基于洪水过程的黄河下游游荡型河段冲淤特性研究

为了把握洪水泥沙过程对黄河下游游荡型河段河床冲淤调整的影响,通过平面二维水沙数值模拟与实测资料分析,进行了不同水沙过程下黄河下游河道冲淤规律的探讨。研究发现不同洪水泥沙过程对河槽的调整塑造有明显不同的影响,大洪峰流量塑造的河槽在非洪峰期难以维持原有输沙强度。主槽累积刷槽效应与洪水泥沙过程有很好的响应关系,塑造出最适宜河床断面形态的洪水过程才能实现最佳输沙效率。在不同量级漫滩洪水条件中,对应洪峰6 000m3/s的洪水过程,塑造的断面形态具有最大累积刷槽效应,故可采用其作为黄河下游漫滩洪水的调控指标。     

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.     

黄河干流泥沙分布状况及存在问题

利用实测资料系统分析了1950.7-2005.6不同时期黄河干流泥沙分布特点。通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙分布引起的问题。提出了有利于减轻黄河干流泥沙淤积灾害的建议。     

黄河小北干流漫滩洪水分析和预报方法探讨

在分析黄河小北干流河道特性、漫滩洪水水沙特点和演进规律以及平滩流量随来水来沙和河道冲淤变化情况的基础上,考虑小北干流宽浅河道的特点和漫滩洪水调蓄特征,用实测淤积断面资料和水位站资料建立了河道槽蓄关系,用"蓄率中线法"对漫滩洪水进行演算预报。对高含沙漫滩大洪水在滩地滞蓄淤积,洪量减小、洪峰曲线坦化的情况,建立了滞水滞沙处理模型。结果表明:1960年以来21场漫滩洪水的预报检验合格率为85.7%,对黄河"92·8"洪水和"96·8"洪水预报的确定性系数分别为0.87、0.93,洪峰流量预报精度分别为86.5%、96.3%。     

不同时期黄河泥沙淤积灾害分析

在系统分析1950年7月-2005年6月不同历史时期黄河干流泥沙分布特点基础上,通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙淤积及存在的问题,提出减灾建议。（HKY—JBYW一2007—06）     

黄河下游河道冲淤性研究

根据三门峡水库投入运用以来36年下游河道的实测资料，分析了各种水沙条件下黄河下游河道的冲淤特性，总结了低含沙非漫滩洪水、中含沙非漫滩洪水、较高含沙非漫滩洪水、高含沙洪水、一般含沙漫滩洪水及非汛期河道的冲淤规律和各河段的相互调整关系，指出了各河段冲淤最严重的洪水类型，确定了各河段冲淤平衡的临界条件。在此基础上，提出了水库调水调沙过程中应采取的对策和措施。     

潼关高程下降对渭河下游防洪的影响

潼关高程抬升引起渭河下游大量泥沙淤积,给防洪带来一系列问题。本文针对这一问题,通过对渭河下游河道40多年的大断面地形资料进行分析和计算,探讨了潼关高程与渭河下游泥沙冲淤的关系,并分析了典型断面的水位变化。结果表明,潼关高程与渭河下游泥沙冲淤密切相关,潼关高程下降后,渭河会产生溯源冲刷。在大水少沙情况下,近槽滩地也会受到冲刷,但是洪水漫滩后滩地会发生淤积,由于主槽面积增加,过洪能力增强,中小洪水防洪压力减小;但如果发生高含沙漫滩洪水,滩地淤积,漫滩洪水水位反而有所抬高,大洪水威胁依然存在。     

塔里木河干流河道综合治理措施的研究(Ⅰ)——干流河道演变规律

在全面分析塔里木河干流河道来水来沙特性及遥感地形资料的基础上,对干流河道的河床演变、输水输沙特性与河道冲淤等进行了系统的研究,提出了干流河道河型及划分标准、河道稳定性指标、断面水力几何形态及近期河势摆动范围等,建立了干流河道的挟沙能力公式,揭示了塔里木河干流河床演变的基本规律;通过深入分析干流河道的断面形态与输水输沙特征,考虑干流河道基础资料短缺和水量损失(洪水漫溢、引水跑水、渗漏蒸发)严重的特点,建立了适用于干流河道不同形态(枯水、平滩、漫滩)河槽的输水输沙计算模式,开发了干流河道一维泥沙数学模型,论述了干流河道的冲淤特点。     

黄河下游河道冲淤计算方法

本文介绍黄河规划治理中常采用的下游河道冲淤计算方法.黄河下游来水含沙量大,含沙量变幅大,河床边界条件复杂,特别是漫滩洪水及高含沙洪水,洪峰沿程传播变形及滩槽水流横向交换引起的滩槽冲淤变形均较明显.实际上是三维非恒定流的河床变形问题.本计算方法由黄河下游实测水沙资料分析求得黄河下游各水文断面主槽输沙公式,它反映了黄河下游各断面输沙率不仅与本断面水力条件有关,而且与上游断面来水含沙量有关.根据下游河道型态特性对河床边界条件进行概化处理,运用一维河床变形的三个基本方程进行河床变形计算.漫滩洪水采用马斯京根法进行洪水推演,将不断进行的滩槽水沙横向交换概化为分段进出的漫滩水流.在每小段进出口处进行滩槽水流混合及滩槽分流计算,在每小段内分别进行滩地和主槽的一维冲淤计算.经过三十余年实测资料验证,不论冲淤总量还是沿程各河段及横向滩槽冲淤分布均较符合实际.     

黄河下游水沙复杂变化与河床调整的关系

冲积河流具有自动调整的功能，针对不同的来水来沙和边界条件，河流会作出相应的调整。1986年以来黄河下游水沙呈现有效造床洪水峰值减小且出现频率下降，枯水历时大幅度增加和小流量对河道的造床作用加强等特点。本文通过分析黄河水沙变化特性，探讨了河床沉积与形态调整的变化。研究表明，黄河下游河道的冲淤特性与不同时期年均来沙系数具有较好的相关关系，当年均来沙系数小于0.015时，下游河道处于不淤的临界状态。通过小浪底水库调控水沙过程，保证一定规模的造床流量，对于塑造黄河下游合理的滩槽结构是非常重要的。     

汛期洪水水沙组合对潼关河床冲淤的影响

汛期潼关河床冲刷主要发生在洪水期，平水期微淤或处于冲淤相对均衡状态。洪水水沙组合情况是决定潼关河床是否发生冲刷的基本条件，河床边界条件对洪水冲刷产生影响。1974年以来，使河床发生冲刷的洪峰占69％，潼关高程升降值一般小于0.30m，使潼关高程下降0.5m以上的主要是流量大于5000m^3/s的各级含沙量洪峰，使潼关高程上升0.5m以上的，以流量小于5000m^3/s，含沙量大于200kg/m^3的洪峰居多。近期潼关洪峰少，流量小，含沙量高，导致洪水期潼关高程下降值比前期偏小50％左右，是河床逐年淤积升高的主要原因。     

黄河下游高效输沙洪水研究

在进行以输沙入海为目的黄河小浪底水库调水调沙方案的制定时,必须同时考虑两个目标,即(1)提高洪水输沙效率,减少河道淤积;(2)节省输沙用水,降低水资源消耗.同时满足输沙效率较高和输沙用水较省这两项要求的洪水可称为高效输沙洪水.以黄河下游1950-1985年间历次洪水的实测资料为基础,运用统计方法,研究了黄河下游的高效输沙洪水.研究表明,输沙效率随输沙用水的增大而增大,只有某种中等的输沙用水量与中等的输沙效率的组合,才可能是较优或最优的.高效输沙的排沙比可以取为0.85～1.00之间.基于1950-1985年资料进行了研究,结果表明,黄河下游流量在2 600～4 800m~3/s之间,含沙量在30～50kg/m~3之间,排沙比在0.85～1.00之间的洪水,可以作为高效输沙洪水.若考虑排沙比＞0.85,这样的洪水在1950-1985年间的274次洪水中出现过27次.     

长江口北支水道水沙特性分析

从实测资料出发,结合水流数值计算成果,对长江口北支水道的水流、泥沙和含盐度等资料进行分析,得出了北支水道的水沙特性,并分析了水沙变化与河床变化的相互关系.北支水道在1958年南通河段河势控制后,径流分流比逐年下降,并渐趋稳定于3%左右.北支水道受径流影响越来越小,主要受潮流作用.随着水沙特性的逐年变化,北支水道0 m以下槽蓄容量逐年减小,并渐趋稳定,北支上段为逐年淤积最快的区域.由此反过来影响了水沙条件的进一步变化,使北支上段平均潮差增加,北支的会潮点由崇头附近下移至青龙港附近.     

变化环境下七里山水域高洪水位研究

七里山水域是洞庭湖汇入长江的江湖交汇区,受三峡工程及上游溪洛渡、向家坝水库运用清水下泄影响,江湖水沙输运、河道冲淤及河势演变、河段蓄泄关系、洪水位和泄流能力等出现诸多新变化,对长江中游特别是洞庭湖区的防洪蓄洪格局产生影响。在长江中下游水沙整体宏观数学模型的基础上建立了七里山水域二维水沙局部细致模拟数值模型,模拟研究了水库群运用后,在不同控制水位、不同蓄滞洪区启用条件下,针对各种典型洪水的防洪蓄洪问题。对于1998年型洪水,通过三峡等上游水库调节并抬高七里山控制水位0.5 m时,可不分蓄洪;对于1954年目标洪水,则需利用洞庭湖区24蓄洪垸和洪湖对等承担分蓄洪任务。     

基于系列水沙条件的黄河内蒙段河床演变试验研究

为了探讨系列径流泥沙过程对河床演变的累积效应,对黄河内蒙三湖河口-昭君坟河段,进行了5种不同系列年水沙过程的河床演变试验研究.规划整治工程方案因归顺河势,有效减少了主槽淤积;调水方案流量Q＜ 400m3/s出现几率低,有效减小了小水淤积.不同方案累积淤积量还与高含沙支流洪水的入汇几率有关,入汇次数多,淤积量大;同时也对模拟河段局部纵剖面演变有重要影响.当水沙系列过程使得小流量过程占优时,河相关系(√B)/H增大,平滩流量降低;数据分析表明汛期来沙系数S/Q与河相系数(√B)/H间存在对数型关联性,说明汛期水沙条件是影响河道断面形态的重要因素.     

基于三门峡水库反馈效应的古贤水库调控指标分析

调水调沙是协调黄河水沙关系的重要途径之一。在对黄河潼关站1974-2017年汛期日均洪峰流量超过1 500 m³/s的162场场次洪水进行系统分析的基础上,筛选出82场以龙门来水为主的非漫滩洪水作为古贤水库调水调沙期近似下泄的水沙过程。通过对场次洪水在三门峡水库的沿程冲淤调整分析,从有利于三门峡库区河段冲刷、潼关高程降低和洪水冲刷效率等多方面综合考虑,提出调水调沙期间古贤水库适宜下泄的流量和含沙量等水沙调控指标为:洪峰流量2 000～4 000 m³/s,且在小北干流河段不漫滩,含沙量低于30 kg/m³,持续时间3～10天。     

Responses of river bed evolution to flow-sediment process changes after Three Gorges Project in middle Yangtze River: A case study of Yaojian reach

The Three Gorges Project(TGP) has changed the flow-sediment process in the middle Yangtze River. For navigation purposes, there is an urgent need to study the changes of the river regime over a long-term period and the shoal-channel evolution over different seasons since the completion of the TGP. Based on analysis of the measured data and the results of a two-dimensional mathematical model, the changes of the river regime and river bed evolution in the Yaojian reach downstream of the TGP were studied. Results show that a high sediment transport flux helps to keep the main flow in the North Branch, while a low sediment transport flux helps to keep the main flow in the South Branch. Thus, the main branch will not change in the near future because of the low sediment transport load. In this study, the flow-sediment process adjusted by the TGP was restored to the conditions before the TGP, and the river bed evolution under the adjusted and non-adjusted flow-sediment conditions was calculated. After the completion of the TGP, the reservoir storage accelerated the flood recession process and decreased the erosion by11.9% under the flow-sediment conditions in 2010, and the deposition in the flood season decreased by 56.4%.     

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。     

黄河水沙变化与下游河道治理思考

由于黄河水沙条件的不利变化，黄河下游出现了小水大灾和长期断流，三门峡水库“蓄清排浑”运用经验的局限性表现得更为突出。从黄河下游河道输沙，防洪和水资源充分利用出发，小浪底水库应采取泥沙多年调节的运用方式，枯水，平水年蓄水拦沙运用，丰水年洪水期集中泄空冲刷产生讷和洪水，塑造窄深河槽，改造高村以上宽浅河道，利用窄深河槽输送较高含沙洪水入，，经多方案计算结果比较分析表明上述方案减淤效益显著，并可大量节省输