黄河河口对下游河道反馈影响研究

以花园口河段和利津椨嫱莺佣挝对黄河河口给下游河道带来的反馈影响进行了研究,认为:花园口河段短时段的冲淤主要与来水来沙条件有关,而利津至改道点河段短时段的冲淤则主要受制于河口基准面的状况;黄河下游同流量水位、河段冲淤量和尾闾河段河长3方面演变发展过程的转折点均位于与河口改道相关的1953年、1975年和1996年;河口河段和下游河道的冲淤及水位升降均与河口尾闾入海流路的长度相应,只有当尾闾入海流路的长度超过改道前流路长度时,河口河段和下游河道水位方出现不再下降的稳定升高.同时证实了河口尾闾入海流路的绝对长度是河口河段及下游河道冲淤幅度和发展趋势的制约因素;黄河下游宏观的淤积趋势属于溯源淤积性质,河口基准面的影响波及整个黄河下游冲积性河段.     

利津水位对河口演变响应的计算方法

本文分析了黄河口的演变特征及其对利津3 000 m3/s同流量水位的影响。黄河口每次改道后尾闾河道的河长突然缩短,比降陡增,之后河长以先快后慢的速率增长,尾闾河道比降则呈指数衰减,经过约5~6年调整至平衡比降,其变化过程反映了典型的河床演变滞后响应特性。基于黄河口河道的演变特征,提出了河口河道水位和纵比降变化的概化模式,并采用滞后响应模型建立了河口河道同流量水位的计算方法,较好地计算了1954—2012年间黄河下游利津3 000 m3/s同流量水位的变化过程。该计算方法不仅考虑了河床演变的滞后响应特性,而且反映了来水来沙和河道淤长与蚀退对利津同流量水位的共同影响,能够连续地模拟河口淤积延伸及改道过程中河口河道特征水位的长期变化过程。研究成果可为分析黄河口淤积延伸与下游河道相对侵蚀基准面的变化关系提供参考。     

论黄河口治理的基本方策

随着黄河入海水沙量的趋向性减少和黄河口治理研究水平的提高,应改变不断改道入海流路的黄河口治理思路,全面推进稳定入海流路综合治理,在流路改道点附近建设黄河口水沙控制工程,实施科学的管理调度,以长期稳定河口入海流路,消除河口淤积延伸及相对稳定流路造成的影响,为黄河下游河道长期稳定、安全提供稳定的下边界条件,也为黄河三角洲的经济社会发展创造条件。     

现阶段黄河入海流路输沙动态平衡研究

根据2001—2010年利津站水文资料和利津以下汛前实测大断面资料,从来水来沙条件、主槽断面面积变化、河底平均高程纵剖面和河长变化等方面分析了现阶段黄河入海清水沟流路年际变化特征。水沙条件分析表明:小浪底水库运用以来进入黄河河口的年水量基本维持在200亿m3左右,年平均沙量为1.77亿t,平均含沙量为9.3 kg/m3。这些相对稳定和有利的水沙系列为清水沟流路实现输沙动态平衡提供了良好的边界条件。2007—2010年的河道主槽断面面积、河底平均高程纵剖面和利津以下河长相对稳定,表明现阶段黄河入海流路在稳定的来水来沙、河道边界和海洋动力条件下基本实现了输沙动态平衡。     

小浪底水库运行以来黄河口演变分析

小浪底水库运行以来,黄河口来水来沙减少,与1976-1996年平均年水量261亿m~3/a、年沙量6.5亿t/a、平均含沙量25kg/m~3相比,2002年调水调沙以来,黄河口来水量减少27%、含沙量减少68%,致使河口感潮段从1976-1996年的淤积,变化为调水调沙以来的冲刷,冲刷速率为34m~3/a·m。河口延伸速率从1976-1996年的1.4km/a降到小浪底水库运行以后的0.3km/a,但远离行河口门的海岸蚀退。建议减少进入黄河口的沙量,或者来沙量较大时,把泥沙分散到三角洲整个蚀退海岸和洲面以抬高洲面高程,可以达到降低行河河口延伸速率、降低防潮堤前海岸冲刷速率、改良盐碱地、改善三角洲海域生态等目的。     

对黄河河口泥沙淤积处理措施的设想

黄河尾闾,来水多沙,淤积延伸迅速,摆动改道频繁.现河口是1855年铜瓦厢决口改道后的河口,至今已125年,除决口年份外实际走河只有90年.此期间河口改道10次,平均约九年一次,造陆3,000多平方公里.每年来至河口区泥沙,约有三分之一为海流带走,其余则堆积滨海造陆.此即三角州沙咀不断外伸,入海流路经常摆动的原因.解放后,在党和政府的治理下,河口地区     

黄河河口淤积演变对河道影响的预估计算方法

本文在分析黄河口演变规律及来水来沙条件的基础上,应用河流动力学分析方法,以不平衡输沙原理为依据建立了适合于黄河河口的包括明流、异重流、溯源冲刷不同输沙模式的一维数学模型。并用此方法对黄河现行入海流路及计划改道后的新流路的使用年限进行了预估计算,给出了黄河泥沙在河口地区淤积的数量、分布及逐时段,逐河段水位变化过程。计算分析结果表明,在黄河特定水沙条件下,应用此方法可以较好的反映河口淤积、延伸改道的演变规律。     

论黄河河道平衡输沙量临界阈值与黄土高原水土流失治理度

本文采用实测资料分析与理论分析相结合的方法,系统研究了黄河干流河道平衡输沙量临界阈值及其与黄土高原水土流失治理程度的关系,结果表明,黄河河道冲淤平衡输沙量临界阈值是随着不同时段来水来沙条件的变化而变化的。今后一个时期内,黄河上游宁蒙河段平衡输沙量临界阈值为0.4亿t/a左右;黄河中下游河道及河口平衡输沙量临界阈值为3亿t/a左右。通过水沙调控和河道整治等综合措施,未来将黄河上游宁蒙河段年输沙量控制在0.4亿t/a左右,可塑造与维持平滩流量约2000 m~3/s左右的输水输沙通道,宁蒙河段基本实现河道冲淤平衡;将黄河中下游河道及河口年输沙量控制在3亿t/a左右,则潼关高程可基本实现升降平衡,稳定在328 m左右,下游河道可塑造与维持平滩流量4000 m~3/s左右的中水河槽,基本实现河道冲淤平衡;河口基本实现海岸淤蚀平衡,保持流路相对稳定。黄土高原水土流失治理也存在达到一定程度后治理效果不显著的临界状态,表明黄土高原水土流失治理存在治理度,针对黄土高原水土流失治理各种措施减沙的临界阈值,本文提出未来通过科学调整黄土高原水土流失治理格局,将入黄年沙量控制在3亿t/a左右,达到黄土高原水土流失治理程度与黄河干流河道输沙的平衡,为未来黄土高原水土流失确定了治理目标。     

黄河水沙空间分布及其变化过程研究

本文对不同时期黄河水沙的空间分布及其变化过程进行了系统分析,研究结果表明,1950～2005年黄河年平均总水量约为593.5亿m3(其中包括水土保持减水量、干支流引水耗水量及河口入海水量),年平均总沙量约为17.9亿t(其中包括水土保持减沙量、水库拦沙量、引水引沙量、放淤固堤沙量、河道冲淤量及河口人海沙量),不同时期黄河水沙总量变化很大,但黄河总水沙量比基本稳定为0.03t/m3.1986年以来黄河下游来水来沙量减少的主要原因,一是上中游耗水减沙量增多,1986～1998年平均上中游水土保持减水和工农业引水等耗水量达213亿m3,水土保持减沙、水库拦沙、引水引沙和河道冲淤等沙量合计达8.57亿t,已分别占上中游总水沙量的45%和53%,二是自然气候条件改变,引起上中游1986～1998年平均总水量比1973～1985年减少约136亿m3,而上中游年平均总沙量只减少约0.7亿t,导致水少沙多的局面加重.由于自然条件的变化和人类活动的影响,黄河水沙空间分布更趋不合理,表现为主河槽萎缩、"二级悬河"加剧、河口退蚀等,引起小水大灾和生态恶化,防洪形势更为严峻,应通过水沙联合优化配置和泥沙资源化利用治理黄河的水沙灾害.     

黄河现行入海流路相对稳定行河近40年的原因及发展趋势

基于对黄河现行入海流路亦即清水沟流路自1976年以来演变过程的分析,提出河口堤防标准的提高、河道频繁断流、人工干预出汊和小浪底水库的拦沙运用是黄河现行入海流路相对稳定行河近40年的主要原因,并指出,未来黄河河口流路淤积延伸乃至摆动改道的演变趋势不可避免,应切实做好流路规划及其预备流路的保护工作。     

黄河河口人工出汊时机和北汊河启用分析

根据刁口河流路末期自然出汊点不断上提的演变特征以及清8汊河人工出汊的实践,提出黄河河口人工出汊宜在自然出汊点抵达高潮线附近时,并充分利用海域容沙能力、结合重大生产需求进行实施。现行清水沟流路在2004年和2007年出现两次较大规模自然出汊。出汊点上提2.5 km并接近高潮线,口门摆动距离达到7.2 km,表明清8汊河流路已处于"重新出汊"的行河末期。清水沟流路达到改道标准时,沙嘴延伸过长,将继续侵占孤东海域容沙空间。另外,孤东海堤附近海域自清8改汊以来水深最大增加了5 m,在波浪作用下仍将继续冲深。建议近期开展启用北汊河研究,实现缩短河长、充分利用孤东海域容沙能力、减缓孤东海堤侵蚀、支援油田开采等目的。     

黄河口尾闾河长的变化特点及计算方法

黄河口尾闾河道的淤积延伸不仅对河口地区的河床演变具有重要影响,而且对黄河下游河道的长期冲淤发展趋势具有重要作用.根据黄河口1954-2018年实测尾闾河长与水沙资料分析了不同流路的淤积延伸特点,发现尾闾河长与累计来水量和累计来沙量之间均具有较好的相关性,但不同流路的变化速率差别较大.根据黄河下游河道的多来多排输沙关系,...     

黄河内蒙古河道冲淤及同流量水位的变化特点

根据1953-2010年的实测水沙和冲淤资料,分析了黄河内蒙古河段的河道冲淤及同流量水位和比降的变化特点,探讨了累计淤积量与同流量水位和比降的关系。发现累计淤积量与累计来沙量之间具有较好的线性关系,但1953-1960年、1961-1986年、1987-2004年及2005-2010年各时段的斜率不同。单位水量淤积量与来沙系数之间关系密切,但由于没有考虑河床边界条件等的影响,只能用来粗略判别河道的冲淤情况。巴彦高勒站与三湖河口站的同流量水位之间具有较好的同步关系,且巴三段累计淤积量与三湖河口同流量水位的变化趋势基本一致,但与巴三段比降之间的关系却不明显,注意到孔兑来沙在局部河段的淤积对巴三段起到了局部侵蚀基准面作用,对巴三段具有一定的溯源淤积影响。由于头道拐断面为稳定的永久侵蚀基准面,其同流量水位变化很小,导致三湖河口的同流量水位及三头段累计淤积量与头道拐站的同流量水位无关,但三头段累计淤积量与三头段河道比降之间具有较好的相关关系,且三头段比降与9年滑动平均来水量之间关系密切,体现了来水条件的累计影响作用。     

不同使用方式下刁口河流路泄洪排沙能力研究

在拟订清水沟流路和刁口河流路不同使用方式及其水沙调配方案的基础上,利用黄河河口相关数学模型,对刁口河流路的泄洪排沙能力进行了计算。结果表明:当利津站流量≤4 000 m~3/s时黄河来水全部走清水沟流路,当利津站流量4 000 m~3/s时启用刁口河流路分流、最大过流为3 000 m~3/s的方案为最佳水沙调配方案。该方案在设计水沙系列条件下,刁口河流路水位升高速率、河道延伸长度均为最低,总淤积量也处于较低水平,能够有效减轻河口防洪压力。     

黄河口现行尾闾流路改道标准及其评价

总结了黄河河口尾闾流路改道的定义及概况,全面论述了有计划地进行尾闾流路改道的依据,系统分析了现行尾闾流路改道标准及其存在的问题,指出完善黄河尾闾流路改道指标的途径是将单一的水位指标调整为水位和尾闾河长相互约束的指标体系。     

黄河泥沙合理配置方案研究

黄河泥沙合理配置对于黄河综合治理和泥沙综合利用具有重要意义。通过改进黄河泥沙配置综合评价方法,按照新水沙系列和配置模式条件,采用黄河泥沙空间优化配置数学模型,计算黄河泥沙配置方案,对各种泥沙配置方案进行综合评价,提出了建议配置方案及合理的泥沙配置比例。结果表明,入黄水沙量对泥沙配置状况有明显影响,抬高小浪底水库汛限水位对泥沙配置状况影响不大,黄河上中游水库建设对泥沙配置状况明显改善,下游防护堤治理对泥沙配置状况有所改善。结合黄河上中游水土保持、水库建设和跨流域调水,维持四站入黄年平均水量约250亿m~3和沙量约3亿t,可以维护黄河河道均衡稳定。现状水库河道条件建议方案对黄河泥沙的合理配置比例为水库拦沙35%、引水引沙21%、滩区放淤3%、挖沙固堤4%、河道冲淤3%、输沙入海34%;合理空间分布为上游20%、中游30%、下游14%、河口36%。     

黄河河口河段水位波动的特征研究

西河口12 m水位改道标准是当前黄河河口综合治理进程中一项至关重要的控制指标,在实际研究过程当中,用相关规划当中给定的参考值,并不能实时反映变化条件下的中常洪水的相应改道水位,与此同时,水位波动特性的存在也为改道标准的准确评估带来不确定因素。基于1954-2014年的利津站流量及西河口水位资料,统计提出了西河口水位的量级波幅和时均波幅,研究表明:量级波幅与汛期流量过程具有明显的负相关关系,整体呈现出由小到大的变化趋势。大于1 m的时均波幅通常伴随着历史特大流量过程以及黄河河口流路的改道。因此需利用不同驱动因素影响下的量级波幅、时均波幅来推求黄河河口河段的中常洪水改道控制水位。     

黄河内蒙古段河道冲淤对水沙的响应

针对黄河内蒙古河段淤积严重、成因复杂的状况,通过沙量平衡法、考虑支流来沙,采用统计和相关分析法,分析河段淤积过程和关键影响因子。研究表明,1952年以来,内蒙古巴彦高勒到头道拐河段经历了累计淤积-相对平衡-累计淤积的过程,淤积总量14.2302亿m3,其中7-10月淤积量占全年的81.9%,三湖河口以下淤积量占83.3%。上段巴彦高勒-三湖河口河段冲淤变化的主要影响因素是来流的水沙组合和风沙入黄量,不淤的临界条件是来沙系数小于0.007kg·s/m6。下段三湖河口-头道拐河段淤积的主要影响因素是孔兑来沙,维持不淤的临界条件是综合来沙系数小于0.005kg·s/m6,孔兑来沙量小于0.1亿t。从全河段看,十大孔兑来沙对河床淤积的影响最大。     

对未来黄河河口入海流路永久固定问题的商榷

围绕当前黄河河口入海流路未来能否永久固定这一热点问题,系统总结了现行清水沟流路行河历时长达40 a的原因。从河口来水来沙、径流及海洋动力输沙能力、人工干预措施三个方面详细分析了黄河河口入海流路永久固定的可能性,指出了未来永久固定河口流路可能给黄河下游防洪安全带来的重大隐患,明确了未来河口综合治理的主要目的仍在于防洪减灾,同时要兼顾生态环境保护和入海水沙资源的开发利用,而非固定河口流路。     

黄河下游河道平衡输沙的沙量阈值研究

考虑黄河未来可能的水资源条件,以及生态保护、经济社会发展多目标对水量年内过程分布需求,根据黄河下游水沙资料、河道冲淤资料,采用实测资料分析、公式计算、数学模型模拟等多种方法研究了有利于黄河下游河流生态良性维持的平衡输沙的沙量阈值。未来进入黄河下游的年来水量为250亿m~3左右,实测资料分析和公式计算表明,未来较小的平衡输沙阈值为2.0～2.2亿t。数学模型计算在小浪底水库等现有工程联合调控作用下黄河下游平衡输沙的临界沙量为2.5亿t。中游古贤水库建成后和小浪底水库联合调度,可以进一步提高汛期的输沙效率,平衡输沙的沙量阈值可进一步提高。研究成果对黄河下游治理具有重要意义,可为黄河泥沙处置措施优化提供技术支撑。