黄河上中游水沙变化特点分析及未来趋势展望

本文对1950年以来黄河上中游水沙变化特点进行了分析，分析结果表明，自50年代以来黄河上游水沙总体上呈逐年代递减的趋势，其中尤以80年代和90年代减少量为显著。90年代是1950年以来黄河上中游径流总量最少的十年，而输沙量较80年代有所增加。本文还就气候因素、工业业用水以及水利水保工程对水沙变化的影响作了简要分析，在此基础上，对未来黄河三门峡以上区的水沙变化趋势进行了展望。     

黄河上游干流各控制站水沙变化规律分析研究

选取黄河上游46个各类水文站资料,使用常用的时域分析法和频域分析法来处理数据。结果表明:①1952-1959时段来水量处在平水状态,宁蒙灌区引水量为统计时段最低水平;刘家峡以上河段输沙量也处在平均状态,兰州-青铜峡河段增加幅度最大,同时青铜峡以下河段的淤积强度也最大。1960-1968时段来水量为最大,输沙量为次大,仅低于前一时段。下河沿-青铜峡、石嘴山-巴颜高勒河段处在淤积状态,青铜峡-石嘴山河段及巴颜高勒以下河段处在冲刷状态。1969-1985时段来水量为次大,宁蒙河段输沙量大大少于前两个时段。1986-1993时段宁蒙河段来水量为次小,输沙量基本为最小水平。1994-2003时段主要产流区水量处在统计时段的最枯段,从源区到宁蒙河段,沿程水量偏少幅度基本一致。②黄河上游水沙序列年际发生根本转变的主要决定因素是上游降水量、引水量的增大及龙羊峡、刘家峡两座水库联合运用,将大量的汛期水量调节至非汛期,从而使汛期洪水流量大幅减小,其挟沙能力降低,从而造成汛期泥沙淤积在库区和河床中。而非汛期水量虽然明显增加,但挟沙水流并没有增大,从而使汛期淤积的泥沙没有得到冲刷。     

黄河干流沿程水沙变化及其影响因素分析

采用"中国河流泥沙公报"数据,结合流域内长系列年降水量资料,探讨黄河干流沿程水沙的历史变化情况。通过对17个雨量站长系列降水量资料的分析,认为气候不是黄河径流量变化的主要影响因素;黄河年径流量沿程降低,而且愈往下游降低的幅度愈大,这主要是引水量增加和水土保持措施引起的;中下游沙量明显降低,降低的幅度沿程增加,这主要是水土保持、水利枢纽建设及其对水沙量的调节、上游引水和气候变化等因素综合作用的结果,其中水利枢纽工程的兴建和水库运行方式的改变引起了沙量的突变。分析还表明,黄河利津站年水沙量自20世纪50年代的474亿m3和14亿t大幅度减少至2000年以来6年的平均值132亿m3和1.5亿t,给黄河口的演变带来很大的影响,值得深入研究。     

黄河上游沙漠宽谷河段近期水沙变化特点及趋势

采用统计分析、相关性分析、滑动平均法和Mann-Kendall趋势检验等方法,对黄河上游沙漠宽谷河段主要控制站下河沿、石嘴山及头道拐近期水沙变化特点和变化趋势进行了分析.研究认为:1990年以来河段水沙异源的特点更加显著;2000年以来各站径流量和输沙量减少明显,与1990年以前相比分别减少24.8％～39.8％和36.6％～73.6％;径流量和输沙量在汛期的集中程度降低;水文站水沙关系变化不大;趋势分析表明各站水沙均呈显著减少趋势,且输沙量的减少比径流量更明显,其中头道拐站减少幅度最大.同时对影响沙漠宽谷河段水沙条件变化的降水量、引水引沙、支流来水来沙、水库运用、河道冲淤调整等因素进行了初步分析.     

黄河沿—唐乃亥河段水沙变化特点分析

以黄河沿—唐乃亥河段实测资料为基础,分析了该河段水沙条件的变化特点。结果表明:与1970—1996年年均水、沙量相比,1997—2006年来水量、来沙量减幅分别为15.7%～76.4%和22.6%～81.1%,沙量的减幅大于水量的;唐乃亥站汛期87.3%的水流过程主要集中在小于1 000 m3/s的小流量级,洪峰流量大于1 000 m3/s的年均洪水场次由3.56次减少到2.70次,最大洪峰流量由5 450 m3/s减小到2 750 m3/s。     

黄河石嘴山站水沙变化及趋势分析

为探明黄河石嘴山站的来水来沙过程,便于海勃湾水库的水沙调度,根据1951-2016年的水沙数据,采用非线性统计等方法分析了黄河石嘴山站的水沙序列变化及发展趋势。结果表明:石嘴山站水沙年内分配不均匀,20世纪60年代变化剧烈;66a来年径流量与年输沙量均呈显著性减少趋势,且具有正持续性,持续影响时间约8a、10a;水沙序列分别于1986年、1968年发生突变,突变原因与黄河上游大型水库的运用密切相关;龙羊峡、刘家峡水库分别对径流和泥沙的影响显著,二者联合运用后,石嘴山站流量基本处于2 000m3/s以下,水沙分配趋于均匀;不同时期的水沙关系重新调整,但均不显著;石嘴山站多年平均含沙量及多年平均来沙系数均较刘家峡水库运用前明显降低,但在龙、刘两水库联合运用后基本不变。     

黄河宁夏河段河道水沙变化特性及冲淤量预测

分析了1986年11月—2010年10月黄河宁夏河段水沙变化及冲淤特性,并采用模型计算和实测资料分析预测了2011—2020年的冲淤情况。结果表明:1986—2010年宁夏河段多年平均来水量为250.5亿m3、来沙量为0.67亿t,分别为天然状态1950—1968年来水量的74.8%、来沙量的34.0%;冲淤量预测值为797万m3,平均淤积厚度为0.013 m。     

黄河上游宁蒙河段水沙变化特征分析

基于黄河上游4个水文站点1950—2009年实测年径流量和年输沙量的数据,利用趋势分析法、Mann-Kendall趋势检验及突变检验、Morlet小波分析等方法,对黄河上游来水来沙的时空变化特征、突变特点和变化周期进行了分析。结果表明:①近60 a来,黄河上游年径流量和年输沙量均呈明显减少趋势,头道拐站年径流量减幅最大,下河沿站年输沙量减幅最大;②径流量和输沙量序列均存在显著突变,但突变时间存在差异性,且输沙量的敏感性更强;③黄河上游水沙序列存在多时间尺度变化,但变化尺度并不一致。     

黄河上游沙漠宽谷河段水沙调控初步研究

针对黄河上游沙漠宽谷河段的水沙调控问题,分析上游梯级水库运行前后下游河道水沙关系变化;构建并求解复杂梯级水库群水沙调控模型,获得了沙漠宽谷河段不同水沙调控方案的结果;阐明了参与水沙调控的梯级水库群调控水沙的能力,研究成果可为黄河上游沙漠宽谷河段河道水沙调控科学对策的提出提供技术支撑;对维护宁蒙河段冲淤的相对平衡、保障凌洪安全,以及丰富梯级水库群水沙联合优化调度理论,具有重要的理论意义和应用价值。     

百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析

根据黄河有实测资料以来的水文泥沙定位观测数据,利用非线性统计方法分析了1919—2012年黄河潼关以上河段水沙系列变化趋势。20世纪80年代中期以来水沙变化特点表明,黄河年径流量、年输沙量自20世纪80年代中期以来总体呈不断减少之趋势,而上中游水沙关系则早于20世纪60年代末已发生突变,1986年发生的突变属上中游同时发生的第2次突变。从百年尺度看,黄河水沙变化在1960年以前主要受到气候等自然因素影响,径流泥沙系列随降雨丰歉而出现相应的丰枯变化,之后黄河水沙变化受气候等自然因素和人类活动因素的双重影响,尽管不同时段降雨有丰歉变化,但径流量、输沙量都持续减少;近百年内年输沙量趋势度的绝对值明显大于年径流量趋势度的绝对值,中游的年径流量、年输沙量的趋势度的绝对值明显大于上游的;近30年是黄河水沙百年尺度中最枯的时段,其变化的突出特点表现在来水来沙量不断显著减少,水沙变化程度在空间上分布不均,泥沙主要减于中游而径流主要减于上游,水沙年内分配趋于均匀,来沙系数趋于降低,水沙搭配关系趋好。     

黄河内蒙古段水质动态变化分析

为了研究黄河内蒙古段水质变化情况,于2004～2007年分别对黄河内蒙古段4个断面的水质指标进行了4次监测.采用基于因子分析的主成分分析方法,将黄河水质参数概括为3个主要成分,并分析各主要成分的含量及其时空变化规律.结果表明:黄河内蒙古段水质下游较上游好;平水期较丰水期好.     

面向对象的黄河水沙数据模型设计与应用

从数据模型的角度研究了二维水沙数值模拟计算的数据管理,分析了参与二维水沙数值模型计算的数据种类,采用面向对象的数据建模方法定义了各种数据的属性、方法及其相互关系,设计了适应黄河下游河流数值模拟特征的水流泥沙数据模型,并利用Visio工具和ArcObjeets组件将数据模型应用于二维水沙数学模型的数据管理与可视化.数据模型的建立理清了二维水沙模型数据间的关系,实现了水流泥沙数据共享管理,为Access、SQL Server等数据库提供了统一的数据访问接口,有效地减少了数据储存冗余,有助于提高科学计算的可视化程度.     

黄河口尾闾变化的遥感分析

黄河口尾闾的变化是由黄河口海岸侵蚀机制与堆积机制共同作用的结果。利用遥感技术对河口尾闾进行监测,可直观反映调水调沙对河口段河道冲淤变化的影响程度,也是调水调沙试验在河口影响的平面形态的最好展现。结果表明：调水调沙期间,河口口门附近不管是河道延伸,还是造陆面积都有不同程度的增加;调水调沙对河口的冲淤平衡有重大的作用。     

黄河内蒙古河段河床横断面调整分析

从大断面实测资料对比与河流能量耗散角度,分析了近50 a内蒙古河段的河床横断面调整规律以及断面主要特征值的变化。结果表明:刘家峡和龙羊峡两水库相继投入运用,对黄河天然径流量进行了很大的干预性调节,体现在洪水过程的改变和径流的年内重新分配两方面;刘家峡、龙羊峡水库相继投入运用后,改变了宁蒙河段的水沙过程,内蒙古河段由冲淤基本平衡转变为持续性淤积,河床不断淤积抬高,宽深比增大,河槽过流面积减小,平滩流量减小,主流平面摆动频繁,河床更加宽浅散乱。     

黄河宁夏段2012年洪水分析

通过对2012年黄河宁夏段洪水的实测流量、水位、洪水组成、比降、演进过程及含沙量的综合分析,研究了洪水成因、特点,水库调蓄、灌区引排水对洪水的作用和影响,并与历史资料进行了对比。2012年洪水洪量大、历时长、水位涨幅大、含沙量小,洪水演进过程受灌区排水及河滩地影响,不同河段呈现出不同的洪水过程。黄河宁夏段洪水受龙羊峡和刘家峡水库调蓄作用明显,如果黄河上游唐乃亥以上和循化至兰州区间同时发生洪水,龙、刘两座水库调蓄还不能满足黄河宁夏段防汛需求,结合宁夏河段实际状况,考虑已有的水文测报、调蓄洪水机制,在防灾减害等方面提出了尽快修建大柳树水利枢纽工程的相关建议。     

黄河洛阳河段的治理

针对洛阳河段河道治理和演变的情况以及近期河道出现的来水来沙条件发生较大变化、河槽冲刷明显加剧、河床冲刷对防洪工程的影响大、连地滩料场防护工程的修建对下游河势造成不利影响等因素，提出了洛阳河段近期治理的重点：①西霞院工程的泄水布置要充分考虑对下游河道的影响；②河道疏浚措施须尽快启动；③河道整治工程须进一步完善；④改善防汛交通条件，加强管护设施建设。     

黄河尾闾河道冲淤变化分析

对1996年以来黄河口来水来沙情况的分析表明,近10年利津站进入中(枯)水枯沙系列,且水沙条件不利。进一步分析显示,河口河道主槽冲刷、同流量水位下降、平滩流量增大,说明同期河道冲淤变化是受来水来沙变化、清8改汊、调水调沙和河口挖河等综合作用的结果。建议继续开展调水调沙和挖河疏浚,改善河道边界条件,维持并增大河口河道排洪输沙能力。     

黄河兰州段水质污染分析研究

对黄河兰州段水质现状进行了详细调查,并结合所处的地理位置,分析了黄河兰州段主要污染物排放情况,结果显示:大肠菌群、挥发酚、石油类、化学需氧量、总磷严重超标.为寻找污染物迁移转化规律,建立了环境容量模型,从而确定各类污染物的环境容量.计算结果显示,酚的允许环境容量已接近于零,油类污染物已超过承载力,因此应严格控制污染物排放总量.     

黄河河南段水量实时调度措施分析

分析了在黄河河南段水量调度中强化实时调度的必要性,指出了采取的主要水调措施：①利用农业气象信息实时调整引水指标;②实施用水实时调整申报制度;③将重要的滩区引水口门纳入水量调度日常管理;④利用农作物灌溉制度轮流灌水;⑤实施滚动订单制度,进行日实时调度;⑥采取措施处理突发事件。同时建议：①对旬调度指标进行细化;②理由充分情况下应准许实时调整引水指标;③加强供水单位和用水户之间的沟通与协调。     

黄河下游二级悬河段河势及漫滩模型分析

结合实体模型试验,在洪量和沙量不变的情况下,对概化处理后不同量级洪水条件下黄河下游二级悬河段的水沙过程进行了研究。结果表明:随着洪峰流量加大,进入滩区的水量也随之增大,其漫滩范围和落淤厚度有逐步增大的趋势,但漫滩洪水基本流路无大的变化;漫滩洪水的水流交换模式包括在三角形滩区内完成的淤滩刷槽交换模式和水流漫滩后通过较长距离条形滩区落淤后回归主槽的交换模式。