黄河下游规划流路应用比对及措施

在抗御2021年黄河流域中下游历史罕见秋汛洪水过程中,多年来按照微弯型整治方案修建的河道整治工程起到了关键作用,是稳定下游河势的基本保障.但由于工程长度、工程结构、浮桥、胶泥咀等诸多因素影响,仍有部分河段与规划流路偏差较大,造成部分工程脱河,局部坝垛受主溜顶冲严重.为此,根据下游防洪需要,开展黄河下游河道规划流路与秋汛...     

黄河下游河道与滩区治理研究的趋势与进展

在回顾黄河下游河道与滩区治理研究现状、研究的总体目标、面临的主要现实问题基础上,指出需要解决的关键科学问题有:黄河下游中水河势稳定控制与特殊洪水行洪共适应机制及实现技术;常态中小流量下黄河下游河槽输沙能力提升的机理与技术;黄河下游宽滩区稀遇洪水行洪空间确定方法及其良性治理模式。需要开展的研究内容包括黄河下游未来洪水条件及其灾害情景、滩槽演变趋势及河槽变幅、河道输沙阈值及水沙调控作用潜力、河势稳定制导与输沙能力提升技术、滩区功能约束及其良性治理体系、综合治理决策支持系统开发及治理方案优化、河势控制与滩区治理示范研究等。最后介绍了项目组通过近期集中研发攻关与强力推进,在学科基本理论、河道冲淤预测方法与输沙效率、河道整治治导线流路规划设计方法、治理方案效果初步研究等方面取得的进展。     

河湾流路方程在黄河下游河道整治中的应用

在正弦派生曲线理论的基础上,提出了适合黄河下游游荡型河道的河湾整治流路基本方程,并对目前整治工程不完善的河段规划治导线进行了修订,对规划流路布设进行了检验.结果表明:现行规划工程布局基本符合正弦派生曲线流路,符合河道自然发展规律,印证了微弯型整治方案是符合黄河下游实际情况的较好方案.     

黄河下游河道整治工程建设规划意见

目前，黄河下游河道整治工程还不能有效控制河势，主流游荡多变，工程自身稳定性差，针对这些问题，根据1990年以来下游来水的实际情况及小浪底水库建成后的来水来沙条件，提出了规划期间河道整治工程建设的整治方案，规划治导线，原则，目标及建设安排意见。尽快完成重点河段工程布点，完善和加高固现有工程，大力推广新结构、新材料，使河道整治能适应小浪底水库水沙变化和河床演变的新形势，并使2020年前黄河下游游荡性河段河势得到基本控制。     

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。     

游荡性河段不同时期河道整治密度及历程

游荡性河段是相对于流路固定的河道而言,黄河下游的下游河段是典型的游荡性河道,游荡性河道主流摆动不定、河势多变、河床易冲易淤、且冲淤幅度较大,对周边及下游生产生活造成威胁.认清当前黄河下游防洪形势虽然得到改善,但也面临由于水沙条件和河道演变问题的复杂性以及不同河段河床演变规律的特殊性,下游游荡性河道输沙能力不足、下游部分...     

基于河势稳定原理的黄河游荡性河道整治机制研究

依据黄河下游游荡性河段河势查勘资料分析,结合河工实体动床模型试验,探讨了游荡性河道河势稳定原理,研究了基于河势相对稳定原理的河道整治机制。研究表明,尽管游荡性河道河势调整多变,但其调整是遵循河势稳定原理的;游荡性河道整治应按照"顺势布弯、就弯设坝、遥相呼应、规模适度"的原则和方法确定整治工程体系布局。以此研究成果建设的工程体系运行实践表明,在近年来不同流量级洪水下整治工程体系可以明显起到理顺流路、稳定河势的作用。     

黄河下游游荡型河道整治效果评估

从河势流路稳定性和河床稳定性等方面分析了黄河下游游荡型河道整治对河势的控制效果。结果表明:经采用微弯型整治方案后,游荡型河段的主溜平均摆动范围逐渐减小,河流稳定性明显提高;每处工程稳定靠溜长度不小于2300 m、工程长4 500 m左右,可以基本稳定游荡型河道的河势,但主流仍会在一定范围内变化。     

黄河下游河道整治工程布局直河段河长探讨

小浪底水库运用后,黄河下游的来水条件发生变化,游荡型河段河势呈现出许多新的特点,部分河段主流流路与规划流路出入较大,河道整治工程送溜能力不足的现象十分明显。在理论探讨直河段河长的基础上,通过对黄河下游多年直河段河长的统计分析,探讨了直河段河长的变化规律,并提出了不同控制几率下直河段河长建议值。     

沁河下游河势流路分析

沁河下游是典型的游荡性河道，横河、斜河等畸形河势时有发生，危及堤防安全。通过分析沁河下游河道历史河势、现状河势、大洪水河势、典型河势流路，提出消除畸形河势的工程措施是：在下游主河道一定位置安设低标准护岸，或局部不连续修做垛体；在堤防凹入部位与凸出段堤防平顺方向修做防护工程；将S形河势裁弯取直等。     

黄河下游游荡性河段河弯发育与来水来沙的关系

黄河下游游荡性河道中河弯的运动与变形反映了河道的平面河势演变。研究表明,河弯的运动和变形与上游来水来沙之间存在密切的关系。本文采用相关分析方法讨论了黄河下游铁谢至高村河段中受工程控制较小、运动较为自由的河弯随水沙变化而演变的趋势以及与河弯演变相关性最好的累积水沙作用时间;分析了各年年径流量的权重变化对多年径流量与河弯特征的相关性的影响和河弯跨度与水沙之间的函数关系。研究成果对预测黄河下游河势演变趋势、科学调度小浪底水库以满足下游河势的要求具有一定的参考意义。     

黄河口尾闾河道冲淤及其影响因素分析

入海流路改道频繁、水沙过程变化剧烈等多种因素造成黄河口流路冲淤演变过程十分复杂,在一定程度上影响了黄河下游的防洪安全。为了认识不同因素对黄河尾闾河道演变的影响程度,采用黄河口实测水沙和地形资料,分析了不同因素对黄河尾闾河道冲淤和水位变化的影响。结果表明:1964-2012年黄河尾闾河段的冲淤与水沙要素之间的关联度较低,水沙过程的改变不是影响尾闾河道冲淤的主要因素;流路改道与利津水位变化密切相关,改道前后流路长度变化越大对河道冲淤影响越明显。流路改道初期河道水流流速大幅降低导致泥沙在河道大量淤积;频繁的流路改道使水沙过程与河道冲淤之间不再呈现一致且紧密的关系。研究结果可为黄河口流路综合治理提供科学依据。     

依靠弯道控导河势流路

在天然河道中，河势演变虽具有一定的随机性，但仍有一定的规律可循，在一个河段内，一般可归纳出2－3条基本流路，为控制河势变化，需要选择出一条基本流路进行河道整治，当连续发生枯水期或洪水期时，部分河段的河势可能出现大的变化，为防止不利河势向下游传播，可修建较长的龙头弯道工程，利用龙头弯道工程分段调整，控导河势，保持河势稳定。     

近期黄河下游河道演变研究

１９８６年以来黄河上游出现历史上少有的枯水少沙系列，在这一条件下，下游澡道主槽发生严重淤积，河槽萎缩、排洪能力下降；现有的河道整治工程不能有效地控制河势，畸形河弯发展，河势不断上提等新问题，危及堤防安全。本文详细分析了近期水沙及河道演变规律，并探讨了造成水沙条件发生巨大改变的主要原因和水利水电开发对下游河道冲淤演变的影响。     

北洛河改道入黄对渭河口河段冲淤变化的影响

北洛河改道入黄口依托牛毛湾工程,由于入流角与干流河槽流路夹角较大,再加上黄河本身游荡、多变,因此北洛河改道后对小北干流及北洛河入黄口河段河势流路演变、渭河口河段冲淤演变产生一定影响是必然的。通过模型试验研究了北洛河改道直接入黄对渭河河口河段冲淤变化的影响,研究表明：无论是在不利的水沙条件下渭河口河段发生淤积,还是在有利的水沙条件下河道发生冲刷,与现状线路相比,改道后对渭河口河段的减淤或冲刷是有利的。     

维持黄河排洪输沙基本功能的河势及漫滩分析

选择桑庄险工-孙口断面河段，对维持黄河下游河槽排洪输沙基本功能的水沙过程进行了试验研究，结果表明：①从河势及漫滩情况看，洪峰流量为2600m^3／s的方案1、洪峰流量为4000m^3／s的方案2效果最好，但方案1由于流量较小，因此难以发挥河槽排洪输沙的功能，方案2的河槽排洪输沙功能有所增强；②洪峰流量为6000m^3／s的方案4的水沙过程将形成工程难以控制的复杂河势；③维持黄河下游河槽排洪输沙基本功能的水沙过程以流量不超过5000m^3／s、含沙量为50kg／m^3的方案3为宜。     

黄河下游滩区防护堤方案的技术可行性

随着黄河下游河道整治工程的完善和水库调控能力的增强,下游漫滩大洪水发生概率大大减小,滩区原本的"滞洪沉沙"功能发生了改变。在新的水沙和边界条件下,是否采取新的"防护堤方案"引起了各方关注。从黄河下游近60 a水沙、边界条件和冲淤分布变化角度入手,分析防护堤方案的技术可行性。结果表明:年均来沙3亿t情景下,防护堤方案对河道冲淤及防洪的影响都相对较小,防护堤方案值得进一步深化研究;年均来沙6亿t和8亿t情景下,为确保下游河道防洪安全,防护堤方案应慎重实施。     

长期中小流量下河道整治工程迎送流关系研究

小浪底水库控制运用以后,改变了进入黄河下游河道的水沙条件及洪水过程,中小流量出现的几率大大提高。在长期中小流量过程的作用下,游荡性河道整治工程送流能力减弱,控导河势作用降低,送流不到位,工程之间发生畸弯,因此开展中小流量下河道整治工程迎送流关系研究对指导黄河下游河道整治工程布局有着重要意义。为此,我们开展了大量的实体模型单元素试验研究,初步建立了工程送流距离与流量、工程弯曲半径、靠溜长度及入流角度等整治参数的指标体系,继而又通过不同比尺的模型试验和大量的原型实测资料对送流距离公式进行了检验,相关性极好。该公式已经被黄河下游河道整治方案研究采用,直接指导了黄河下游游荡性河段河道整治工程的平面布局研究。     

畸形河势对河道排洪能力的影响及对策

以黄河下游的畸形河湾为例,阐述了畸形河势对河道排洪能力的影响。分析表明:①畸形河湾造成的弯曲河势的存在是短期内局部河段排洪能力降低的重要原因,必须予以高度重视;②施行裁弯可消除畸形河湾的不利河势,迅速提高河道排洪能力;③在河道整治中,规划流路过分弯曲对河道排洪能力的不利影响需要引起足够重视,在某些河势一直难以得到控制的河段,采用双岸整治的河道整治方法是从根本上消除不利河势再度发生的有效措施。     

滩区公路建设对黄河下游宽滩河段行洪影响的分析

为了协调社会发展与河流健康,选择黄河下游某宽滩区河段为对象,研究了拟建占滩公路对河道行洪的影响。首先采用系统分析方法,研究了近50年来该河段洪水泥沙变化与河床冲淤演变特征,分析了大型水利工程运用对下游河势的不同阶段影响,评估了河势未来发展及边界条件调整趋势。在此基础上,借助一维水动力模拟计算,分析研究了在现状及未来条件下行洪期拟建公路对河道水位、流速的影响。研究表明:公路布置路线与河道行洪方向基本一致且远离主槽,可以使公路对滩区的行洪干扰保持在较低水平;规划线路最大阻水面积仅占总过流面积的2. 47%,局部路段最大壅水高度不超过0. 064 m。综合分析表明:线路优化布局使工程对中小洪水河势没有影响,大洪水河势基本保持原有状态,沿河整治工程基本不受影响。研究成果对科学规划、管理河流,探索河漫滩公路建设与河道安全行洪的协调机制,具有一定参考价值。