可使冰情减轻、内蒙古河段开河期冰坝减少;同时通过冰坝形成的数据统计指出封河期冰塞,开、封河期凌灾严重加剧的问题．根据大柳树水库的容量、调温、泄流特点,预测了宁蒙河段凌情变化,分析了大柳树水利枢纽防凌运用方式的有效性,运用流量计算方法分析了南水北调与大柳树水利枢纽防凌运用控泄流量的关系;根据计算分析成果推断了大柳树水利枢纽对宁蒙河段的防凌作用,并与龙羊峡、刘家峡水库对宁蒙河段的防凌作用做了比较,指出了大柳树水利枢纽防凌作用不可替代的地位和防凌优势．     

基于遗传算法的SVM冰凌预报模型研究

针对传统支持向量回归参数大多采用经验率定的情况,提出了一种基于遗传算法优化支持向量回归参数的冰凌预报模型.运用MATLAB软件进行建模,并将其应用于黄河宁蒙段三湖河口封、开河日期的预报.结果表明,经过优化的支持向量回归模型泛化能力强,预报效果优于传统支持向量回归模型.     

基于VIKOR扩展法的黄河冰凌灾害风险评估模型

为提高黄河冰凌灾害风险评估的合理性和准确性,提出了一种基于VIKOR扩展法的评估方法,并将其应用到黄河宁蒙河段的巴彦高勒—三湖河口、三湖河口—昭君坟和昭君坟—头道拐3个分河段的冰坝灾害风险评估中。依据传统多准则妥协解排序法(VIKOR)的基本思路,结合区间灰数的运算法则,计算各时间段各分河段的评价值,用动态区间灰数加权平均算子进行集成,得到各分河段的整体评价值,最后建立可能度矩阵,利用排序公式对各个分河段发生卡冰结坝的可能性进行排序。结果表明,昭君坟—头道拐河段最易发生卡冰结坝,巴彦高勒—三湖河口河段、三湖河口—昭君坟河段次之。该结果可为黄河宁蒙河段的防凌防汛提供借鉴。     

基于灰关联的黄河冰凌灾害风险评估研究

考虑到黄河水文信息的灰色特性和评估者的心理行为,提出了一种基于后悔理论的灰关联评估方法,并将其应用于黄河巴彦高勒、三湖河口和头道拐3个河段的冰塞灾害风险评估中。首先定义了欣喜-后悔值函数,并计算各河段的欣喜-后悔值;然后以欣喜-后悔值最大原则建立优化模型,得到属性权重向量;最后以各河段的欣喜-后悔值大小进行排序。结果表明,三湖河口最易发生冰塞,巴彦高勒、头道拐次之,这个排序结果可为黄河防凌提供借鉴。     

不同引渠形式下深式短管进口泄流能力的试验研究

为研究红岩河水库导流泄洪洞深式短管进口引渠形式由明渠改成涵洞后对其泄洪能力的影响,对其在明渠和涵洞两种形式下分别做水工模型试验,验证其水力特性。结果表明,较明渠形式,涵洞形式下的导流泄洪洞同水位下泄流量有不同程度的减小,下泄流量减小在导流泄洪洞进口为压力流状态时表现明显,且减小值随水位的升高而变大;大坝度汛期100年一遇洪水时,试验下泄流量较设计下泄流量约小6.35%;运行期100年一遇洪水时,试验下泄流量较设计下泄流量约小6.51%;运行期2 000年一遇洪水时,试验下泄流量较设计下泄流量约小6.95%。建议在将红岩河水库导流泄洪洞深式短管进口引渠由明渠改成涵洞形式后,需关注导流泄洪洞的下泄流量减小问题,避免由于水库下泄流量不足引起的大坝安全问题。     

水库初期蓄水计算中几个问题的研究

针对梯级龙头电站水库,在初期蓄水计算中所遇到的主要问题,如控制下泄流量的拟定、用径流顺序滑动法作初期蓄水计算时,系统保证出力和多年平均发电量的计算方法等进行了研究,并通过对实际水库初期蓄水计算,得到了较满意的结果。     

梧桐河生态流量分析

为定量确定大坝修成后坝址下游所需生态流量,通过Tennant法、湿周法和R2-Cross法对坝址至河口断面不同时间段维持水生态系统稳定所需的水量进行计算,并结合维持河流水环境质量的最小稀释净化水量和河滩湿地生态补水量的估算结果分析坝址断面下泄流量。计算结果为:鱼类产卵期(4—8月)的下泄生态流量为5. 74 m3/s,一般用水期(9月至次年3月)的下泄生态流量为1. 76 m3/s;除6月份外,其他月份用于维持河流水环境质量的最小稀释净化水量、河滩湿地生态补水量可由天然降水补给,6月份时对小山亮子断面的生态基流增加0. 01 m3/s后方可满足这两项水量的补给。通过对坝址断面下泄流量的分析,可为水资源配置及大坝管理提供科学依据。     

基于灰信息的黄河冰凌灾害风险评估模型

为提高黄河冰凌灾害风险评估的可靠性,提出了一种前景理论和集对分析相结合的评估方法,并应用到黄河宁蒙河段的冰凌灾害风险评估中。定义了前景价值函数和概率权重函数;计算了宁蒙河段各分河段的联系向量距离并以其总偏差最大化建立了优化模型,求解了准则权系数;以各分河段相对于正理想方案的贴近度大小进行排序。结果表明:青铜峡—石嘴山河段较易发生冰塞,三湖河口—头道拐河段不易发生冰塞,此结果可为这些河段的防凌防汛工作提供参考。     

三峡水库蓄水后下游近坝段水位流量关系

首先对三峡蓄水后近坝段内3个水文站实测水位流量资料进行了整理和分析,分析表明3站中枯水水位流量关系变化不同,蓄水后宜昌和枝城枯水水位流量关系变化基本不变,中水水位流量关系有所下降,而沙市枯水水位流量关系有所下降,中水水位流量关系基本不变.然后从河床冲淤、河道侵蚀基准点条件和河道阻力变化3个方面分析了3站水位流量关系变化产生差异的原因,并指出河道侵蚀基点条件是影响3站水位流量关系的主要因素,最后对近坝段水位流量关系的变化趋势进行了预测.     

三峡水库蓄水后水温变化对四大家鱼自然繁殖的影响

三峡水库蓄水后,坝下水温变化对四大家鱼关键生活史阶段造成一定影响。本文使用水温变化指标定量评价蓄水后水温的改变程度,分析水温改变对四大家鱼自然繁殖的影响。基于宜昌水文站1983-2013年长系列逐日水温资料,建立了25个具有生态意义的水温参数,利用变动范围法计算了三峡水库蓄水后25个水温参数变化度,对高度改变的水温参数采用线性回归方法评估其变化倾向,基于F检验法检验回归效果。分析四大家鱼自然繁殖时间与水温参数变化的关系,研究四大家鱼自然繁殖对水温过程变化的响应。结果表明：整体水温改变度达44.2%,高度改变的水温参数有7个,分别是1、4、10、11、12月平均水温、最低水温出现日期、水温达到18℃日期,水温改变度达87.9%、75.8%、74%、100%、100%、74%、89.9%,说明三峡水库蓄水后坝下水温发生显著变化;下泄水温在消落期4、5份偏低趋势明显,较蓄水前平均降低2.3、1.7℃,由于4、5月水温偏低导致水温达到18℃的日期发生显著变化,由蓄水前4月19日推迟至蓄水后5月4日,平均推迟15 d。四大家鱼自然繁殖时间与水温达到18℃的日期密切相关,下泄水温偏低造成其自然繁殖时间推迟,首次产卵推迟至5月中旬,整个繁殖季节由4-7月份压缩至5-6月份,研究成果为三峡水库开展生态调度提供科学支撑。     

黄河内蒙古杭锦旗独贵塔拉奎素段凌汛期溃堤原因分析

2008年3月20日凌晨内蒙古杭锦旗独贵塔拉奎素段黄河大堤发生溃堤,直接经济损失达69 120万元。造成此次溃堤灾害主要有两个原因：①黄河内蒙古河段河道主槽淤积严重,堤防标准低;②槽蓄水量大量释放,使三湖河口水位持续上涨,大堤长时间处于高水位的浸泡之中。提出一系列防御和减轻黄河内蒙古河段凌灾损失的工程与非工程的建设措施。     

三峡蓄水后白沙～茅草街双向水流河段航道的变化

根据实测资料分析了白沙~茅草街双向水流河段水沙特性以及该河段碍航成因,得到蓄水前南咀输入该河段的沙量太大是导致枯水期碍航的主要原因.在此基础上,利用三口分流的最新研究成果,计算了蓄水20 a后进入该河段水沙的变化,得到了蓄水20 a后南咀站沙量减少将会导致该河段在枯期碍航的情况得到改善的结论.且水库调蓄作用导致白沙~茅草街河段在4、10、11月份水位下降,但仍满足通航要求,12月至次年3月份枯水期水位略有增加,且低于设计水位的天数有一定的减小,因此通航条件将会有一定的改善,5、6月份水位增加,也均满足通航条件.总之,蓄水20 a后白沙~茅草街河段通航条件将会得到改善.     

水库调度对溪洛渡电站下游水温的影响

溪洛渡电站运行后将在春季下泄低温水,影响下游鱼类繁殖。研究通过改变水库调度方式来减免下泄低温水的影响。设计了3种水库调度方式,并采用立面二维k–ε温度模型预测溪洛渡电站库区水温及下泄水温。结果显示在1～6月升温期加大泄流量,降低库水位,会导致库区表层水温升高,斜温层下移,使引水口得到更多的表层温水,从而提高下游河道的水温。水库调度能一定程度上降低电站下泄低温水对鱼类产卵的影响。     

溃堤洪水在有压雨水管网街区演进的试验研究

溃堤洪水在有压雨水管网街区的演进过程十分复杂，城市街区建筑物及雨水管网改变了洪水的演进规律，影响了街区排涝的水力特性。本文基于典型城市街区建立了包括房屋、人行道及雨水管网在内的概化水槽模型，测量了不同溃堤洪水在典型城市街区演进过程中的街区水深、雨水管网流量及压强，探究了不同蓄水高度、前池进口流量对街区水位波动变化及有压雨水管网下泄流量的影响。溃堤洪水在水槽侧壁、房屋的作用下形成了大面积的水跃，并且在房屋建筑物附近出现了薄层状水片，水跃区域伴随着洪水演进过程先是在人行道处发生横向的迁移合并，再是在街区道路的纵向方向上逐渐耗散直至消失，街区水位在100 s后基本稳定，从上游至下游呈“先增大、再减小”的变化趋势。溃堤洪水在街区演进过程中，不同蓄水高度对有压雨水管网的泄流量影响相较于不同前池进口流量更加显著，街区上游雨水口的峰值流量在最大蓄水高度条件约为最大前池进口流量的1.5倍。研究结合街区水位及有压雨水管网压强采用欧拉数对短管淹没出流公式的泄流系数进行了率定，修正后的理论计算值的误差由32%降低至2%，能够较好地反映出街区雨水口的泄流能力。研究成果不仅能为数学模型提供翔实的验证资料，还可为城市洪涝治理提供理论指导。     

ADCP在黄河上游的应用

为了提高黄河上游水文流量测验效率,减轻测站工作人员的劳动强度,满足洪水测报及水资源合理利用的需要,探求先进的测验方法是水文发展的主要方向。分析了ADCP的测验原理、流量计算和影响测验的主要因素,并结合黄河上游的实际情况,在兰州站进行了ADCP测流试验。     

松滋口分流及其对芦家河河势影响研究

依据实测资料 ,分析了松滋河口门河段的河床冲淤及水位流量关系、松滋口分流对芦家河河势变化的影响 ,提出了根据枝城站水位流量与新江口水位流量关系推求松滋口的分流量的方法 ,预估了三峡水库运用对松滋河分流及河床冲淤的影响 ,为芦家河河段进行数学模型计算及物理模型试验提供了边界条件 .     

松滋口分流及其在芦家河河势影响研究

依据实测资料,分析了松滋河口门河段的河床冲及水位流量关系、松滋口分流对芦河河势变化的影响,提出了根据枝城站水位流量与新江口水位流量关系推求松滋口的分流量的方法,预估了三峡水库运用松滋河分流及河床冲淤的影响,为芦家河河段进行数学模型计算及物理模型试验提供了边界条件。     

螺旋密封封液能力的研究

从工程应用的角度、对不同结构型式和不同槽形的螺旋密封的封液能力进行了理论探讨,并提出了实用性较好的螺旋密封封液能力计算式。分析表明：在密封条件相同的情况下,螺套式螺旋密封不仅能获得与螺杆式螺旋密封相同的封液能力,而且还可以改善密封效果。另外,不同槽形螺旋密封的封液能力不同,三角形槽螺旋密封的封液能力比矩形槽螺旋密封的封液能力大,所得结果可供螺旋密封装置设计和选用时参考。