河型分类研究现状与展望

河型分类研究是河流地貌学、河流动力学及河流工程学中的一个基本问题,是探索河流的地质地貌、河床演变规律和河道整治的关键所在,对于完善河流学理论具有重要意义。在总结众多学者研究工作的基础上,介绍了近百年来河型分类、河型成因、河型判别式研究现状及成果,并对水利枢纽下游河床、河型演变进行了初步分析。最后对河型分类研究中亟待解决的问题进行了展望,指出大坝下游的河流再造床过程是未来研究的重点和热点问题。     

黄河下游来水来沙对河槽形态与河型的塑造作用

来水来沙对河槽形态与河型塑造是冲积河流河床演变研究的重要内容。利用黄河下游泥沙特性可将水流挟沙力转换成下游河道输沙平衡关系,进而推出河槽形态及河型与来水来沙的定量关系。结果表明是高含沙洪水塑造了下游上段纵坡较陡、断面宽浅、主流不稳定的游荡性河道。在当前水沙条件下,比降调整受河口限制,高含沙水流未能通过调大比降使淤积达到平衡,导致河床纵剖面平行抬高,是悬河发展的重要原因。     

河床枯萎的临界阈研究

本文首先从河流地貌临界学说的观点出发, 解释了河床枯萎的概念. 然后, 以黄河下游近期河床演变特性为例, 阐释了河床枯萎的机理以及由此带来的"小水大灾"效应, 研究了造床流量、河相关系在新的水沙条件下的变化规律, 提出了枯萎造床流量的概念. 最后, 运用河道水沙数学模型, 初步探求了黄河下游河道萎缩的外部临界阈值.     

中国水科院十多年来泥沙研究综述

为适应我国大规模水利水电建设的需要，早在５０年代水科院成立时，就设立了泥沙研究所（后改名为“河渠研究所”），主要任务是从事我国大江大河治理开发中的泥沙问题的研究，广泛开展了水库淤积、异重流、河床演变与河道整治、渠首和渠系泥沙问题等方面的研究，并先后开展了官厅水库淤积、永定河下游河床演变、三门峡水库淤积、黄河下游河床演变及河道整治的研究，以及荆江河段及南运河的河床演变研究，以后又将研究工作扩展到黄河上游的刘家峡水库、盐锅峡水库、西南的映秀湾水电站、龚咀水库、渔子溪水电站及以礼河水电站等泥沙问题的研…     

人类活动对汾河下游河床演变的影响

随着经济建设的快速发展，人类为开发利用水资源而兴建了大量水库和引水工程，改变了河流的水沙系列，为防洪和开发滩涂进行的河道整治影响甚至改变了河床的自然演变。人类活动已成为影响河床演变的一个重要因素、我们在改变河床自然演变规律、取得工程效益的同时，也将可能在为工程本身付出相应的代价。为了使河道整治更好地适应河床演变规律，减少河道工程的负作用，本文分析了汾河下游河道整治工程对河床演变的影响，以便为以后的河道整治提供一些参考。１汾河下游河道概况晋中与临汾交界王庄以下至入黄口庙前为汾河下游。按照河型大致分…     

20 世纪的河床演变学

虽然人类对河流的研究已有悠久的历史,但河床演变学在20世纪60年代开始发展成为一门独立的学科。根据20世纪的研究进展情况,本文阐述了河床演变学8个主要方面(水系的形成和发育,河型,河相关系,弯曲型河流,其它类型的河流,坝上下游的再造床过程,实物模型,数学模型)的主要成果及有关问题,并对今后发展需注意的问题提出一些建议。     

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     

河床形态冲淤调整的分形度量

将河流动力学与数学中的分形理论相结合,以河床冲淤较为剧烈的三峡坝下游典型分汊河段为例,分析了河床表面分形维数（BSD）的变化及其与相应河段平面、纵剖面、横断面冲淤调整特点的关系。结果表明：BSD具有时空变异性,一方面不同类型河段BSD是不同的,其可在一定程度上反映河型,甚至河型亚类的差异;另一方面同一河段BSD随河床冲淤进程亦发生相应变化,其与河床形态调整存在着必然联系。同时,BSD值与典型剖面形态的复杂程度呈正相关性,可从整体上描述河床表面形态冲淤起伏的剧烈程度。BSD作为河床表面形态冲淤起伏程度的定量工具,其在河流动力学领域中的河势量化分析、河型判别及河道形态阻力计算等方面将具有一定的参考价值。     

国外典型水利枢纽下游河道冲淤演变特点

水利枢纽的修建将引起下游河道水沙条件的变化,尤其是水利枢纽对河流泥沙的拦蓄作用,打破了下游河道原有的相对平衡状况。为适应新的水沙条件,河道将发生冲淤调整,导致下游河势、河型变化,对下游河道的防洪及航运等产生较大的影响。对国外典型水利枢纽修建后下游水沙条件变化特点、下游河道的冲淤演变特点、河势与河型的变化等进行了分析研究。研究结果表明:水利枢纽修建后,下游河道普遍具有冲刷降低的趋势,下游河道的冲淤变化、河势及河型的变化受河岸与河床组成、河道平面形态及水库运行方式等多因素影响。     

浏阳河裁弯工程水流条件探讨

通过对浏阳河下游河段河床演变分析，并以河工模型试验及数学模型计算为基础，运用河流动力学基本原理对浏阳河裁弯一个线路方案在水流条件及河床稳定方面进行比较，分析裁弯后对上下游水位及河床演变的可能影响。     

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。     

黄河下游河型分类与判别模式研究

利用黄河下游11年资料的计算表明,本文在前人研究成果的基础上,根据泥沙运动基本理论、河床演变基本原理以及河流输沙强平衡概念建立的,以实用冲积河流稳定程度公式为理论和计算依据,由模糊聚类分析和判别分析方法构成的黄河下游河型分类与判别模式,可以为小浪底水库运用后黄河下游河型的分类与判别提供有力的理论依据和具体的计算方法,同时,也对其它冲积河流河型的分类与判别有一定的借鉴作用。     

黄河水沙关系协调度与骨干水库的调节作用

提出了水沙关系协调度的概念,认为黄河协调的水沙关系是指长时段内维持下游河道(主槽)不淤或微淤的水沙搭配过程。黄河下游冲淤平衡临界来沙系数是0.01 kg·s/m6,采用来沙系数和冲淤平衡临界来沙系数相对关系建立了黄河水沙关系协调度表达式。当水沙关系协调度大于1,说明某断面来沙系数大于河道冲淤平衡临界来沙系数,河道呈现淤积状态,水沙关系不协调;反之,当水沙关系协调度小于1,说明水沙关系协调,且数值越小说明协调程度越高。小浪底水库拦沙和调水调沙提高了水沙关系协调程度,减轻了下游河道淤积,但是小浪底水库拦沙库容淤满后,黄河下游的水沙关系会变为不协调,河道仍将处于淤积状态。     

黄河下游河道萎缩过程中洪水水位变化研究

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,研究了河道萎缩过程中黄河下游洪水水位的变化特征与变化机理。研究结果表明:1986年后,黄河水沙过程变异,下游河道严重萎缩,洪水起涨水位显著升高,洪水上涨过程中水位涨率明显增大,滩槽水位变化不一致性增强。洪水起涨水位的升高主要是河道萎缩过程中主槽持续淤积抬高所致,起涨水位的升高对洪峰水位抬升幅度影响大,而行洪过程中黄河下游宽河段强大的断面调整功能极易造成洪水水位的陡涨猛落,其影响也不容忽视。通过引入洪水水位涨率特征参数θ,建立了θ与黄河下游河道主槽宽度、滩槽糙率比、排沙比等因素的定量关系,结果显示,黄河下游河道萎缩过程中,输沙能力降低,主槽宽度大幅度缩窄,滩地阻力明显增大,均会导致洪水水位涨率增大。以谢才公式为基础的理论分析进一步证明,黄河下游河道洪水水位涨率与河道萎缩具有非线性响应关系,河道萎缩越严重,洪水水位涨率增大的幅度越大。     

黄河下游中常洪水调控指标

从塑槽径流条件、水流动床阻力、河道整治、滩区及防洪等方面,论证了未来黄河下游主槽目标过流能力采用4 000m3/s左右的合理性,提出了黄河下游发生明显淤滩刷槽的临界流量。同时,根据不同量级洪水河道的冲淤特点,提出了小浪底水库控制下游流量、含沙量指标。即在目标主槽过流能力条件下,控制漫滩洪水流量不低于6 000m3/s,含沙量不大于250-300kg/m3;小漫滩洪水和非漫滩洪水,尽量按流量2 300-4 000m3/s、含沙量20-50kg/m3的水沙搭配控制,避免出现4 000-6 000m3/s8、00-2 300m3/s两个量级的洪水过程。     

黄河下游河流下凹型纵剖面成因分析

河流纵剖面的研究对于河谷、河床过程的认识以及阶地成因的揭示具有重要的理论和实际意义。本文从发育史的角度，采用凹度指标对黄河下游下凹型纵剖面成因进行剖析，给出了一种与前人不同的解释。实证研究结果表明，黄河下游下凹型纵剖面与地质构造运动、地貌因素(比降)、河流加积、河口延伸、水流能量等因素存在较强的相关关系，可以说是上述诸要素综合作用的结果。     

黄河下游宽滩河段泥沙均衡配置方法

黄河下游宽滩河段具有重要的滞洪沉沙作用,为了维护黄河下游河槽均衡稳定,治理"二级悬河",合理利用泥沙资源,开展了黄河下游宽滩河段泥沙均衡配置研究。提出了黄河下游宽滩河段泥沙均衡配置方法,通过黄河下游宽滩河段泥沙配置层次分析,确定泥沙配置目标和评价指标,分析了黄河下游宽滩河段泥沙均衡配置的配置方式、配置单元和配置能力,并建立了黄河下游宽滩河段泥沙均衡配置数学模型。     

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。     

黄河水沙变化与下游河道改造

20世纪80年代中期以来,进入黄河的水沙量及其过程发生了重大变化,潼关水文站水量和输沙量大幅下降,已由1919~1959年期间的平均水量426亿m3/年、输沙量16亿t/年下降到2000~2012年的231亿m3/年和2.76亿t/年,随着黄河上中游水土保持和生态建设的持续开展,预计未来50~100年潼关站年平均水量和输沙量将逐步稳定在210亿m3/年左右和3亿t/年左右。水沙变化关系到治黄方略的制定,关系到黄河的长治久安。为了顺应黄河水沙的变化,确保黄河防洪安全,实现下游河道不改道、河床不抬高的治理目标,本文提出了新的水沙条件下黄河下游河道治理的总体思路是:改造河道、解放滩区。具体措施包括:稳定主槽、缩窄河道、完建堤防、治理悬河、滩区分类。建议深入研究下游河道改造的方案与河道缩窄的可行性及其影响,为黄河下游河道改造提供科技支撑。