黄河下游畸形河势现状及对策

黄河下游在长期小水作用下产生一些畸形河势,通过分析原型以及黄河下游2017年洪水预报模型试验畸形河势演化发展情况,系统研究黄河下游游荡型河段4处畸形河段不同流量条件下河势变化特点及规律。结果表明:目前形成的4处典型畸形河势发育尚不充分,在中常洪水下发生自然裁弯的概率较小;开仪、裴峪河段4 000 m~3/s流量释放2 d左右可以使该河段畸形河势得到初步改善,但畸形河势完全消除需要的洪水量级较大,依靠目前小浪底水库泄放中常洪水的水动力改善畸形河势并不现实,可采用挖河疏浚-泥沙资源利用-河道整治工程有机结合的方法归顺河势。     

黄河下游畸形河势成因及治理对策

利用以往观测资料分析了黄河下游畸形河势的主要特点及危害,并对畸形河势的成因及治理对策进行了分析。研究表明:黄河下游产生畸形河势的主要原因包括下游河道河槽宽、横比降较大,小浪底水库小流量、长历时、均匀下泄清水,两岸滩地抗冲刷能力弱等;治理对策主要包括加强对畸形河势演变机理及成因分析、制定科学合理的抢护方案、抢修临时防护工程、利用新结构坝型对畸形河势进行调整和抢护、利用水库调控流量及含沙量等。     

黄河下游韦滩河段畸形河势分析

黄河下游游荡型河道近年来长期处于小流量的过程,局部河段与中水整治工程布局存在不匹配现象,其突出表现为畸形河势的形成。这一现象不仅会造成滩区塌滩,而且随着畸形河道的发育,有可能形成横河、斜河等不利河势,造成主流直接对大堤顶冲的风险。2016年以来,随着下游汛期来水量的增加,原来存在的开仪—赵沟、裴峪—大玉兰、东安—桃花峪等畸形河势,已在自然水力条件下消除,河势逐步规顺,然而韦滩河段存在的畸形河势仍然存在。基于原型调研、模型试验等手段,对韦滩河段畸形河势的演化规律进行了系统分析。目前黄河下游水沙调度过程中最大洪峰流量一般为4 000 m~3/s左右,此水沙过程下该畸形河势难以自然消除,若要实现所需的水力条件,需要洪峰流量量级达到10 000 m~3/s。黄河下游水沙调度目标是保滩运用,针对该河段的畸形河势,建议采用人工切滩的方式,开展人工裁弯。     

黄河下游畸形河势治理研究

阐述了黄河下游畸形河势冲击堤防工程、塌滩掉村等危害性,并对影响畸形河势的来水来沙条件、河道边界条件进行了分析,给出了治理黄河下游畸形河势的意见与建议:①深入开展畸形河势观测研究;②认真、慎重地进行工程布局;③加快完善河道整治工程;④选择适应性的工程结构;⑤疏导结合;⑥最严格地管理河道。     

黄河下游河道排洪能力分析

通过实测资料分析，黄河下游河道在持续萎缩情况下，漫滩洪水滩地过流比有增大趋势，洪水期间仍是“淤滩刷槽”，主槽同流量的平均流速 并未减小，论证了下游河道洪水期水位流量关系随着流量的增大渐趋平缓的线型特征。在评述已有河道排洪能力分析方法的基础上，对近年来黄河下游河道排洪能力的计算分析方法作了阐述，提出对于水站断面应根据断面形态不同分别采用水力因子法和涨率分析法作为主要的推求方法。     

黄河下游高含沙洪水条件下河道排洪能力分析方法简介

在分析黄河下游高含沙洪水水文变化规律和河道特征的基础上，总结出高含沙洪水的影响河段主要在高村以上，流量变化范围一般在４０００－１０００ｍ＾３／ｓ之间。在高含沙洪水条件下河道排洪能力分析主要有实测资料分析法，水力要素分析法，涨率分析法，综合分析法和相关分析法，这些方法各自的适用条件。     

2018年汛期黄河下游河道排洪能力分析

2018年汛期黄河下游来水222亿m~3,小浪底水库排沙4.66亿t,孙口以上河道淤积2.561亿t,其中花园口以上河道淤积1.920亿t,这是小浪底水库运用以来进入下游水量最大、水库排沙最多、下游淤积量最大的一年,然而排沙期间淤积最多的花园口以上河段的同流量水位不升反降。采用沙量法和断面法计算分析了汛期冲淤量及冲淤特点、水文站断面的同流量水位变化、7月洪水排沙期间险工水尺的同流量水位变化。结果表明:大量淤积发生在花园口以上河段的汊沟和边滩,洪水过后主槽更加明显,水流集中,流速增大,同流量水位下降;7月洪水之后,黄河下游水文站断面的同流量水位缓慢抬升,但汛后的同流量水位仍低于汛初;2018年汛期,黄河下游河道的排洪能力未明显降低。     

河道整治工程对洪水河势的控制作用

黄河下游河道在整治以前，溜势多变，洪水期间常出现横河、斜河等不利河威胁堤防安全。经整治以后，河道整治地洪水河势发挥了控制作用，限制了不利河势的发生，避免了主溜顶冲大堤的危险，减轻了防洪压力，对保护不下游堤防安全发挥了重大作用，但也存在一些突出的问题，需要今后研究解决。     

沁河下游河道排洪能力分析

1993年8月沁河下游五龙口站发生1060m3/s流量的洪水，统计频率为33％，属中常洪水。该洪水到达武防站时流量为624m3／s、水位为105．50m，与1954年3050m3/s流量的水位持平，比1982年同流量水位高0．8m，说明沁河下游河道排洪能力降低幅度很大。经估算，原设防水位下的过流量已由4O00m3/s减少为2760m3／s。若目前沁河下游出现4000m3/s流量的洪水时，丹河口以下水位将高出设防水位0．8～1．3m，堤防工程已不满足防洪要求。调查分析表明，水位升高的主要原因是主槽被农耕占用，博内多为高杆作物，河道行洪阻力加大。为了提高沁河下游河道排洪能力，丹河口至武防站平均河槽宽要保证490m，武防站以下440m，在此范围内严禁种植农作物。     

维持黄河排洪输沙基本功能的河势及漫滩分析

选择桑庄险工-孙口断面河段,对维持黄河下游河槽排洪输沙基本功能的水沙过程进行了试验研究,结果表明：①从河势及漫滩情况看,洪峰流量为2600m^3／s的方案1、洪峰流量为4000m^3／s的方案2效果最好,但方案1由于流量较小,因此难以发挥河槽排洪输沙的功能,方案2的河槽排洪输沙功能有所增强;②洪峰流量为6000m^3／s的方案4的水沙过程将形成工程难以控制的复杂河势;③维持黄河下游河槽排洪输沙基本功能的水沙过程以流量不超过5000m^3／s、含沙量为50kg／m^3的方案3为宜。     

黄河下游2010年汛前调水调沙河势监测分析

利用环境减实卫星遥感监测影像,分析了2010年黄河调水调沙下游河势现状,并通过对比近几年河势变化情况,分析了调水调沙对河势的影响。结果表明:①经过多年调水调沙,黄河下游河道主槽刷深,过流能力大大增强,河势也相对稳定;②一些原来靠溜较好的工程,如驾部、南裹头、马庄、马渡险工等,有脱河脱溜的趋势,建议对这些河段加强河势变化监测;③在多年调水调沙作用下,毛庵—三官庙、黑岗口—东坝头河段工程靠溜状况趋好,河势逐步向有利方向发展,尤其是柳园口—欧坦工程河段,大部分原来不靠河的工程开始逐步靠溜,当前河势较为顺畅。     

维持黄河下游河槽排洪输沙能力方案分析

利用黄河下游水动力学泥沙冲淤数学模型,采用3个20年设计水沙系列对河段的冲淤及平滩流量的变化进行了计算与分析,结果表明:①各水沙系列的前10年,下游各河段均处于沿程冲刷状态,而后10年各河段则出现了淤积;②只有系列2能维持整个下游河道的平滩流量在4000 m3/s以上;③各系列前10年塑造河槽阶段的水沙过程均比较合理,基本实现了平滩流量稳定增大的目的,后10年河道平滩流量则出现了不同程度的减小;④应尽量控制小浪底出库含沙量不超过200 kg/m3且细泥沙比重在75%以上。     

2010年黄河调水调沙期间花园口洪峰增大的成因

对2010年黄河调水调沙期间花园口站出现的洪峰增值现象进行了分析,结果表明:洪峰增大的主要原因是洪水运行过程中,铁谢-逯村间展宽河段内粗颗粒泥沙发生沉积,产生了一个临时的潜水沙坝,造成其上游的蓄水量增加,在水流的持续作用下,沙坝被冲开从而造成了逯村站流量的加大;在洪水波向下游运行的过程中,又产生了沿程河槽的冲刷,流速递增,从而造成了流量进一步加大.     

黄河河道萎缩及其对洪水演进的影响

由于近几年黄河来水来沙偏少，下游河道连年断流、高含沙洪滴水频繁发生，造成黄河干、支流下游河槽连年淤积，断面主槽缩窄，滩槽高差减小，过洪能力降低，漫滩流量减小，同流量水位偏高。河道萎缩使漫滩机遇增多，洪峰削减率大，洪水传播时间延长，威胁堤防安全。     

黄河2007年汛前调水调沙生产运行分析

对黄河2007年调水调沙生产运行情况进行了分析,结果表明:本次调水调沙取得了下游河槽全线冲刷、主河槽最小平滩流量由调水调沙前的3 500 m3/s增大到3 630 m3/s和人工塑造异重流成功等良好效果。取得的主要收获有:①进一步积累了人工塑造异重流的经验;②加深了对下游河道水沙演进规律的认识;③为河道整治工程设计提供了原型观测数据;④再次证明调水调沙作为扩大下游河道排洪能力、处理黄河泥沙、维持黄河健康生命的措施之一是行之有效的。     

对洪水资源化维持黄河健康生命的初探

通过对实施黄河洪水资源化的研究,认为采取“蓄洪”、“调沙”、“冲污”、“造床”、“引洪”等方式,可以解决黄河中下游的断流及缺水、泥沙淤积等问题,还能缓解黄河水质污染、生态环境恶化等。利用好黄河的洪水资源,可实现“堤防不决口,河道不断流,污染不超标,河床不抬高”的目标,从而维持黄河的健康生命。     

宁蒙河段2009年桃汛洪峰流量异常偏小的原因

对造成2008—2009年度头道拐站桃汛洪峰流量异常偏小的原因进行了分析,结果表明:①水库调控和人工分凌等防凌措施削减了内蒙古河段槽蓄水量和河道基流;②开河历时较长,开河后期出现分段开河形势,不利于槽蓄水量的集中释放;③开河期三湖河口河段水位抬高,滩地上水,致使部分槽蓄水量滞留;④头道拐封冻断面存在冰花渗流,会使槽蓄水量的计算存在一定误差。     

输沙量差法计算河道冲淤量的误差分析

输沙量差法是计算河道冲淤量的主要方法之一。分析了输沙量差法与断面法计算河道冲淤量结果之间的差异和采用输沙量差法计算河道冲淤量的误差来源,提出了计算河道冲淤量中误差和相对误差的表达式。结合黄河下游现行测量条件,指出：①河道输沙量测验的相对中误差为1．7％～2．5％,能满足了解河道输沙情况的要求;②一般情况下河道冲淤量的绝对值远小于输沙量,但其绝对误差又大于输沙量的测验误差,导致计算的河道冲淤量的相对误差较大;③河段冲淤量的相对误差随冲淤量的减少而增加,甚至出现实测的冲淤量小于其测量误差,导致冲淤量计算成果定性困难;④当河道内的冲刷量或淤积量占来沙量的比例较大时计算的冲淤量相对误差很小,但河段淤积率降低到一定程度时,冲淤量的相对误差迅速增大,甚至超过100％,此时采用输沙量差法计算的河道冲淤量无使用价值。     

1993年汛期黄河下游河势遥感调查

利用ＭＥＲＩＤＩＡＮ遥感图象处理系统，通过ＴＭ图象最佳波段组合、线性拉伸放大、密度分割等处理手段，首次在黄河上进行了卫星遥感河势调查，其优势在于：（１）可以弥补目估河势的不足；（２）能够对河势流路、主流线位置、洪漫滩范围及水边线、生产堤、主要滩区洪水进出口门位置、进水和水围村庄等准确定位；（３）可以详细计算各类滩区面积与分布密度。     

流量变化对黄河下游河道演变影响

作者通过对1958、1964、1973、1985及1997各年黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站逐日平均水文资料的流量级分析,得到花园口、高村、艾山、利津水文站日均造床流量1958年为3400～4400m3/s;1964年5300～5600m3/s;1973年为2700～3300m3/s;1985年有两个峰值,分别为1900～2000m3/s和3800～4500m3/s;1997年仍有两个峰值,花园口和高村水文站为680～740m3/s和1900～2800m3/s,艾山和利津水文站为200～250m3/s和510～820m3/s。将上述结论与对实测资料的分析相结合,得到造床流量明显下降及较大日均流量(＞2000m3/s)出现频率大大减少甚至不再 出现是黄河下游小流量输沙、河道淤积、“小水大灾”的根本原因。