潘家铮 韩其为 王浩:重视黄河的长治久安问题

治黄是中华民族的神圣义务 黄河是中国的母亲河，黄河流域是中华文明的摇篮。但黄河的水旱灾害又十分频繁严重，黄河又被称为中国的忧患。新中国建立以来，治黄已取得巨大成就：数千公里大堤加高培厚；60年来年年安澜；开发黄河水资源，支持了两岸广大地区的发展；小浪底水利枢纽的建成投产，

不平衡输沙含沙量垂线分布研究

采用理论推导和数值计算的方法,进一步研究了不平衡输沙条件下的含沙量垂线分布,首次提出了非饱和泥沙通量的概念及其表达式,推导了不平衡输沙含沙量垂线分布的理论解,包括不平衡输沙含沙量垂线分布指数公式和幂函数公式,以及相应的底部含沙量确定方法。同时利用差分法求解剖面二维扩散方程,得到了不同参数的不平衡输沙含沙量垂线分布。其结果除少数误差稍大外,两种途径得出的含沙量垂线分布彼此符合良好。

论非均匀悬移质二维不平衡输沙方程及其边界条件

本文深入研究了非均匀悬移质不平衡输沙的内在机理，较严格的推导了其方程，引进和定义了水量百分数、悬移质级配、平均沉速．根据泥沙交换强度理论，专门研究了方程的底部边界条件，在一定简化下给出了底部边界条件的具体表达式及有关结果。

三峡水库修建后下游长江冲刷及其对防洪的影响

求文首先阐述了三峡水库下泄流量过程、含沙量过程及悬移质级配的变化和长江中下游河道边界条件，以及下泄水沙条件变化对河床演变的影响。其次介绍了三峡水库修建后长江中、下游河道冲刷的预报，包括冲刷概况、冲刷重量、冲刷深度以及水位降低等。同时分析了冲刷的特点及机理，并用三门峡水库下游黄河、丹江口水库下游汉江、葛洲坝水库下游荆江的实际冲刷资料和美国柯罗拉多河上三座水库下游河道冲刷数据论证了研究结果的合理性。最后论证了三峡水库下游河道冲刷导致长江水位降低和洞庭湖减淤等，在整体上对防洪是有明显效益的；至于冲刷过程中的河道普遍展宽并不可能，但局部崩岸需要而且可能防止。

底层泥沙交换和状态概率及推悬比研究

本文首先论述了床面层泥沙静止、推移（ 滚动与跳跃） 和悬浮三种运动状态及它们转移的临界条件，四种基本转移概率和由它们构成的九种状态转移概率． 接着利用数字计算结果， 给出了四种基本转移概率， 并分析了它们的特性． 在这个基础上计算了泥沙在床面层处于静止（ 床沙） 、推移（ 推移质） 、悬浮（ 悬移质） 的状态概率． 最后作为状态概率的应用给出了推悬比的公式．

恢复饱和系数的理论计算方法

恢复饱和系数是泥沙数学模型计算的重要参数，本文从理论上进一步研究了悬移质不平衡输沙的恢复饱和系数，提出了底部恢复饱和系数的概念，并推导了恢复饱和系数是底部恢复饱和系数和含沙量分布系数的乘积，从理论上合理解释了恢复饱和系数的取值问题。在既有研究成果的基础上，进一步推导了非均匀沙恢复饱和系数的计算式，计算结果表明不同粒径组的恢复饱和系数值是不同的，非均匀沙的平均恢复饱和系数应按沉速和级配的乘积加权平均计算，黄河下游通常水流条件（摩阻流速3～30cm／s）的平均恢复饱和系数约为0．1，平均底部恢复饱和系数为O．05—0．1，平均综合恢复饱和系数最小约为0．01，这和理论分析结果及黄河水沙数学模型的经验采用值基本相符。

恢复饱和系数初步研究

悬移质不平衡输沙研究中，往往有一重要参数即恢复饱和系数难以确定。本文首先根据作者由泥沙运动统计理论建立的扩散方程在底部的边界条件、导出了恢复饱和系数的定义及方程。其次在某种假定下，给出有关参数及恢复饱和系数的表达式，并做了一些数值计算。结果表明，在一般水力因素条件下。平衡时恢复饱和系数在０．０２～１．７８之间，平均接近０．５。这与我们以前采用的经验结果淤积时为０．２５，冲刷时为１是一致的。最后还引进了不同冲淤状态，恢复饱和系数与平衡时的差别，以及其变化关系。

汊道悬移质分沙的模型

本文引进由分汊河道分流比决定的当量水深作为引水深,同时提出了在分汊前干流断面上引水面积的形态.根据流速及含沙量沿垂线分布,求出了悬移质分组泥沙分沙比与分流比的关系,以及全沙含沙量和级配等.由这个分沙模型得到的理论结果与长江分汊河道及荆江人工裁弯的资料均能符合.并且与几何引水深决定的结果也是一致的.

卵石起动流速研究

以卵石河床为例，阐述了非均匀沙起动流速的确定。分析了卵石形状（扁度）对起动流速的影响，介绍了非均匀卵石起动规律的野外试验结果及其与理论的对比。引用长江卵石运动的实际资料检验了分组起动流速公式，这些均表明作者提出的理论的正确。最后对已有的几个分组流速公式进行了讨论。

三峡水库建成后长江中、下游河道演变的趋势

定性分析了三峡水库建成后长江中、下游河道将发生的长期和深远的变化。第一部分介绍了江湖关系变化，包括分流分沙、分流河道冲淤、入湖泥沙减少、荆江干流的相应变化，以及对城陵矶至武汉河段的影响。第二部分研究了冲刷过程中的几个重要问题：包括上荆江沙市至藕池口河段经交换粗化而变为沙、卵石河床，城陵矶以下河段是否会出现局部粗沙砾石河床，分汊河道支汊淤塞，以及芦家河浅滩变化等问题。最后对荆江断面形态、河势变化和下游河型转化趋势作了预估。

弯道凹岸边壁上的泥沙起动

对弯道边壁泥沙起动做了较深入的分析,建立了较清晰的物理图形,考虑了五种力,并较全面地分析了各种力的作用,导出了最一般条件下包括粗、细泥沙在河床上不同位置的起动流速公式。该公式概括性高,它可以简化为顺直河流边壁泥沙起动以及床面泥沙起动条件下的公式。采用试验资料对该公式进行了检验,其理论结果与实测是符合的。

细颗粒泥沙成团起动及其流速的研究

文中首先指出当水深很大时,考虑薄膜水附加下压力的起动流速公式计算的单颗细泥沙（粘土、粉土）的起动流速很大,甚至于远超过3m／s，这与实际资料有相当出入．此外，实际现象还表明这些粘土及细颗粒起动时常常不是单颗的，而是成团进行．由此出发,再考虑粘着力及薄膜水附压力下分析了土块成团起动的临界条件，得到了成团起动的起动流速．同时对比了成团（包括成片）起动流速与单颗的起动流速，得出了临界水深HK．当H＝HK时，成团起动流速等于单颗的；当H＜KK时成团起动流速大于单颗的；当H＞HK时成团起动流速小于单颗的．在后一种条件下,将以成团起动为主,最后通过一些数据显示，对于粘土、粉沙，HK随团块的当量粒径D0减小、干容重减小、土块扁度加大、单颗泥沙直径减小而减小,同时在一定条件下HK可以很小，已至为零；这表明成块起动可能发生在任何水深（包括水槽试验中）．

非均匀沙起动机理及起动流速

首先指出所谓宽级配泥沙，包括卵石等的起动流速必须按非均匀沙来研究。进而阐述了非均匀沙推移质低输沙率规律，导出了其理论表达式，并进行了数值计算。根据这个低输沙率关系，只需要选定起动标准就能确定起动流速。接着引进了非均匀床沙综合起动流速概念，给出了综合起动流速公式，并以实例说明其合理性。

论三峡水库泥沙淤积的控制──处理三峡水库泥沙的策略与措施

本文专门论述三峡水库泥沙淤积的控制，它是解决三峡工程泥沙问题的关键之一．首先介绍了根据多年研究，提出的利用水库长期使用方法，控制库容淤积，从而能保证绝大部分防洪库容和调节库容．其次提出按照水库淤积和回水的相互作用，利用防洪限制水位控制库尾回水抬高、特别是重庆市洪水位抬高，以尽可能减少中、后期淹没．第三、着重阐述了在三峡水库泥沙研究中为了增加水库航深，首次提出航运控制调度的概念，以限制枯水期水位消落，增加其航深．在此基础上从水库淤积控制角度论述了三峡水库运用水位的选择．

黄河下游第二造床流量研究--“黄河下游调水调沙的根据、效益和巨大潜力”之四

首先分析了水流塑造横剖面的机理。指出冲积河道洪水期间的冲刷是塑造横剖面的关键因素，并用长江荆江段观音寺水文站与监利水文站洪水期横断面变化资料予以说明，进而提出了第二造床流量的概念，即塑造河道横剖面的代表流量。利用两种挟沙能力公式，分剐计算了黄河下游4个水文站历年的第二造床流量，两者结果差别很小。平滩流量是第二造床流量的滞后表现，在径流量处于减少的趋势下，平滩流量滞后于第二造床流量，故后者要小于前者。资料分析表明：最大5d平均流量与第二造床流量关系密切，后者主要取决于洪峰，5～10d调水调沙期间的平均流量就是第二造床流量。平滩流量与第二造床流量的差剐，往往通过冲淤来表现；由第二造床流量和冲淤量推算的平滩流量与实际平滩流量也很相近。

我国水库泥沙淤积研究综述

我国江河大多泥沙量大,所建水库淤积严重,由此带来了一系列问题:库容损失影响水库效益的发挥;淤积上延影响上游地区的生态环境;水库变动回水区的冲淤对航运带来不利影响;坝前泥沙淤积影响枢纽的安全运行;水库下泄清水对下游河道河床的冲刷以及附着在泥沙上的污染物对水库水质的影响等。本文对我国水库泥沙淤积研究的状况和成果进行了全面的综述。内容包括水库淤积观测资料和分析、悬移质不平衡输沙理论、水库异重流、高含沙水流、水库淤积形态、水库排沙及运行方式、变动回水区的冲淤、下游河道的冲淤变形,以及水库淤积数学模型等方面的研究成果和进展情况。

江湖流量分配变化导致长江中游新的洪水形势

本文全面论述了江湖流量分配变化导致长江中游出现的新的防洪形势。文中首先举出江湖流量分配的巨大变化。大约在３０年代，四口分流处于鼎盛时期的尾声，尚能分走荆江年径流量约４３１％，洪峰流量约５２７％，以后逐渐衰减，目前（８０年代至９０年代），仅能分走年径流量１５５％，洪峰流量约２９４％。从而使下荆江径流量较３０年代加大约１２３９×１０８ｍ３，洪峰流量加大约１７２００ｍ３／ｓ。可见这种变化是很惊人的。其次全面论述了这种变化对荆江与洞庭湖防洪的影响。仅与５０年代相比，防洪形势有下述变化。第一，荆江特别是下荆江因流量加大抬高的水位大于冲刷（包括裁弯冲刷）降低的水位，从而使洪水位抬高１～２ｍ。第二，莲花塘至武汉因含沙量加大约２５％而淤积，洪水位也有明显的抬高。第三，三口分流河道因径流量减少，加速了衰退与萎缩，淤积比增大，有的河道水环境趋于恶化，严峻的防洪形势并未缓解。第四，洞庭湖泥沙淤积减缓，对保留更多的湖容颇为有利，但湖口城陵矶水位抬高，则对东洞庭湖以至南洞庭湖不利。从总体看，目前这种变化对长江中游是不利的，这种不利突出反映在１９９８年的洪水中。文中在论述这种变化时特别以１９９８年为例予以阐明。

挟沙能力多值性及黄河下游多来多排特性分析——“黄河调水调沙的根据、效益与巨大潜力”之五

用大量实测资料表达了黄河下游多来多排的输沙特性，给出了数量范围，进而证实了多来多排是挟沙能力多值性的表现，并分析了多值性的定量结果。在采用抉沙能力多值性调整挟沙能力系数后，各种资料不同冲淤条件下挟沙能力的计算结果与实测值更为符合，相对误差为5％～9％。分析了多来多排的机理后认为：临界流速的非单值性是挟沙能力多值性的深层原因；从宏观上看，冲淤弱平衡是造成挟沙能力多值性的主要原因。最后论证了多来多排输沙特性是如何在调水调沙中应用的。

非均匀沙不平衡输沙的理论研究

文中首先给出了由我们建立的床面泥沙交换理论导出的非均匀沙扩散方程的边界条件。建立了恢复饱和系数的表达式,包括了强平衡输沙和不平衡输沙两种情况。同时给出了泥沙在床面静止、滚动、跳跃与悬浮的概率方程和数值结果。引进了挟带分组泥沙的水量百分数,它是研究非均匀沙的重要概念和工具。进而论述不平衡输沙时总挟沙能力、挟沙能力级配及有效床沙级配的方程。证实了床沙质、冲泻质与全沙具有统一的挟沙能力。最后从理论上证明了在河道中粗细泥沙发生交换的现象。

黄河下游输沙及冲淤的若干规律

从黄河下游河型沿程变化的实际出发 ,利用建立的河相系数与流量的关系以反映这种变化 ,进而深入研究了黄河下游有关输沙和冲淤的一些问题。诸如上下河段 (游荡性河段与弯曲性河段 )水力因素的对比 ,下段冲刷的临界流量的存在和证明 ,输沙能力的确定 ,第一造床流量与第二造床流量的意义及表达 ,来沙系数的理论基础 ,上、下河段输沙能力对比研究 ,以及游荡性河道整治时应注意上下段输沙能力均衡等。这些问题都是黄河下游输沙与冲淤方面的重要问题。本文从较深层次揭示了它们之间的内在联系 ,将这些问题进行了剖析 ,作了深入研究 。