黄河潼关河段清淤研究

影响潼关高程的主要因素有来水来沙条件、上下游河段冲淤状况和坝前运用水位，其中来水来沙条件起着主导作用，潼关高程的变化受下邻河段（黄淤３６～４１断面）冲淤的影响要大于上邻河段（黄淤４１～４５断面），减少三门峡水库非汛期高水位的运用对减缓非汛期潼关高程的抬升起着重要作用，清淤河段选在黄淤３０断面以上，重点在黄淤３６～４１断面。清淤时间分为桃汛期和汛期两个时段，清淤对潼关高程的上升趋势起到了一定的抑制作     

黄河下游游荡型河段床面形态变化特征

床面形态是水流阻力及泥沙输移的重要组成部分。利用床面形态控制数及床面形态判别方法,结合黄河下游花园口河段多波束水下三维地形及河床纵剖面资料,研究发现黄河下游游荡型河段床面形态主要表现为沙垄、过渡及动平整。当流量逐渐增大时,床面形态逐渐由沙垄向过渡、动平整方向发展。天然条件下,当流量小于1 500 m~3/s时,床面主要表现为沙垄,床面形态的波长与波高之比平均为550;当流量大于2 000 m~3/s时,床面形态主要为动平整。在持续冲刷条件下,当流量小于1 500 m~3/s时,床面形态表现为双尺度沙垄,即波高为0.2~1.2 m的小尺度沙垄叠加在波高为2~3 m的大尺度沙垄的迎水面与背水面上。     

基于床面形态的泥沙输移模式及其在黄河下游的应用

冲积河流系统中,水流在不规则床面上产生的漩涡对泥沙悬浮效率影响很大.基于漩涡流的运动特征及床面形态控制数m,本文研究了水流阻力与床面形态运动之间的关系.同时,在Bagnold泥沙悬浮效率(η_(sl))概念的基础上,提出了床沙质输沙能力公式,对其中的η_(sl)C_*进行了深入研究,建立的η_(sl)C_*与1/m的关系,能够反映床面形态由低能态到高能态区的发展过程.研究提出的输沙公式,经黄河下游调水调沙试验等实测资料验证表明,计算结果与实测值特别是相对平衡条件下的实测值吻合较好.在输沙能力公式研究中引入反映床面形态控制参数是一种新的尝试,该方法在研究中显示出较大的发展潜力.     

黄河下游洪水期断面调整对过洪能力的影响

水位表现是水流与河床边界相互作用的客观反映。对于不同的河流二者所起的作用各不相同，一般河流，河床变形不显著，水位主要依赖于流量的大小而变化；而像黄河这样的多沙河流，周界变化迅速，尤其是洪水期，槽冲滩淤，涨冲落淤，断面调整对水位影响很大。文中从定性到定量对中低含沙量的各级洪水，主槽冲刷对过洪能力的影响进行了详细分析，成果对防洪有指导意义。     

黄河下游河道河槽形态与输沙特性研究

根据多年实测大断面统计资料,分析了黄河下游各河段的水面宽、宽深比B/h、单宽流量与流量的关系。结果表明:高村以上游荡型河道随着流量的增加,宽深比B/h增加、单宽流量减小,为宽浅型河道;艾山以下情况与高村以上相反,为窄深型河道。在实测资料范围内,河段的输沙特性与河槽形态关系密切,宽浅型河道具有"多来多淤多排"的输沙特性,窄深型河道在洪水时具有"多来多排"的输沙特性。河槽形态的沿程变化,使得洪水输沙能力没有因比降沿程变小而降低,而是随河宽的沿程变小,洪水的输沙能力沿程增强。河道底沙的运动速度比洪水传播慢,这是造成黄河下游河道长距离冲刷的根本原因。     

黄河河川径流利用的阈值

在黄河来沙大幅减少、社会经济耗用水量不断增加的背景下,调整1987年颁布的黄河可供水量分水方案,逐渐成为热点问题,黄河径流利用的阈值显然是调整分水方案时必须考虑的因素。本文认为,如果调整分水方案,不仅要考虑预留输沙用水,还要考虑1980年代末考虑的黄河口三角洲生态需水,而且使用输沙用水应达到的河床维护目标也须由当时的"允许下游淤积4亿t/a"提高到"维持下游河槽过流能力≥4000 m3/s";此外,调整分水方案还要考虑现状水库群仍难以调蓄的洪水。利用实测数据,本文分析了河口三角洲淡水湿地、近海鱼虾繁殖、黄河鱼类繁衍生息、下游嫩滩湿地和维持下游现状河槽冲淤平衡对黄河径流条件的要求,提出了在不同来沙条件和年内不同时段用水时需预留的生态流量和生态水量。基于对未来不同时期的黄河水沙情势判断,并考虑了难以调蓄的洪水后,分别在规划和调度层面提出了黄河径流利用的阈值,其中2020—2050年黄河可供水量不超过330亿m3、沙量反弹至2.5亿t/a以上后可供水量更少。在生态环境和径流调控工具的双约束下,预计未来大部分年份黄河将很难支撑人类用水的进一步增长,遇连续枯水年时情况更严重。     

小浪底水库拦沙对黄河下游河道的减淤作用

在小浪底水库蓄水拦沙期,进入黄河下游河道的水沙条件发生显著变化,含沙量急剧降低,中水流量持续时间增长,水库调水调沙提高了河道输沙能力,改善了泥沙淤积部位。拦沙期(1999年10月—2018年10月),黄河下游河道共计冲刷21.015亿m~3。分析小浪底水库运用以来黄河下游河道泥沙冲淤时空变化特性及水库对水沙的调控效果,对比计算有、无小浪底水库两种工况下黄河下游河道冲淤量变化及减淤作用。水库拦沙期黄河下游河道减淤比为1.373∶1,其拦沙减淤效果与水沙条件、水库运用方式及河道边界等因素有关。     

黄河下游输沙量的沿程变化规律和计算方法

以1950-2002年实测输沙资料为基础,研究了黄河下游的输沙量和排沙比变化特点,参照能够反映黄河特点的考虑上站含沙量的输沙率公式,建立了黄河下游逐河段的输沙量和排沙比计算公式。实测资料的验证表明,本文建立的输沙量和排沙比计算公式具有较高精度,可以作为分析水沙变异条件下黄河下游河道泥沙输移规律的参考。     

"模型黄河"工程运行管理体制建设

“模型黄河”工程管理具有一定的特殊性，其管理职能主要包括计划、组织、指挥、协调和控制5个方面。管理工作必须遵循以下5个原则：①系统管理原则；②分解、协同、综合原则；③封闭、自控原则；④能级岗位责任原则；⑤弹性、动态管理原则。为实现工程建设目标，还应建立“模型黄河”工程完善的科技管理体系、完善的运行管理体系、信息资源共享机制及工程运行的保障体系。