黄河口演变与流路稳定综合治理研究

简要回顾了黄河口演变与治理研究现状,结合黄河口面临的入海水量锐减、单一流路长期行河和小浪底水库的调节运用等新情势,提出在流路演变、岸线变化、关键技术和方案措施方面的近期研究目标。重点突破四大关键科学技术问题——尾闾河道出汊机制、海岸形态对陆海动力响应、河口流路演变多时空尺度混合模拟和河口流路水沙调配。明确六方面研究内容——黄河口尾闾出汊的孕育过程及触发机制、黄河口流路演变过程的动力机制及流路稳定的指标体系、黄河三角洲海岸演变过程与动力机制、黄河口演变的多时空尺度混合模拟技术、清水沟流路水沙通量调配技术与示范、稳定百年的黄河口入海流路方案与治理措施等。项目成果可以为黄河口综合治理和黄河三角洲高效生态经济区建设提供技术支撑。     

水库下游河湾平面形态变化规律研究

水库运用势必改变河道的水沙过程。下游河道也会随之发生不同程度的演变。本文基于这个问题。研究了汉江丹江口水库、长江葛洲坝水利枢纽蓄水运用后下游河湾平面形态的变化规律。主要内容包括河湾发育概况、水库运用对河湾平面形态的影响以及在不同的来水来沙条件下典型河湾平面形态变化。并结合大量实测资料拟合出水库下游河湾平面形态参数的经验公式，公式经验证，可以用来预测相同类型水库运行后下游河湾平面形态的变化规律。     

减缓宁蒙河道泥沙淤积方案及效果研究

通过对实测资料的分析,阐明宁蒙河道不同粒径泥沙来源及冲淤规律：细泥沙是宁蒙河道来沙的主体,主要来源于下河沿以上和宁夏支流,且细、中泥沙冲淤效率与水沙条件有较好的响应关系,随流量的增大河道淤积效率显著降低;而较粗泥沙和特粗泥沙在来沙量中比例较低,特粗泥沙主要来源于入黄风沙,多发生淤积且流量增大也难以提高输送能力。由此提出宁蒙河道减缓淤积的“拦粗排细”综合治理方案,水库调控恢复洪水过程输送细、中泥沙,水土保持和风沙治理拦减较粗泥沙和特粗泥沙。制定了多种减淤方案,并利用水动力模型进行了方案计算,表明各种单项措施减淤效果都有限,河道仍持续淤积,只有采用“拦粗排细”综合治理方案可使河道微冲,且包含水库调控恢复洪水过程的方案对内蒙古河段的减淤效果较好。     

取水前池泥沙淤积分布数值模拟研究

取水前池含沙量较大时,需要考虑前池中的泥沙淤积分布情况,以便于确定抽水泵运行模式及装配清淤设备。本文应用正交曲线坐标系下的水深平均二维数学模型对前池流态、泥沙淤积分布进行了数值模拟,结果与理论分析、相关研究结论一致。     

前汛期中小洪水小浪底水库调水调沙方式

小浪底水库运用进入拦沙后期以来水沙偏枯,洪水期多采用蓄水拦沙方式运用,2007—2016年水库整体排沙较少,排沙比为26.7%,细沙排沙比约38.7%。前汛期是水库的主要排沙时段,排沙比为29.4%。分析认为,前汛期潼关站出现流量大于等于1 500 m~3/s持续2 d且含沙量大于50 kg/m~3的洪水过程时,小浪底入库沙量较多,2007—2016年满足条件的洪水仅出现5场,入库沙量占前汛期的72.5%;数学模型计算结果表明,上述洪水期间通过优化水库调度,可有效减缓水库淤积,同时下游河道淤积主要集中在小浪底—夹河滩河段,实测资料及前期研究表明淤积在小浪底—夹河滩河段的泥沙对河道影响不大,且在下次汛前调水调沙或者小浪底水库清水下泄过程中能够冲刷并向下游输送。     

黄河河口入海流路运用方式研究现状与趋势

介绍了黄河河口入海流路摆动情况,阐述了长期稳定、轮流行河、同时行河等几种入海流路行河方案及已有推荐成果。根据流路使用约束条件,指出稳定百年的黄河河口入海流路运用方式研究的主要内容包括:三角洲演变对黄河下游河道冲淤的反馈机制及效应、治理方案综合效益评估技术、稳定百年的流路运用方案与优化、黄河河口流路稳定百年的综合治理措施及效应,需要解决的关键科学技术问题有:黄河河口三角洲演变对其上游河道的反馈机制、流路运用方案的综合效益评估技术。最后,分析了流路运用方式研究的趋势。     

高含沙洪水演进过程及动力学机理分析

高含沙洪水的演进十分复杂,洪峰流量一般表现为沿程减少,也经常发生沿程增加的情况。本文以黄河下游高含沙洪水为对象,基于守恒形式的高、低含沙统一浑水运动控制方程、特征线理论和变量沿特征线传播的物理本质,分析了含沙量沿程分布、冲淤作用、重力及阻力等关键因素对洪水演进的动力学作用机理和影响特征。研究表明,洪水传播过程中泥沙的存在和含沙量变化增加了洪水传播的不稳定性,由此导致的浑水密度沿程差异、剧烈淤积、重力和阻力调整均是洪峰增值的重要原因。并利用黄河下游实测高含沙洪水过程验证了本文的结论。     

基于DPSIR的黄河口及毗邻海域生态系统健康评价

为综合评价黄河口及毗邻海域的生态系统健康状况，借鉴驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型，选取人口增长率、年径流量、富营养化指数、浮游植物多样性指数、生态环境治理投资等28个反映生态系统健康状况的因子建立评价指标体系。基于实测和统计数据等基础资料，采用层次分析法和综合指数法对2011—2020年黄河口及毗邻海域生态系统健康状况和变化趋势进行评价。结果表明：2011—2020年黄河口及毗邻海域生态系统基本处于亚健康与健康状态，2018年以来，随着黄河口生态水量调度力度加大，生态系统健康状况显著向好。