黄河下游高含沙洪水河床形态及调控指标

利用水库调控高含沙洪水是维持黄河下游主槽不萎缩的重要途径。基于黄河下游实测高含沙洪水冲淤特性的分析,按流量大小对高含沙洪水进行了分类,提出了黄河下游高含沙洪水的分类调控思路及相应的调控指标。大漫滩高含沙洪水,在满足黄河下游防洪要求的前提下,控制洪峰流量大于1.5倍的平滩流量,来沙系数在0.012~0.04 kg·s/m~6范围内。一般高含沙洪水,控制黄河下游洪水流量接近平滩流量,并尽可能控制来沙系数在临界值附近。高含沙小洪水,控制黄河下游洪水流量在2 500 m~3/s以下,洪水沙量小于2亿t。高含沙洪水经过分类调控后,可较大限度地利用滩地淤沙、主槽输沙能力排沙及花园口以上较大的主槽库容滞沙,维持或提高黄河下游主槽过流能力。     

维持黄河下游主槽不萎缩的塑槽需水量

以滑动平均水量和滑动平均沙量为参数,建立了黄河下游汛期塑槽需水量的计算公式,包括上限需水量和下限需水量,构成塑槽需水量的变化区间。以平滩流量4000m3／s为例,在三黑小汛期来沙量8亿t时,汛期需水量区间为166～202亿m3。资料分析和公式计算均表明,汛期塑槽需水量与汛期来沙量及平滩流量均成正比关系,反映了来沙量对塑槽需水量的影响。考虑到平滩流量是连续4年汛期水沙条件累积作用的结果,对于给定平滩流量,不能只看当年汛期来水来沙量的大小,关键要看包括当年在内的前期连续4年滑动平均汛期水量的大小,允许个别年份的来水量小于平均值。     

黄河内蒙古段孔兑水沙特点分析

根据毛不拉孔兑、西柳沟和罕台川实测水沙资料,对黄河内蒙古段孔兑水沙特点进行了分析。结果表明:孔兑具有水少沙多、年际变化大、年内分配极为不均的特点,不同孔兑之间水沙量和水沙组合差异较大;孔兑流量和含沙量变幅极大,同一流量下含沙量差异可达上百倍;流量超过一定值后,含沙量存在极限值,不再随流量的增大而增大;孔兑洪水陡涨陡落、持续时间短,洪峰流量大、含沙量高、输沙量大,洪水过程中流量和含沙量变化同步。     

小浪底水库运用后黄河下游河道洪水与泥沙输移特性

根据小浪底水库拦沙运用后的河道观测资料,分析了黄河下游河道泥沙冲淤及河床质组成的时空变化特性。伴随着河道的持续冲刷,导致河床粗化、细泥沙补给不足,水流挟沙能力明显降低。建立了河道冲刷效率与累积冲刷量的量化关系,河道冲刷效率随累积冲刷量的增加呈指数衰减。2018年黄河下游河道的输沙能力相对于2000年降低约57.1%。分析了洪水期河道冲淤量与水沙量、流量及累积水量间的函数响应关系。考虑到河床粗化对输沙能力降低的影响,对2018年7月洪水冲淤结果进行了验证。建立了在洪水不同含沙量级条件下,利津站含沙量恢复值与流量间的关系。     

黄河下游平滩流量对来水来沙变化的响应

本文探讨了平滩流量对来水来沙的滞后响应规律,发现平滩流量不仅与当年的水沙条件有关,而且与前期水沙条件有关,是一定时期内的水沙条件累积作用的结果。当采用滑动平均值来反应前期水沙条件的累积影响时,得出平滩流量与滑动平均汛期流量和滑动平均来沙系数的相关程度分别在4年和5年时达到最大值。据此建立了能够反映来水流量和来沙系数前期综合影响的平滩流量计算方法,可以用来估算黄河下游主要测站平滩流量随水沙条件的变化。     

维持黄河下游主槽平滩流量4000m3／s所需水量

基于黄河下游历史实测资料,分析了流量、水量、含沙量和来沙量等主要因素与主槽形态的响应关系,通过对未来入黄泥沙形势、黄河下游洪水形势、黄河下游不同量级洪水的挟沙能力、不同量级及历时的洪水塑槽机理分析,阐述了小浪底水库运用后进入黄河下游的泥沙将主要在洪水期下泄的特点,以及未来下游来沙量8亿~9亿t情况下,黄河下游主槽不萎缩所需洪水条件,即维持下游主槽过流能力4000m3/s左右,对应的塑槽水量应维持在60亿~70亿m3。     

黄河近期基础研究方向分析

在深入分析新形势下黄河治理开发和管理存在的问题及对科研的需求基础上,提出了治黄基础研究近期的主攻方向,重点涉及黄土高原水土保持与水库及下游河道关系、水库冲淤规律及调控技术、黄河河道水沙演进及冲淤演变规律、黄河口演变规律及模拟技术、黄河水沙预测预报、黄河重点区域用水基本规律、黄河污染物输移扩散及生态系统需水规律等7个研究方面.     

黄河高村-孙口段近年平滩流量偏小成因分析

针对黄河下游高村—孙口河段近年来平滩流量偏小的情况,通过分析各河段历年平滩流量变化情况、河槽冲淤变化情况、下游河道几何形态和下游来水来沙情况,认为20世纪90年代后期至2001年日益严重的断流或准断流是导致平滩流量偏小的主要因素;下游＂上陡下缓＂的剖面形态与非汛期孙口以上河段水面宽相差不大的特点遭遇,也有利于孙口附近河段淤积。     

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。     

潼关河段射流清淤对河势及断面形态的调整

射流清淤对河势的调整作用主要是依靠疏浚浅滩和封堵支流汊道来实现的。经过清淤,浅滩段河床受到冲刷,河槽刷深,水流趋于集中,黄淤41～37河段河势归顺,中小流量时河势相对稳定,河道输沙条件得到了改善。射流清淤对断面形态的调整,是在疏浚浅滩、封堵汊道与自然水流冲淤调整的共同作用下进行的。潼关以下河道经过清淤和自然水流的冲淤,比降得以调整,从而为洪水冲刷创造了良好的河床边界条件。