近20年来巴彦高勒-头道拐河段淤积成因分析

在分析巴彦高勒-头道拐河段上游来水来沙特点和水沙变化的基础上,分析了1987～2005年河床淤积抬升的主要原因.结果表明:天然来水量减少和人类引水量增加是近20年来巴彦高勒-头道拐河段淤积严重的主要原因,上游水库拦沙量逐年减少和十大孔兑入黄沙量增加是河道淤积的重要原因,而龙羊峡、刘家峡水库的调节又加重了汛期河道的淤积.     

黄河流域降雨径流关系动态分析

将黄河流域划发为唐乃亥以上、唐乃亥－兰州、兰州以上、兰州－头道拐、头道拐以上、头道拐－龙门、龙门三门峡、三门峡－花园口、花园口以上、花园口以下及全流域共11个区域，分析了黄河流域1950年以来降雨径流关系的动态变化特点。研究结果表明，黄河流域降雨径流关系十分复杂，不是简单的函数关系，表现在不同区域甚至同一区域降水量、径流量数峰谷值出现不同步以及变化幅度不大相同等方面。而且1970年以后由于人类活动影响的加剧，黄河流域降雨关系发生了一定的变化，尤其是黄河中游表现在同样降雨条件下径流量偏少，例如花园口以上年径流量和汛期径流量分别减少7．6％和4．1％。     

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.     

黄河内蒙古河段主槽萎缩原因和对策

通过对黄河内蒙古河段1960—2006年典型断面输沙量资料的分析表明,巴彦高勒—头道拐河段淤积主要源自其支流十大孔兑洪水的影响。1969—1986年汛期来水虽较前期减少约20%,但由于来沙减少达54％,故河床淤积量不大;1987年以后,由于龙羊峡和刘家峡水库的调蓄运用,造成该河段汛期水量和洪峰流量减小,使得区间来沙对内蒙古河段淤积的影响更加显著。进一步分析表明,要改变内蒙古河段主槽萎缩趋势,一方面要保障其洪水量级尽可能达到1 500～2 000m3/s以上,另一方面要加强该区间重点产沙区的水土流失治理。     

黄河头道拐站水沙来源空间分布及其影响因素

根据1950-2010年实测资料,采用不同时间序列对比和回归分析方法,对黄河上游沙漠宽谷河段干流6大水文站水沙关系变化、出口控制站头道拐水文站水沙来源的空间分布及其影响因素进行了分析,结果表明:1头道拐水文站径流主要来自兰州以上地区,泥沙主要来自兰州-头道拐区间支流。与基准期的1950-1968年相比,头道拐站1969-1986年和1987-2010年平均径流量分别减少10.1%和40.6%,年平均输沙量分别减少37.2%和75.4%。2宁蒙河段径流量减少主要发生在石嘴山-巴彦高勒河段,多年平均径流量减少52.2亿m3;输沙量减少主要发生在青铜峡-巴彦高勒河段,多年平均输沙量减少0.244亿t。宁蒙河段单位水量冲淤量随着头道拐水文站年平均来沙系数的增大有增大趋势,河道冲淤基本平衡的来沙系数约为0.0023kg·s/m6。影响头道拐水文站水沙来源空间分布的主要因素有气候波动、龙羊峡和刘家峡水库调节、工农业用水、水土保持综合治理等。     

宁蒙河段水沙变化数值模拟及灌区引水对河道水沙变化的影响

利用非恒定水动力学水流泥沙方程,建立了黄河下河沿～头道拐河段一维水沙输移数学模型,分别采用1997-2002年和2003-2006年的黄河水文、泥沙等资料对模型进行了率定和验证;运用该模型模拟计算了1997-2006年宁蒙灌区引水对河道水沙变化的影响,分析认为:宁蒙灌区每引水1亿m3,头道拐断面相应径流减少量0.69亿m3,每净引水1亿m3头道拐断面径流则减少1.02亿m3;相应输沙减少量分别为40.9万t和60.7万t;河道淤积变化量1 432万t。汛期引水对河道输沙变化的影响大于对径流变化的影响,汛期引水引起的头道拐断面径流减少量占引水期径流减少总量的50%,而相应的输沙减少量则占输沙减少总量的73%。     

三湖河口～头道拐段槽蓄水增量影响因素分析

通过2006～2012年6个凌汛年度的实际的气温、槽蓄水增量等因素统计分析,表明近几年黄河内蒙古河段大部分槽蓄水增量主要集中在三湖河口～头道拐段,凌汛期上游来水径流量增大是槽蓄水量增大的主要原因。槽蓄水增量增大与河道淤积及不断修建河道内建筑物导致河道过流能力减小也有一定关系;气温的剧烈变化是槽蓄水增量增大一个重要因素。槽蓄水增量增大主要受上游来水、气温变化、河道边界条件及河道内建筑物等综合因素影响。     

黄河内蒙古段凌期槽蓄增量变化与影响因素

分析了黄河内蒙古河段凌期槽蓄增量的变化情况与影响因素,结果表明:刘家峡水库运用以来,内蒙古河段凌期槽蓄增量呈增大趋势,尤其是龙羊峡水库运用以来,槽蓄增量进一步增大;槽蓄增量的增加主要集中在巴彦高勒-头道拐河段;凌期径流量增大是槽蓄增量增大的主要原因,但龙羊峡水库运用以来槽蓄增量的增大还与河道淤积、过流能力减小有关;凌峰主要形成于巴彦高勒-头道拐之间,刘家峡水库运用以来槽蓄增量的增大对凌汛洪水影响明显,头道拐站凌汛洪水洪量和洪峰均不同程度增大;槽蓄增量的影响因素主要包括气温条件、径流条件及河道边界条件.     

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。     

黄河上游水沙变化及成因分析

利用黄河上游的实测资料,以头道拐断面为主要研究对象,从径流泥沙的年际变化、年内分配、洪水特征等方面分析了上游水沙变化特点,突变点为刘家峡和龙羊峡水库投入运用时间。对不同影响因素的研究认为,天然径流量的减少和耗水量的增加是造成上游水量减少的直接原因,龙羊峡和刘家峡水库的调节使天然的年内径流量重新分配,水库的削峰作用和调节流量过程,造成了水库下游洪峰流量的大幅度减小和流量过程的均匀化,从而对河道输沙产生十分不利的影响。正确认识水沙变化产生的原因及其带来的负面影响,可为水资源的合理开发、上游宁蒙河道的综合治理提供参考。     

In the Central Committee of the Communist Party of the Soviet Union and the Council of Ministers of the USSR

Power Technology and Engineering -     

分流对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用先进的三维超声波多普勒流速仪（ADV）对不同分流比情况下弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究。根据试验数据,探讨了不同分流比工况下弯道水流的紊动机理,分析了其紊动特性,同时对紊动强度分布特点进行了比较。     

前置掺气坎坡度对阶梯溢洪道掺气水流影响的数值模拟

为研究复杂边界条件下气液两相界面的流动及混掺现象对工程建设的影响,结合某大型水电站的溢洪道,利用RNG k-ε模型对其进行三维流场模拟,采用有限体积法离散控制方程,并用GMRES算法进行压力求解,对前置掺气坎式阶梯溢洪道和传统阶梯溢洪道泄流壁面上的高速掺气水流进行数值模拟。结果表明:随着掺气坎坡度的增加,其掺气空腔及掺气浓度均有所增大,随着水流下泄掺气浓度沿程降低,达到一定距离后趋于稳定,掺气浓度值达到了减免空蚀破坏的要求;与传统阶梯溢洪道的模拟结果进行对比可知,增设前置掺气坎后,既可以增加前几级阶梯的掺气浓度使水流提前达到水气平衡,也没有降低阶梯式溢洪道的消能率,为解决传统阶梯溢洪道中出现的工程难题提供了一种新思路。