黄河中游粗沙区来沙量与粗泥沙模数变化分析

黄河下游河道泥沙淤积与中游多沙、粗沙区的来沙关系非常密切，其中粒径在于０．０５ｍｍ的粗泥沙是淤积下河道的主要成分。通过重点分析不同年代粗沙区来沙量、粗泥沙模数的变化及水利水保措施对减少粗泥沙的作用，说明黄河中游兴建的水利、水土保持工程对控制水土流失、减少入黄泥沙特别是粗颗粒泥沙发挥了很大作用。     

黄河中游多沙粗沙区区域界定

三门峡水库和黄河下游河道主要淤积物是粒径ｄ≥０．０５ｍｍ的粗泥沙。黄河中游多沙区有１１．９２万ｋｍ＾２，粗沙区７．８６万ｋｍ＾２，两者套绘在一起的多少粗沙区面积７．８６ｋｍ＾２。重点治理该区严重的水土流失，是减少黄河下游淤积的关键。     

三门峡库区及下游河道淤积物粒径分析

通过对三门峡库区及下游河道实测输沙资料和淤积物取样分析发现：三门峡库区及下游河道淤积物中，粒径ｄ ≥０．０５ ｍ ｍ 的泥沙含量１９５０ ～１９９５ 年为４２．３ ％ ～４４ ．５％ ，ｄ≥０ ．０２５ ｍ ｍ 的泥沙含量为７２ ．８ ％ ～７４ ．３ ％ ；从各年代不同粒径组泥沙的百分含量来看，ｄ ≥０ ．０５ ｍ ｍ 的泥沙含量从５０ 年代的５０ ．９ ％ 减少到９０ 年代的３０ ．３ ％ ，而ｄ ≥０ ．０２５ ｍ ｍ 的泥沙含量从５０ 年代的８１ ．８ ％ 减少到９０ 年代的６１ ．９ ％ ，泥沙有细化的趋势。     

人类活动影响下的黄河下游河道泥沙淤积宏观趋势研究

以1950～1997年间黄河下游来水量、来沙量和河道淤积量的长系列资料研究了黄河下游泥沙淤积的宏观趋势，结果显示，尽管来沙量和来水量都呈显著的减少趋势，但下游河道淤积量在总体上却并无减少的趋势。黄河下游河道淤积量随来沙量的减少而减小，随来水量的减小而增大。大规模的水土保持，使入黄泥沙大幅度减少，有利于下游河道减淤；人类大规模开发利用黄河水资源，使下游河道来水量大幅度减少，输沙能力下降，会使下游淤积量增 大。二者在数量上接近于相等而互相抵消，使得下游淤积量并无减少的趋势。黄河下游来沙大幅度减小而淤积量基本保持不变，这主要是由于河道泥沙输移比减小所导致的结果；而泥沙输移比的减小则与下游河道水流输沙能力的减弱和来沙系数的增大有关。     

1998年以来黄河下游河道床沙质级配变化分析

黄河下河道表层及深层床沙测验于１９９８年汛前开始，具有较高的挖掘及测验精度。通过对实测资料的系统分析，阐述了床级级配的沿程及沿深度度的变化特点，并首次利用床级有配，从 途径分析计算得出１９９８年５月！１９９年１０月ｄ〈０．０３１ｍｍ、ｄ＝０．０３１￣０．０６２ｍｍ和ｄ〉０．０６２ｍｍ的淤积量分别占全沙淤积量的２８．７％、４３．６％和２７．７％。     

黄河下游非漫滩高含沙洪水的沿程淤积分布

小浪底水库即将由拦沙初期转入拦沙后期,水库降水排沙会使黄河下游河道发生不同程度的淤积,给维持下游一定过流规模的主槽带来困难。通过对比4个不同含沙量与泥沙级配方案下游河道的冲淤量及泥沙沿程淤积情况,认为:1含沙量低且悬沙粒径细的非漫滩高含沙洪水在黄河下游河道淤积量相对较少,且各河段淤积较为均衡;2非漫滩高含沙洪水含沙量沿程调整迅速,含沙量越高,衰减幅度越大,中粗沙含量沿程明显减少,细沙含量沿程衰减得少;34个方案均以中粗沙淤积为主,淤积主要发生在花园口以上河段,粗沙淤积量占总淤积量的比例分别为58.0%、46.9%、48.5%、58.8%,花园口—夹河滩河段内各粒径泥沙淤积分配比例基本均等,夹河滩—高村河段淤积量小,粗沙淤积量相应较小,细沙淤积比例稍大。建议在小浪底水库降水冲刷期尽量避免下泄小流量、高含沙量的水沙过程,若不可避免,则应考虑尽可能减小悬沙粒径。     

黄河高含沙水流的特性和利用

高含沙水流应有足够的细沙（ｄ＜０．０１ｍｍ）含量与水组成基本悬浮液，在窄深河槽条件下，可挟带较粗颗粒泥沙长距离输送；水库中高含沙异重流还可以将大于０．０３ｍｍ以上的粗泥沙排出库外．排沙比可达１００％。在游荡型宽浅河道上，高含沙水流严重淤积，一场高含沙洪水淤积量可占全年淤积量的３０％～５０％。     

黄河粗泥沙定界论证

重点论述了黄河粗泥沙的概念，通过不同粒径悬沙平衡法和淤积物取样级配分析，结合黄河的实际，以主槽淤积物中占多数的观点，认为将ｄ ＝ ０ ．０５ ｍ ｍ 作为黄河粗泥沙界限较为合适。     

山西省三大引黄泵站泥沙处理标准分析

目前，国内泥沙处理方面尚无统一标准可循，需依据各站具体条件而定。夹马口、尊村、小樊是山西省三大引黄泵站。三站干渠渠道淤积物大部分是０．０５ｍｍ以上粗沙。夹马口站含沙量与单机流量相关式为Ｑ＝０．７９７６—０．００１２Ｓ，相关系数为－０．８。泵站装置效率随含沙量的增大而减小。综合研究含沙量与出水流量及装置效率关系及渠道挟沙能力要求后，确认三大泵站的泥沙处理标准应为：对粒径大于０．０５ｍｍ的粗沙应予以处理，汛期出池含沙量应小于１５ｋｇ／ｍ３，非汛期出池含沙量应小于５ｋｇ／ｍ３。     

水库泥沙数学模型与物理模型成果比较及其应用

本文采用水库泥沙冲淤数学模型，预演紫坪铺水库运用６３年回水变动区河段泥沙淤积发展过程，计算初始条件（库区地形和河床组成）和边界条件（入库流量、沙量和级配过程、水库运行方式）与物理模型试验相同．结果总淤积量相近，淤积发展过程相符，沿程淤积分布基本一致．其次对入库悬移质全级配和扣除细颗粒（０．０８ｍｍ以下部分）的部分级配进行对比计算，结果全级配计算淤积量偏大，水库运用初期淤积速度较快，接近平衡阶段淤积速度较慢，淤积平衡后淤积速度基本一致．     

80年代黄河下游河道冲淤演变情况

80年代黄河下游河道累计淤积泥沙4.12亿t,是下游河道淤积最少的10年(三门峡水库拦沙期除外),其中高村一艾山河段淤积3.59亿t,占87％。下游河道淤积集中在1986、1988两年,其中1988年淤积量达5.14亿t,比10年累计淤积还多1亿t,其余大部分年份河道处微淤或冲刷状态。黄河流域人类活动对下游河道冲淤有一定影响,但起主导作用的还是暴雨大小及地区分布。10年间进入黄河下游的水、沙总体上属于枯水少沙系列,来沙偏少更多。年均来沙仅量8.62亿t,是来沙量最少的lO年。黄河下游来沙量大幅度减少,主要是多沙和粗沙产区的河龙区间大雨、暴雨显著偏少所致。多沙地区一旦出现暴雨,来沙量就会明显增加,如1988年,皇甫…、窟野河等多沙粗沙支流发生较大洪水,年沙量达15.5亿t,下游河道发生严重淤积。深入研究80年代来水来沙条件及下游河道冲淤特点,对于更好地认识和治理黄河具有重要意义。     

2004年黄河小北干流连伯滩放淤试验效果

2004年黄河小北干流连伯滩放淤试验于7月26日开始,8月26日结束,进行了6轮放淤试验。淤区共淤积泥沙300．5万m^3,其中粒径大于0．050mm的粗沙淤积量为127．4万m^3,占总淤积量的42．4％;粒径小于0．025mm的细沙淤积量为74．9万m^3,占总淤积量的24．9％。进入淤区且粒径大于0．050mm的泥沙有94．8％淤积在淤区内;粒径小于0．025mm的泥沙所占比例由淤区进口的平均57．4％上升到退口的平均85．1％。放淤试验工程“淤粗排细”的目标基本得以实现。     

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）     

黄河下游河道冲淤演变的分析

从大量实测水文泥沙的观测资料出发,分析了黄河下游不同粒径泥沙的冲淤特性,讨论拦减粗沙及三门峡和小浪底水库修建后对下游河道冲淤的影响,给出近年来黄河下游河道冲淤的基本特性及其影响因素,提出了黄河下游减淤的一些措施,获得了一些有益的成果。     

黄河流域洪水对入海泥沙通量的影响

利用1950～1985年大样本洪水资料,研究了黄河流域洪水过程中三黑小所控制的流域水沙条件与入海泥沙通量和通量系数的关系,分析了泥沙通量与流域水量、沙量和平均流量的关系。在三黑小沙量与入海泥沙通量的关系中,从量上看,黄河下游河道具有“多来多排”的特性;从比例上看,具有“多来多淤”的特性。不同来源区洪水对泥沙通量和通量系数具有不同的影响,平均每场洪水泥沙通量按大小排序依次是:多沙粗沙区、下少沙区、上少沙区和多沙细沙区。通量系数按大小排序依次是:下少沙区、上少沙区、多沙细沙区和多沙粗沙区。     

黄河干流泥沙配置合理性分析

利用实测资料系统分析了1950.7～2005.6年不同历史时期黄河干流泥沙配置的特点.选取利津站沙量、上游宁蒙河段平滩流量、中游潼关高程、下游平滩流量、下游悬河状况、引沙量以及水库特征库容变化等指标,对不同时期黄河泥沙配置的合理性进行分析.     

三门峡水库不同运用时期下游河道不同粒径泥沙的冲淤调整趋势

通过分析黄河下游河道的实测水沙资料，对三门峡水库不同运用时间下游河道不同粒径泥沙的冲淤调整进行了分析，比较，得出了近３０年下游河道不同粒径泥沙的冲淤调整趋势，即淤积有，较大幅度地减少，其中汛期淤积量减少非汛期河道由淤积状态转变为冲刷状态；在滞洪排沙运用条件下，出现以粗泥沙为主的淤积；在蓄清排浑运用条件下，由于来水来沙减少，河道淤积明显减少。     

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。     

黄河下游河槽泥沙扬动与输移特性

本文利用大量水文资料,在前人研究的基础上,分析研究了黄河下游河槽泥沙扬动与输移特性。首先根据水文测验尤其是泥沙级配实测资料,间接分析各家公式的合理性,从而选择出物理概念清晰、符合黄河下游实际的扬动流速计算公式。对于粒径较小的泥沙,沙玉清、窦国仁等现有扬动流速计算公式都适用于黄河;随着泥沙粒径增加,几家公式差异变大,张罗号和罗诗琦公式同实测资料更为符合。在此基础上分析了黄河下游河槽不同粒径泥沙的扬动特性,认为“粗颗粒”泥沙在黄河下游河槽中水流量下亦能扬动。然后,选取黄河下游花园口、高村和利津站为下游代表水文站,采用汛期非漫滩情况下的实测数据,分别绘制了三站流量与泥沙以悬移形式运动的百分比关系图。引入扬动临界流量的概念后,各站泥沙输移特性变化规律基本遵循统一表达形式。进一步定量分析了各水文站泥沙输移特性,给出了扬动临界流量、扬动概率系数、输沙指数同泥沙粒径等因子的关系式,从而建立了泥沙以悬移形式运动的百分比与水沙因子的计算公式。结合未来30年内年均沙量减小的预测结果进行计算,表明黄河下游汛期日平均流量只要大于971 m³s,悬移质泥沙组成中的粗颗粒能保持悬移运动状态,同时表明加大流量是直接提升水流输沙能力的有效手段。     

维持黄河下游主槽平滩流量4000m3／s所需水量

基于黄河下游历史实测资料,分析了流量、水量、含沙量和来沙量等主要因素与主槽形态的响应关系,通过对未来入黄泥沙形势、黄河下游洪水形势、黄河下游不同量级洪水的挟沙能力、不同量级及历时的洪水塑槽机理分析,阐述了小浪底水库运用后进入黄河下游的泥沙将主要在洪水期下泄的特点,以及未来下游来沙量8亿~9亿t情况下,黄河下游主槽不萎缩所需洪水条件,即维持下游主槽过流能力4000m3/s左右,对应的塑槽水量应维持在60亿~70亿m3。