黄河水库一维泥沙数学模型的初步研究

根据黄河中下游的水沙特点和水库泥沙的冲淤规律，建立了黄河水库一维泥沙冲淤数学模型。模型在动床阻力，水流挟沙力，冲淤量的横向分配以及水流，泥沙控制方程的离散，求解等方面进行了探讨，用三门峡水库潼关以下库区１９７４－１９８８年的实测水沙系列对模型进行了验证计算，结果表明，模型在冲淤总量，冲淤过程以及纵向冲淤分布等方面计算值与实测值均符合良好，应用模型计算三门峡水库在四种不同运用方案下库区的冲淤情况，计     

小浪底水库不同运用方案库区冲淤分析

本文用改进后的黄河加一维水动力学泥沙数学模型，对三门峡水库潼关以下库区１９６０－１９８８年共２８年的实测水沙系列进行了验证计算，结果与实测值符合良好，针对波浪工水库支沟的特点，提出了一种库区支流淤积的计算模式。应用模型计算小浪底水库５种不同运用方案库区的冲淤情况，计算结果经分析基本合理。     

基于MATLAB神经网络的三门峡水库泥沙冲淤变化预测分析

通过理论分析并结合三门峡水库的实际情况，建立了三门峡水库潼关以下库区泥沙冲淤变化和潼关断面水位变化的BP预测模型，并利用MATLAB环境下的神经网络工具箱开发了相应的程序。预测结果表明，该模型程序具有学习能力强、预测精度较高、快速方便等特点，为三门峡水库及其它多沙河流水库的泥沙冲淤预测研究提供了一种可供借鉴的思路与方法。     

黄河沙坡头水利枢纽泥沙淤积特性试验研究

黄河沙坡头水利枢纽水头低、库容小、泥沙量大 ,泥沙问题突出。利用水文系列年泥沙模型试验揭示了枢纽泥沙淤积特性 ,如在弯道水流作用下坝前库区的泥沙淤积、河床电站进口淤积漏斗形状、电站排沙孔排沙效果以及电站尾水渠泥沙冲淤变化等。在模型设计中 ,着重考虑含沙水流宾汉切应力对水流挟沙能力的影响 ,并利用非恒定流的河床冲淤方程推求了冲淤时间比尺     

黄河干流骨干水库综合利用调度模型研究

基于黄河干流骨干水库统一调度的思想,建立了满足黄河干流骨干水库综合利用调度模拟的模型框架,对龙刘(龙羊峡、刘家峡)水库综合利用调度模拟模型、宁蒙河段冲淤计算模型、中游水库调度和泥沙冲淤计算模型、黄河下游河道泥沙冲淤计算模型和水资源供需平衡模型等5个模型进行整合,构建了黄河干流骨干水库综合利用模拟模型,为评价已建水库的综合效益和进一步完善水库优化调度方案提供了技术支撑。     

治理黄河淤沙的设想

黄河下游断流与废水并存的主要原因是缺乏调节水量之水库，三门峡水库不能充分调节水量的原因是库区泥沙淤积；近年来黄河下游出现小洪水，高水位，大损失的主要原因亦是河道输沙能力不足引起下游泥沙淤积，文中提出在小浪底库区采用孔管塔排沙产生高含沙水流排沙，采用“沙到渠成”，淤滩刷槽技术修建明将库区淤沙送至两岸洼地及低滩的设想，对多沙河流的治理治理具有参考价值。     

黄河中下游大型水库对下游河道的减淤作用

本文采用泥沙数学模型分别对小浪底水库单独运用以及小浪底与古贤水库联合运用的20个可能运行方案条件下,黄河下游河道的冲淤过程和发展趋势进行了计算研究。结果表明,在黄河上修建大型水利枢纽工程对减轻黄河下游河道淤积,遏制河床抬升具有明显作用。结合三门峡水库运用以来的实测资料,分析了大型水利枢纽工程运用与下游河道演变的内在规律,建立了小浪底水库出库水沙与下游河道泥沙冲淤的量化关系,给出了维持下游河道冲淤平衡的临界条件,为通过大型水利枢纽工程运用来减轻黄河下游河道泥沙淤积提供科学依据。     

治理黄河淤沙的设想

黄河下游断流与弃水并存的主要原因是缺乏调节水量之水库，三门峡水库不能充分调节水量的原因是库区泥沙淤积；近年来黄河下游出现小洪水、高水位、大损失的主要原因亦是河道输沙能力不足引起下游泥沙淤积。文中提出在小浪底库区采用孔管塔排沙系统产生高含沙水流排沙，采用“沙到渠成”、“淤滩刷槽”技术修建明渠将库区淤沙送至两岸洼地及低滩的设想，对多沙河流的治理具有参考价值。     

小浪底水库分期运用对库区及河道冲淤的影响

黄河中下游洪水泥沙主要来源于汛期,受汛期不同时段降雨的影响,小浪底水库入库洪水泥沙具有明显的分期特性。通过优化小浪底水库汛限水位策略,研究水库汛期分期运用,有利于提高洪水资源化利用效率,对充分发挥水库综合效益具有重要意义。小浪底水库开发任务以防洪、减淤为主,优化水库汛期运用必须考虑其对库区及黄河下游河道的冲淤影响。拟定不同的分期运用方案,以水库进入正常运用期为背景,通过数学模型分别对库区及下游河道进行冲淤计算。从计算结果来看,进入正常运用期后,小浪底水库调节能力有限,每年9月10日后,入库含沙量较低,适当抬高运用水位对库区及黄河下游河道冲淤影响不大。     

拦减粗泥沙对黄河下游河道冲淤的影响

近２０年，黄河的来水来沙发生了变化，粗泥沙来量也有所减少，这些变化对水库和河道冲淤都将产生很大影响。本文以研究不同级配泥沙移特性和冲淤市场信息灵基础，分析不同地区来水来沙对水库和下游河道的影响，三门峡水库正常运用对粗细泥沙的调节作用，以及下游不同河段各粒径级泥沙沿程调整过程，拦粗泥地下游中淤的影响，为水库制定合理运用方式及下游防洪减淤治理决策提供依据。     

水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制

长江干支流水库群的总库容约占长江入海年均径流量的37.6%,水库群的联合作用改变了进入长江中下游江湖系统的水沙条件,引起江湖系统水沙输移、冲淤演变及江湖关系等发生新的变化,呈现新的特点。本文在综述近年来长江中下游江湖系统水沙输移与冲淤演变特性及江湖关系变化等研究成果的基础上,重点阐述水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制,形成的主要认识有:水库群联合作用下中下游江湖系统的径流量及比例组成没有明显变化,但输沙量及比例组成发生显著变化,干流宜昌站变化最为明显;中下游河道由自然条件下的中沙河流变为少沙河流,江湖系统由自然条件下的累积性淤积转为持续冲刷,并在较长时期内进行重新塑造与调整;水库群的联合作用对江湖水沙交换与湖区冲淤产生影响,两湖枯水期有所提前,湖区泥沙沉积率显著下降,江湖关系总体趋于向好的方向调整。鉴于长江水沙条件变化的不确定性、人类活动影响的加剧与江湖系统演变的复杂性,今后仍须加强变化环境下中下游江湖系统响应机理研究。     

黄河宁蒙河段冲淤时空分布特征与淤积原因

在补充完善水沙、观测断面等资料的基础上,采用沙量平衡法和断面法分析计算了1960年以来宁蒙河段的泥沙冲淤量,两种方法计算结果接近、各有特点,可互为补充使用。分析冲淤量时间分布特征表明,不同时期年内的冲淤分配特征不同,1987年以来宁蒙河段泥沙淤积加重,且淤积加重主要集中在汛期和小于0.1 mm的各粒径组泥沙,大于0.1 mm的粗泥沙淤积量有所减少。分析冲淤量空间分布结果表明,宁蒙河段淤积主要发生在内蒙古三湖河口至头道拐河段和巴彦高勒至三湖河口河段,1987年以来以河槽淤积为主,横断面萎缩。根据宁蒙河段水沙来源情况,从多个方面分析宁蒙河段淤积变化原因表明,干流水沙条件变化尤其是龙刘水库联合运用对干流水沙条件的显著改变,包括减少了汛期水量以及大流量过程,是导致宁蒙河段淤积加重的主要原因。     

支流河口水沙运动的二维数学模型研究——以长江上游的嘉陵江河口为例

本文建立了一个支流河口水沙运动的二维数学模型．采用贴体正交曲线坐标克服了干支流汇合处河道边界形状复杂的困难，给出了正交曲线坐标系下二维全沙模型的基本方程及数值计算方法．以长江上游的嘉陵江河口为例，分析了支流河口河段水沙特性及浅滩成因，模拟了汇合口河段流场及泥沙冲淤分布，计算值与实例值吻合良好．为支流河口浅滩演变及整治研究提供了一种新的模拟方法．     

三峡水库下游江湖演变与治理若干问题探讨简

 三峡工程于2003年6月开始蓄水运用,迄今已10 a,坝下游水文情势、河道冲淤与江湖关系等均已发生变化。简要分析了三峡水库蓄水以来长江中游江湖水沙输移特性变化、中游干流河道与三口分流道冲淤变化、中游干流河势变化与江湖关系变化特点;简要介绍了长江科学院近期利用实体模型和数学模型开展三峡工程运用后长江中游江湖演变的预测结果,并与实测资料进行了对比分析;在此基础上就长江干支流水库群联合运用后长江中下游江湖演变研究与治理若干问题进行了探讨,可为未来江湖治理的思路、方案的制定与实施等提供参考借鉴。     

三峡水库下游江湖演变与治理若干问题探讨

三峡工程于2003年6月开始蓄水运用,迄今已10 a,坝下游水文情势、河道冲淤与江湖关系等均已发生变化。简要分析了三峡水库蓄水以来长江中游江湖水沙输移特性变化、中游干流河道与三口分流道冲淤变化、中游干流河势变化与江湖关系变化特点;简要介绍了长江科学院近期利用实体模型和数学模型开展三峡工程运用后长江中游江湖演变的预测结果,并与实测资料进行了对比分析;在此基础上就长江干支流水库群联合运用后长江中下游江湖演变研究与治理若干问题进行了探讨,可为未来江湖治理的思路、方案的制定与实施等提供参考借鉴。     

淮河干流吴家渡至小柳巷河段泥沙冲淤分析

采用输沙量法对淮河干流吴家渡至小柳巷段实测水文资料完整的20年进行年际变化分析,河段总体表现为冲刷。枯水年份河段输沙基本平衡或微淤;中水年份冲刷年多于淤积年;丰水年份总体表现为冲刷。丰水年和中水年的总体冲淤趋势取决于汛期,枯水年非汛期对全年冲淤影响较大。系统分析了河段冲淤与吴家渡站来流量以及年均来沙系数的关系。     

黄河上游梯级水库运行的生态影响研究

为科学揭示梯级水库群运行对河流生态的影响,基于黄河上游实测水沙序列,采用IHA(Indicators of Hydrologic Alteration)指标体系,对比分析了不同工程运行时期黄河上游水文情势变化,运用多系列贡献率分割法,量化了不同影响因子对水文情势变化的贡献率。通过输沙率法结合断面淤积形态分析揭示了黄河上游河道冲淤演变。结果表明,黄河上游水库运行对河流径流及河道形态产生了深刻影响,进而影响了河流生态。水库运行后非汛期月均流量上升、汛期月均流量下降、高流量事件发生频率与流量减少,径流趋于平缓,且宁蒙河段泥沙淤积、断面形态趋于宽浅。分析表明水库运行是造成黄河上游兰州水文情势变化的主要原因,以及石嘴山、头道拐水文情势变化的重要原因,高流量事件的减少加剧了河道淤积,使河流生态朝不利方向演化,为维护黄河上游生态健康有必要实施生态调度,提高涨水期和洪水期下泄流量并制造高流量事件。研究为评估梯级水库运行的生态影响、指导梯级水库生态调度提供方向性参考。     

平面二维河床变形的数值模拟

为了研究河道平面二维的河床变形问题，及由此而引起的对防洪、航运等造成的影响，本文给出出非均匀沙的平面二维全沙动床数学模型方程组，并考虑了移质不和饱和输移、非均匀沙推移质输移及床沙级配的调整。在求解水流泥沙运动方程时，采用控制体和只法及动边界技术，对水流速度场、悬移质浓度场及河床变形进行了数值模拟。该模型采用正交曲线网格来克服天然河道边界形状复杂、长度尺度相差悬殊以及由于水位波动引起计算边变化等等困     

黄河下游泥沙数学模型及其应用

本针对黄河下游来沙特性和河道冲淤演变的特点，建立了复式断面数学模型，综合考虑了洪水演进，不同粒径泥沙的冲淤特性，断面上的冲淤分布，悬沙和床沙级配的变化调整及其对水流挟沙能力的影响等方面的问题。黄河下游１９７４－１９８８年实测水沙系列验证计算表明，模型在冲淤总量，沿程分布等方面均与实测资料符合良好；小浪底水库对黄河游河道冲淤影响的计算结果与有关献的结论也基本一致。     

小浪底水库运用十年黄河下游河道的再造床

天然河流上游修建大型水利枢纽后,必将引起水库下游河道的再造床。黄河小浪底水库自1999年10月下旬下闸蓄水以来,已运行十年有余。本文通过实测资料的分析,从河道的冲刷和河道的平面形态变化两方面来阐明小浪底水库拦沙运用十年来水库淤积及下游河道的再造床过程及其特点,为小浪底水库进一步水沙调控提供借鉴,也丰富了多泥沙河流兴建大型水库以后下游河道河床演变学科的内涵。