近期黄河潼关以上地区淤地坝拦沙量初步分析

进入21世纪以来,黄河泥沙显著减少,潼关水文站实测输沙量由1919—1959年的平均15.92亿t减少到2000—2012年的平均2.76亿t。黄河流域已建淤地坝58 099座,分布在黄土高原的千沟万壑,具有显著的拦沙减蚀作用。依据第一次全国水利普查、水利部淤地坝大检查等基础数据,初步分析了2000—2012年黄河潼关以上地区淤地坝拦沙减蚀作用。结果表明:(1)2000—2012年黄河潼关以上淤地坝年均拦沙减蚀量为4.50亿t,其中年均拦沙量为3.75亿t、减蚀量为0.75亿t。同期潼关以上地区5 520座骨干坝的年均拦沙减蚀量为2.05亿t,其中年均拦沙量为1.71亿t、减蚀量为0.34亿t;50 935座中小型淤地坝的年均拦沙减蚀量为2.45亿t,其中年均拦沙量为2.04亿t、减蚀量为0.41亿t。(2)淤地坝拦沙减蚀作用对2000—2012年黄河泥沙减少的贡献率为34%。

黄河河潼区间泥沙与洪水复杂响应分析

以泥沙为主线,结合几场典型洪水,对黄河河潼区间泥沙与洪水的复杂响应进行了分析。结果表明,暴雨分布不同会使河道冲淤变化产生显著差异,暴雨分布于细沙区对下游河床的影响较快。"揭河底"、沙坎、异重流等使洪水出现特殊现象。"揭河底"会明显降低河道的削峰能力;沙坎会拦蓄部分洪水然后被冲开,使洪水反常增大;异重流及洪水中夹杂的煤块会增加洪水的复杂性。

射流清淤对提高潼关河段输沙能力的作用

根据水流输沙机理及潼关河段射流清淤的野外试验资料,分析了影响潼关河段输沙能力的因素及射流船的射流冲刷效果,并初步计算了射流清淤对提高输沙能力的作用。研究认为,潼关河段的射流清淤,一方面通过射流装置冲起大量泥沙,提高了水流的含沙量,另一方面改善了清淤河段的河槽形态,使之趋于窄深,从而提高了河道输沙能力。初步结果表明,射流清淤使河道增加的输沙量是射流冲起泥沙量的1.6倍左右。

“揭河底”冲刷期龙门—潼关河段的水沙响应

在分析黄河龙门站、潼关站历年高含沙洪水的基础上,建立了"揭河底"冲刷期潼关站汛期水沙量、洪峰期3 d水沙量、洪峰、沙峰以及洪峰时段泥沙粒径等与龙门站的响应关系。结果表明:龙门—潼关汛期水量响应关系较好,汛期沙量出现明显衰减,高含沙洪水的沙量减幅大于一般含沙量洪水的;潼关站洪峰期3 d水、沙量均小于龙门站的,"揭河底"洪水的3 d水沙量大于没有发生"揭河底"洪水的;对于一场高含沙洪水过程,流量和含沙量沿程均会衰减,发生长距离"揭河底"冲刷洪水的减幅要小于没有发生"揭河底"冲刷洪水的;近年来发生的局部"揭河底"冲刷洪水含沙量的沿程减幅明显增大,潼关站洪峰期泥沙的中值粒径多小于龙门站的,而发生长距离"揭河底"冲刷的洪水泥沙粒径细化程度较低,这对三门峡库区和黄河下游河道的冲淤非常不利。

应用改进BP网络对潼关高程的预测

作者在分析了影响汛前和汛后潼关高程变化值的因素的基础上,利用改进BP网络模型对非特征汛期和汛期潼关高程的变化值进行了计算。计算中不采用潼关的绝对高程,而用高程的变化量作为网络的较出物正量,从而减少计算误差,同时又能客观地考虑各影响因子的作用。改进后的BP模型学习时间短,精度满足要求。用该模型计算的潼关高程变化趋势与实际水库调度运行中的高程基本吻合。

基于马尔柯夫模型的黄河三门峡河段水质预测

水质变化趋势预测是维护和管理当前水质状况的重要依据,影响水质的因素有物理、化学、水力学、生物学、气象学以及人类活动等多方面的因素,在时间和空间上存在相当多的影响变量,现有的基于数学表达式水质预测模型很难将这些因素都考虑进去,而且预测的是一个具体的数值.利用马尔柯夫链预测水质所处状态概率,实质上是预测水质指标带有一定置信水平的置信区间,在可以完全满足实际需要的前提下,扩大了预测的范围,相对的提高了预测的精度.文章介绍了马尔柯夫模型的基本原理,并且应用到黄河三门峡河段的水质预测中,总体效果基本满意.

河流控制断面污染负荷计算方法比较

为了选择适合我国资料条件的河流控制断面污染物负荷估算方法,采用渭河下游潼关吊桥断面长期周水质监测数据和渭河华县断面逐日流量资料,选择了8种方法分别计算出潼关吊桥断面年污染负荷,并将各种方法的计算结果与实际负荷对比。结果表明:方法 7,即用流量加权浓度乘以年流量,分别计算丰、平、枯各季负荷,然后相加求和来计算年污染负荷的方法精度较高。最后对部分方法提出了改进措施。

黄河三门峡段基于马尔科夫模型的水质预测

水质变化趋势预测是维护和管理当前水质状况的重要依据,影响水质的有物理学、化学、水力学、生物学、气象学以及人类活动等多方面的因素,在时间和空间上存在相当多的影响变量。现有的基于数学表达式的水质预测模型很难将这些因素都考虑进去,而且预测的是一个具体的数值。利用马尔可夫链预测水质所处状态概率,实质上是预测水质指标带有一定置信水平的置信区间,在可以完全满足实际需要的前提下,扩大了预测的范围,相对地提高了预测的精确度。介绍了马尔科夫模型的基本原理,并且将其应用到黄河三门峡河段的水质预测中,总体效果基本满意。

黄河中游极端降雨对输沙量影响的时序分析

黄河中游是黄河泥沙的主要来源区,极端降雨是区域侵蚀产沙及河流输沙的主要动力。基于黄河中游河潼区间1958—2016年26站逐日降雨数据及河口镇和潼关水文站的输沙量数据,采用回归分析、双累积曲线等方法,研究了极端降雨指标的变化趋势及对输沙量的影响。结果表明:①极端降雨指标总体呈降低趋势,但多数指标的下降趋势未达到显著性水平。②输沙量在1979年和1999年发生突变。1979年之前对输沙量影响最大的是最大1 d降雨量,影响最小的是汛期降雨量;1980—1999年对河流输沙量影响最大的是主汛期降雨量,影响最小的是暴雨量;2000—2016年对河流输沙量贡献率最大的是大雨量,最小的是暴雨量。③极端降雨对输沙量的影响在1958—1979年最大,1980—1999年次之,2000年之后输沙量受人类活动的影响大于极端降雨的影响。

黄河禹潼河段近期冲淤特点及防洪形势分析

在对禹潼河段近期冲淤特点深入分析后指出:该河段近期河道淤积量尤其是主槽淤积量明显增加,滩槽高差减小,河槽排洪能力下降,已建工程防洪标准降低,工程临背差加大,险情频繁发生,防洪形势严峻。

潼三河段主槽断面间距变化对淤积量的影响

潼三河段采用主河槽断面间距和滩间距计算库容和淤积量,受河道形态变化、水库低水位运行和治黄工程修建等影响,原有部分淤积测验断面已经失去控制主河槽的代表性,淤积测验断面间距发生变化,沿用的固定主河槽断面间距影响库容及淤积量的计算精度。分析了潼三河段沿用主河槽断面间距计算淤积量存在的问题,采用断面线中点连接法、断面两侧边线平均法量算主河槽断面间距,并进行淤积量计算,分析断面间距变化对淤积量计算精度的影响,结果表明:在计算模型和方法不变的情况下,只考虑主河槽断面间距因素,用新主河槽断面间距计算出的淤积量较用原间距计算结果均增大,说明一直沿用的主河槽断面间距影响淤积量计算的准确性;河段总间距增大,淤积量也增大,淤积量与断面间距成正比关系。

潼关断面异重流特性及测验方法分析

分析了潼关河段异重流发生的原因，并对发生时机进行了预估分析，提出了异重流出现后垂线平均流速、含沙量的测验方法，并分析了垂线布设、测次控制改进方案等。

黄河悬浮物及底泥的有机碳同位素研究

通过测定和分析一个水文年内黄河潼关段河流悬浮物和底泥中有机质的碳同位素组成,发现该断面河流悬浮物的δ13C值在-27.4‰^-23.5‰之间变化,平均值为-24.9‰,冬季样品的δ13C值要明显偏负,显示出高比例的C3植物来源。河流底泥的δ13C值相对稳定,在-24.5‰^-23.4‰之间变化,平均值为-24.0‰。研究结果表明:河流悬浮物δ13C值的组成变化可以反映流域内植被组成状况的季节性变化,而河流底泥的δ13C值则代表了流域内长期平均的植被分布状况,受流域内季节性植被变化的影响较小。

渭河入黄水质的综合评价及变化趋势分析

对河流进行合理、客观的水质评价,能为改善河流污染状况、保护地表水资源提供科学性依据。基于渭南潼关吊桥断面2010—2016年的水质实测数据,利用基于熵权的TOPSIS法从不同时间尺度对渭河水质进行评价,并分析水质的变化趋势。结果表明:渭河主要的水污染因子为NH3-N和CODMn;水质的优劣与水量的丰枯呈正相关性;不同时间尺度的渭河水质均呈好转的趋势。综合分析表明该方法在水质评价中可以客观地反映水质的变化情况,且通过不同时间尺度对水质进行对比研究,为地表水质评价提供一种新思路。