黄河下游维持主槽不萎缩的输沙需水研究

输沙需水是维持主槽不萎缩的重要条件。本文在考虑黄河下游非汛期冲刷、大漫滩洪水淤滩刷槽冲淤特点的基础上,根据非漫滩洪水水、沙及河道冲淤关系,研究提出了维持主槽不萎缩的输沙需水计算方法,并结合小浪底水库典型水沙调节方案,分析计算了黄河下游维持主槽不萎缩的输沙需水量变化范围。研究表明,主槽维持规模、来沙量、水沙过程是维持主槽不萎缩输沙需水的重要影响因素,小浪底水库合理调控黄河下游水沙搭配关系后,维持主槽不萎缩的输沙需水可明显减少。     

黄河下游生态需水与生态调度研究综述

系统梳理了20世纪中期以来国内外河流生态需水与生态调度的概念、方法、应用效果等,并针对黄河下游的现状对这些研究的适用性和应用前景做了述评。通过分析指出,黄河下游的生态需水与生态调度研究已取得了一定进展,既界定了总体量值范围,也考虑了不同水平年对应不同保证率下的流量过程。提出黄河下游生态需水与生态调度仍存在水文过程与生态系统作用关系尚未厘清、生态流量与水库调度尺度存在差异、黄河下游水库综合利用任务较难协调、未来水沙变化等因素具有不确定性等问题。     

黄河干流生态与环境需水量研究综述

本研究在收集分析国内外有关生态环境需水研究进展的基础上,紧密结合黄河水环境和水生态特点,界定了黄河生态环境需水量的内涵和组成。对宁蒙(下河沿—头道拐)、龙三(龙门—三门峡)和下游3个重要河段的河道生态需水量、环境需水量计算方法及生态需水量、环境需水量耦合等问题进行了研究,提出了黄河干流10个重要水文断面的适宜生态环境水量和最小生态环境水量。     

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。     

黄河下游河流最小生态环境需水量初步研究

根据河流生态环境需水量的概念，针对黄河河流系统的主要功能目标，利用1950年以来的观测资料，分析了黄河下游河流各类最小生态环境需水量。研究表明，黄河下游汛期最小生态环境需水量主要由输沙用水的需求决定，由于黄河下游汛期占全年的大部分来沙量，因而在汛期需水量应该首先满足输沙功能的最低要求。在非汛期，高村、艾山、利津三部对应的各种功能所需临界流量也以输沙需水量为最大，但因该阶段各个河段输沙效率较低，可以优先考虑河流污染防治功能与河流生态功能，取其所需临界流量中较大的一个作为河流生态环境需水量。     

滦河下游区域生态环境用水安全分析

针对水资源开发利用引起的生态环境问题,从生态环境安全的角度出发,计算了滦河下游区域生态环境需水量,包括城市生态环境需水、河道内生态环境需水和湿地生态环境需水3部分。结果表明:2010年和2020年滦河下游区域生态环境需水总量分别为39.54亿m3和40.01亿m3;滦河下游区域规划城市生态供水基本满足需求,而其河道内生态需水和湿地生态需水处于不安全状态。     

黄河近期基础研究方向分析

在深入分析新形势下黄河治理开发和管理存在的问题及对科研的需求基础上,提出了治黄基础研究近期的主攻方向,重点涉及黄土高原水土保持与水库及下游河道关系、水库冲淤规律及调控技术、黄河河道水沙演进及冲淤演变规律、黄河口演变规律及模拟技术、黄河水沙预测预报、黄河重点区域用水基本规律、黄河污染物输移扩散及生态系统需水规律等7个研究方面.     

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     

维持黄河健康生命的若干科学技术问题

由于人类对黄河水资源的过度开发以及对黄河洪水的不当控制，使黄河在满足人类获取巨大经济社会效益的同时。也付出了沉重的代价，主要反映在下游河槽萎缩、水质恶化、河道和河口生态环境退化等。要改善和维持黄河健康生命，需要对黄河健康生命之科学内涵、改善和维持黄河健康生命所需要的水沙条件、保障目标水沙条件的调控技术和边界条件、未来黄河流域水沙形势等方面加强科学研究。     

小浪底水库生态调度的内涵、目标及措施

黄河调水调沙会改变水库及其下游河道的水文泥沙情势和生物生活环境,为此需要考虑相应的生态调度。根据生态调度研究进展,针对当前小浪底水库运行现状及其引起的生态环境问题,提出小浪底水库生态调度的总体构想,包括水库生态调度的内涵、目标和措施。生态调度的内涵是小浪底水库在水沙调度中要充分考虑河道(河床)生命和河流生物生命的水沙需求,将伤害减到最小,并逐步修复、长期维持其健康状态。总体目标是维持黄河健康生命,既要维持黄河河道(河床)生命的健康状态,又要维持河流生物生命的健康状态。具体措施有水库调度、维持河道基本生态流量、人造洪峰、控制低温水下泄、控制下泄水体气体过饱和和控制咸潮入侵等。     

黄河下游河道平衡输沙的沙量阈值研究

考虑黄河未来可能的水资源条件,以及生态保护、经济社会发展多目标对水量年内过程分布需求,根据黄河下游水沙资料、河道冲淤资料,采用实测资料分析、公式计算、数学模型模拟等多种方法研究了有利于黄河下游河流生态良性维持的平衡输沙的沙量阈值。未来进入黄河下游的年来水量为250亿m³左右,实测资料分析和公式计算表明,未来较小的平衡输沙阈值为2.0～2.2亿t。数学模型计算在小浪底水库等现有工程联合调控作用下黄河下游平衡输沙的临界沙量为2.5亿t。中游古贤水库建成后和小浪底水库联合调度,可以进一步提高汛期的输沙效率,平衡输沙的沙量阈值可进一步提高。研究成果对黄河下游治理具有重要意义,可为黄河泥沙处置措施优化提供技术支撑。     

黄河下游治理方略演变及综合治理前沿技术

较为全面地回顾了我国黄河下游治理方略的演变,着重介绍了黄河下游治理的最新科研成果——流域"分区治理"新方略.新方略将黄河河道至大堤之间的流域空间依次划分为生态移民安置区、高效生态农业区和生态湿地等功能区,利用泥沙放淤、挖河疏浚等技术手段实施滩区再造,建设嫩滩、二滩和高滩,以达成洪水分级设防、泥沙分区落淤、滩槽水沙自由交...     

新水沙条件下的黄河河口治理

分析了黄河河口未来来水来沙的变化及其影响,从人类活动要与自然协调共处出发,讨论了在新来水来沙条件下黄河河口治理中的几个主要问题,包括入海流路、三角洲演变、防洪抗凌、水资源、生态环境和湿地保护、社会经济规划布局以及河口管理等。指出了尽管黄河水少沙多的基本特性不变,河口的演变规律就不可能有大的变化,但正确的人为干预是非常重要和有效的,这为治理方案的研究留出了很大空间。水资源是黄河河口治理的核心,根本出路在于调整产业结构、大力建设节水型社会和提高用水效率。黄河河口存在的种种问题之间具有密不可分的联系,必须采取综合治理的方法,进行统一管理。河口治理是黄河全流域治理的一部分,必须统筹兼顾,合理发展。     

黄河治理方略

治黄方略为我国历代安民的决策课题。本文针对“水少沙多”这两点黄河难治的症结，指出减少入黄沙量的治本之策为采用现代工程措施，将黄土高原水土严重流失区整治成错落有致的相对平原，改变其侵蚀地理环境。同时提出了与外流域调水结合的综合治理方略，把黄河下游河道作为淮河及汉江上游洪水的入海通道，增加黄河过洪能力，小浪底水库也可乘机排沙入海。     

黄河治理的终极目标是 “维持黄河健康生命 ”

"维持黄河健康生命"是一种新的治河理念,其初步理论框架为:"维持黄河健康生命"为黄河治理的终极目标;"堤防不决口,河道不断流,污染不超标,河床不抬高"是体现终极目标的4个主要标志。该标志可以通过减少入黄泥沙措施的建设、流域及相关地区水资源利用的有效管理、增加黄河水资源量的外流域调水方案研究、黄河水沙调控体系建设、制定黄河下游河道科学合理的治理方略、使下游河道主槽不萎缩的水量及其过程塑造、满足降低污径比使污染不超标的水量补充要求、黄河河口治理、黄河三角洲生态系统的良性维持等途径得以实现。"三条黄河"建设是确保各条治理途径科学有效的基本手段。     

黄河泥沙研究重大科技进展及趋势

从黄河水沙情势变化、黄河水沙运动基础理论、黄河水沙调控理论与技术、河床演变与河道整治,以及黄河下游河道滩槽协同治理、泥沙综合处理与利用方略等方面,概要地介绍了黄河泥沙研究的重大科技进展,展望了黄河泥沙研究的发展趋势,提出了未来一段时期在“黄河流域生态保护和高质量发展”重大国家战略指引下应关注的重大科学问题。     

黄河下游游荡性河道双岸整治面临的问题

为全面认识黄河下游游荡性河道双岸整治的效果和可能带来的影响,对双岸整治的实施背景和预期效果进行总结,详细分析了双岸整治面临的工程和社会环境等方面的问题。认为当前黄河下游防洪形势虽得到改善,但也面临下游游荡性河道输沙能力不足、下游部分河段河势恶化等问题。指出双岸整治的主要效果在于通过丁坝等工程实施黄河下游双岸整治,塑造窄深河槽,利用窄深河槽很强的泄洪输沙能力并结合小浪底水库的调节运用使得大部分泥沙通过洪水输运,同时依靠整治工程消除横河、斜河等不利河势;双岸整治面临的主要问题有:黄河下游大洪水仍有可能出现,整治工程带来的水位壅高,整治河段挟沙能力提高造成的下泄泥沙对山东窄河道和黄河河口产生影响,以及工程实施带来的土地权属、引黄供水和环境影响等问题。     

河流最小生态基础流量计算方法研究

为了能够计算几何断面复杂、泥沙淤积、河宽大、水深浅的河道生态基础流量,本文以渭河关中地区的生态基础流量计算为例,通过综合水力学中的湿周法和R2CROSS法建立了一套简单、适合管理的最小生态基础流量方法——综合法。该方法计算出的5个站的生态基础流量占多年平均流量的比值都在10.8%～14.9%之间,满足生态基流的合理要求。通过与Tennant方法比较,结果表明:综合法计算确定的生态基础流量更为合理、是一种在管理上更值得推广应用的方法。     

黄河下游河道湿地浅析

黄河属于高含沙河流,自小浪底以下河道大部分为宽浅游荡型河道,形成了特有的黄河河道湿地。研究认为:黄河下游河道湿地是黄河小浪底以下河道行洪的重要组成部分;湿地保护应考虑下游滩区的现状,并应与下游综合治理相结合;黄河下游频繁断流对湿地的破坏较大;黄河下游滩区生产堤的修建既影响防洪又不利于河道湿地发育;黄河下游河道湿地的存在有利于沿黄两岸生态环境的改善。提出黄河下游河道湿地的研究方向为:①河道典型湿地价值评估研究;②黄河下游河道湿地规模与黄河径流补给的响应关系研究;③黄河自然洪水对下游河道湿地的影响效应研究;④黄河调水调沙对河道湿地的影响效应研究等。