小浪底水库拦沙期下游游荡性河段演变趋势研究

通过物理模型试验并结合数学模型计算分析，研究了小浪底水库拦沙期下游游荡性河段的河床演变问题。主要结果表明：（１）小浪底水库拦沙期下游河段自上而下将出现没程度的冲刷，受工程控制较好的河段，河床冲刷以下切为主，而控制较差的河段，河床下切的同时伴随着展宽，塌滩严重。（２）河床冲刷后使河道排泄能力加大，对河床变化过程的影响显著，河床综合稳定性增大，但河型并未转化，（３）游荡性河段冲刷期经常出现水流集中持续     

小浪底水库对下游游荡河段河床形态与过流能力的影响

小浪底水库蓄水拦沙以来,进入黄河下游的泥沙大幅度减少,引起了下游河道的再造床过程。以黄河下游游荡河段1986-2015年实测大断面资料为基础,从河床冲刷量、平滩河槽形态、平滩流量等方面分析了小浪底水库运行前后黄河下游游荡河段的河床调整过程及过流能力变化,并还原了无小浪底水库时的平滩河槽形态参数及平滩流量。研究结果表明:小浪底水库运行后,黄河下游河道持续冲刷,累计冲刷量为18. 6亿m~3,其中游荡河段所占比重达到72%。典型断面及河段尺度的平滩河槽形态调整明显,平滩河宽与水深增加,河相系数逐年递减,横断面形态总体向窄深方向发展。主槽过流能力明显增加,河段平滩流量都有不同程度增加,游荡河段内三个分河段的增幅分别为3 381 m~3/s、4 450 m~3/s及4 590 m~3/s。还原了无小浪底水库条件下2015年汛后游荡河段的平滩面积及平滩流量计算值,分别为有小浪底水库时的64%和80%。     

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。     

2001—2005年黄河下游防汛基础工作对策研究

小浪底水库建成投入运用后，下游防洪形势将发生很大变化，但仍有发生大洪水的可能，水库运行初期清水下泄，下游河床冲刷下切，险情有所增加，2001－2005年，黄河下游防洪目标为：确保防御花园口洪峰流一22000m3/s的标准，努力减小中常洪水造成的漫滩损失，通过加强防污工作正规化，规范化建设，全面落实防汛责任制，制订切实可行的洪水调度方案，以确保防洪安全。     

小浪底水库拦沙运用九年后黄河下游防洪形势预测

小浪底水库建成拦沙运用九年来,黄河下游河道断面形态全面调整,洪水演进呈现出新的特点,黄河下游防洪形势也发生了相应的变化。本文在分析现行河道断面形态及洪水演进特点基础上,结合近期实体模型试验成果,探讨了黄河下游防洪形势的调整变化。认为:与调水调沙前相比,目前花园口以上河床冲刷下切明显,河道过流能力提高;洪水上滩几率减小,滩区对洪水削峰功能减弱,洪水传播速度加快。花园口至高村远至孙口河段,96.8洪水形成高昂的滩唇,影响上游水量同步归槽,同时上游滩区退水又造成高村以下河段洪峰显著变胖,滩区大量进水,长时间滞洪,保持高水位,灾情进一步加重。在当前极端天气频繁发生的情况下,黄河下游的防洪形势仍不容乐观,希望引起有关部门的高度关注。     

黄河下游花园口-高村河段泥沙时空分布及地貌演变

小浪底水库投入运行以后,黄河下游河道地貌发生巨大变化,滩区治理面临土地保护与开发利用之间的矛盾.本文基于地形空间插值与实测资料研究了花园口-高村宽滩游荡型河段在2000-2017年间的泥沙分布特征及滩区地貌演变情况,并提出滩区改造方案.研究发现,由于小浪底水库拦沙作用,长期低含沙水流下泄导致河床形态调整加剧,主槽冲刷明...     

黄河下游游荡性河段心滩形态特征与水沙过程响应关系

黄河下游游荡性河段素以调整速度快与幅度大著称,河道心滩复杂多变,探究心滩形态特征与水沙过程之间的响应关系对于解析下游游荡性河段的河床演变机制具有重要的意义。围绕黄河下游铁谢至高村游荡性河段的心滩面积与数量等形态特征指标,结合下游水沙及冲淤特性,采用遥感影像和数值模拟相结合的研究方法厘清游荡性河段水沙过程与心滩面积及数量之间的响应关系,揭示水沙变化对心滩形态特征的影响机制。结果表明：自小浪底水库运用以来,下游河道发生剧烈冲刷,游荡性河段累计冲刷量15.37亿m³,占下游累计冲刷量的68%;在小浪底水库运用以前,游荡性河段的心滩面积与数量年际变化剧烈,存在着明显的增长与降低变化过程,而小浪底水库运用以后,该河段的心滩面积与数量呈现先减小后增大再减小的变化趋势;随着4 a滑动汛期平均流量和4 a滑动汛期平均来沙系数的增加,游荡性河段的心滩面积及数量分别呈现出减小和增大的变化趋势。数值模拟方法不仅可以较好地再现心滩发育及演变过程,还可以定性地表征特定水动力学因素对心滩形态特征塑造的影响,为阐明游荡性河段的心滩演变理论提供了一种新的研究方法。研究成果不仅有助于阐明河流平面形...     

近期黄河下游游荡河段床面下切与横向展宽的定量关系

水库运用初期,坝下游河床通常会发生冲深下切及滩岸崩退过程,但是现有研究较少分析河床下切与横向展宽之间的定量关系。以1999-2015年游荡河段实测断面地形资料和水沙资料为基础,分析了近期游荡河段的河床调整过程,发现河床调整以床面下切为主,部分河段崩岸明显;建立了不同河段累计床面下切值与累计滩岸崩退宽度之间的经验关系,其相关系数均大于0.8;根据水沙控制方程推导了河床下切与展宽之间的定量关系,发现累计床面下切值与河宽变化率及初始水深有关,各河段的相关系数均大于0.8;预测了未来游荡河段河床形态的调整过程,发现当各河段持续下切至某一值时,两种方法计算下的河床展宽值较为接近,一定条件下可用来估算河床下切和横向展宽的实际情况。     

沁河下游河床下切的研究与探析

沁河发源于太岳山脉南麓的二郎神沟,全长485.5km,流域面积13532km2,是三门峡以下黄河左岸最大的一条支流。沁河下游是典型的游荡型河道,河道高悬于背河地面以上,经常发生斜河、横河河势,素有"小黄河"之称。但近年来沁河下游绝大部分河段的河床不但没有抬高,反呈下切状态,通过对沁河下游河床下切的研究与探析,可为黄河下游河道河床下切问题研究提供借鉴。     

黄河下游影响带(河南段)土壤盐渍化分析评价

以黄河下游影响带河南段土壤盐渍化监测资料为依据，对土壤盐碱化程度进行了评价，分析了土壤盐渍化影响因素。指出小浪底水库运行后河床侵蚀下切、河水位下降引起黄河影响带地下水位下降，这对消除土地盐碱化有利，而黄河下游不断流和引黄灌区引水的增加会导致土壤盐渍化的产生。建议加强引黄用水与地下水开发的统一管理，以有利于改善生态环境，减少土地盐碱化。     

黄河下游防洪形势变化与治理前景展望

实测资料表明,黄河中上游干支流治理已经使下游的防洪形势发生变化,洪峰流量和年沙量大幅度减少,小浪底水库投入运用15年,下游河槽发生强烈冲刷,水位下降超过2m,生产堤的存在已经使22 000m3/s的设计洪水在花园口河段不漫滩,其防洪设计标准千年一遇。无论黄河水沙如何变化,都要经过小浪底水库调节进入下游,黄河窄深河槽具有极强的泄洪输沙能力。分析研究表明,小浪底水库进行多年调沙,相机利用洪水排沙,可长期发挥作用;下游游荡河段通过双岸整治形成高效排洪输沙通道输沙入海,继续冲刷河槽,可实现河床不抬高。建议修建桃花峪水库控制下游大洪水,并进一步纵向冲深河槽。     

小浪底水库的修建对下游河道的冲淤影响

通过小浪底水库拦沙期下泄清水冲刷下游河道的计算与三门峡水库初期运用实测资料对比研究,根据冲刷强度、河道整治工程状况及河床条件的分析表明,小浪底水库拦沙期,黄河下游河道不会发生类似60年代初期河势变化造成的紧张抢险局面。但由于生产堤约束形成的槽高于滩的河道形态,宽河段河势变化仍有可能形成横河、滚河的不利情况。同时,文章还结合三门峡水库运用实测资料预估了小浪底水库对下游窄河道的减淤作用。     

游荡型河段双岸整治对黄河下游河道的影响分析

针对游荡型河段主流宽浅散乱、河床极不稳定的特点，在黄河花园口一夹河滩河段两岸布置了对口丁坝整治工程。利用黄河下游水动力学泥沙数学模型，采用小浪底水库15a设计水沙系列，对黄河下游各河段的冲淤、典型断面的平滩流量变化进行了计算，分析了对艾山以下窄河段带来的影响，并与现状工程方案进行了比较，结论认为：①花园口-夹河滩河段布设双岸整治工程比现状工程条件下，15a间铁谢-利津河段多冲刷泥沙2．33亿t，冲刷量主要分布在花园口-高村段；②双岸整治工程方案和现状工程方案相比较，高村以下河段各站平滩流量减小，但和2002年汛前相比，山东河道仍具有较强的过洪能力；③在游荡型河段进行双岸整治工程布置，可以减少小浪底排沙期间河道的淤积，提高河南河段的输沙能力，而对山东河段的影响不是太明显。     

赣江南昌河段水位降低现状及影响因素

采用资料分析以及数模验证的方法,从赣江南昌河段水位降低与上游来水来沙、下游鄱阳湖水位降低以及南昌河段河床下切三个方面,对赣江南昌河段水位下降的影响因素进行了分析。结果表明:河床下切是赣江南昌河段水位降低的一个主要影响因素,大规模人为采砂是南昌河段河床下切的主因;下游鄱阳湖水位的降落亦会导致赣江南昌河段的水位下降,降幅随鄱阳湖水位降低的幅度、距鄱阳湖的距离以及流量的不同而不同,并且在枯水时受局部高滩河床的影响尤其明显;水流自然冲刷对河床下切造成的影响仅占1. 0%~3. 5%,对赣江南昌河段水位下降的影响有限。     

小浪底水库拦沙初期黄河下游冲淤效果分析

根据实测资料分析了1999年11月～2007年10月小浪底水库拦沙初期黄河下游河道冲淤变化情况,结果表明:①小浪底水库运用8年来,累计冲刷量为10.549亿m3,其中汛期冲刷量占全年冲刷量的69%,花园口洪峰流量大于2 000 m3/s的洪水冲刷量占总冲刷量的38%,6次调水调沙冲刷量占总冲刷量的20%;②下游河道冲刷量具有两头大、中间小的特征,冲刷强度沿程逐渐减弱,高村以上河段的断面形态调整为展宽和下切同时进行,高村以下河段以下切为主;③下游河床明显粗化,主槽过流能力明显增加;④平滩流量基本为3 650-5 800 m3/s,部分河段仍小于4 000 m3/s的低限标准.     

黄河下游窄河段洪水演进特征研究

基于小浪底水库运用前后黄河下游窄河段的河道形态变化,利用MIKE11模型,对黄河下游艾山—泺口窄河段2000年、2003年、2013年洪水过程进行模拟。根据实测资料进行了河床糙率率定及模型检验,并分析不同年份洪水水位流量的变化、洪峰沿程折减以及洪水传播时间变化。结果表明:小浪底水库进行调水调沙以后,黄河下游窄河段过流能力增强,河道对洪水的沿程削峰能力减弱,洪水传播时间缩短。     

黄河下游花园口以上河段滞沙能力分析

黄河下游河床调整主要取决于来水来沙和河床边界条件,河床调整沿程不均衡特征明显,花园口以上河段床演变对水沙条件的变化响应尤为突出,泥沙冲淤调整幅度最大。基于河道冲淤及水沙演进特性、滞沙可行性、河槽几何特性等分析,提出了花园口以上河段可作为泥沙天然反调节“库”概念,结合黄河下游实测洪水资料,采用水力计算方法,计算了花园口以上河段的河槽排洪能力及不同河槽规模条件下河槽允许滞沙量,提出了反调“库”滞沙能力,可为小浪底水库排沙指标的确定提供依据,对维持小浪底水库有效库容、弥补后续清水河床沙源不足、改善黄河下游河槽冲淤不均衡现象具有重要意义。     

小浪底水库运用后黄河下游堤防建设

黄河下游地处冲积平原之上，为地上“悬河”，除东平湖至济南等局部河段有山岭外，其余河段均由堤防约束洪水，历史上，一直是堤防加高和泥沙淤积“赛跑”，小浪底水库的拦沙运用，可使下游河床20年左右的时间不淤积抬升，应利用小浪底水库赢得的宝贵时机，大力开展放淤固堤建设，初步形成相对地下河的雏形。     

黄河小浪底水库下游河床冲淤发展趋势

根据黄河水沙特性，运用适合于多沙河流的挟沙力公式，研制出应用于黄河下游河道变形数模程序。通过对黄河铁谢至利津河段长系列演算与分析，预估小浪底水库运用后，坝下游河道将发生不同程度的冲淤变化，以铁谢至高村段河床冲淤变化较大，高村以下河段冲淤变化较小。     

湘江下游河床下切对水动力条件影响的数值模拟

在研究分析相关水文数据的基础上,拟定多个不同的水动力条件情景,通过一维水动力数学模型模拟分析了湘江下游河床下切对湘江下游水动力条件的影响,探讨湘江下游河床下切引起模拟河段沿程水位、流速的变化,结果表明,湘江下游河床下切会引起模拟河段沿程水位不同程度的降低,其幅度从下游向上游逐渐增大;距离下游水位边界越远,河床下切引起的水位下降的幅度越大;下游水位越低,河床下切引起沿程水位降低的幅度越大;伴随着水位下降,河床下切使得模拟河段沿程断面的平均流速普遍减小。