黄河下游水沙变化特征及影响因素分析

黄河下游水沙演变剧烈,为探究黄河下游水沙变化新规律,揭示水沙变化新特征,并厘清影响水沙变化的主要因素,本研究基于黄河下游花园口、高村、艾山、利津4个水文站点的水沙数据资料,采用均值差异t检验和参数统计方法,分析了1951—2020年黄河下游70年间不同时间尺度下的水沙变化特征,探究了水沙演变的影响因素。结果表明:近70年黄河下游径流量和输沙量总体呈减少趋势,且两者突变时间不一致;径流量和输沙量代际间差异明显且呈波动下降趋势,同时,研究期内4个水文站的径流量与输沙量具有时空变化不同步性;流量和含沙量年内分配集中,自黄河调水调沙以来流量峰值出现的时间由原来8月份转为7月份,且不同时段流量和含沙量呈现阶段性变化特征;人类活动是影响黄河下游水沙演变的主导因素。

黄河下游典型滩区社会经济—防洪安全—生态环境耦合协调分析

黄河下游滩区是一个复杂的互馈系统,系统的安全及协调发展关系到一个地区的稳定与可持续发展。为科学评价黄河下游典型滩区社会经济-防洪安全-生态环境耦合系统的安全发展水平与协调程度,明确影响其发展趋势的主要原因。针对黄河下游兰东滩区的区域特征,综合考虑社会经济、防洪安全、生态环境对滩区发展的影响,遵循指标选取的诸多原则,通过组合权重法确定指标体系权重,构建了黄河下游兰东滩2001-2020年的耦合协调度模型,对耦合协调度变化趋势进行分析预测。结果表明:(1)黄河下游兰东滩区社会经济-防洪安全-生态环境耦合系统相互作用明显,但整体协调耦合发展程度不高,距离优质协调还有一定的差距;(2)综合系统的耦合度与耦合协调度拟合优度较好,均在0.9以上,且其趋势线与防洪安全评价指数趋势较为接近,表明防洪安全对综合系统的影响较大;(3)组合权重占比较大的主要是防洪安全方面的指标,其次是社会经济,最后是生态环境,表明兰东滩安全发展与环境友好的前提就是保障最基本的防洪安全;(4)3个子系统的安全评价指数在近20年都有不同程度的增幅,社会经济子系统安全评价指数稳定上升,增长速度明显高于防洪与生态,防洪安全与生态环境子系统发展较为不均衡。

黄河下游引黄水价存在问题与建议

黄河水资源空间分布不均匀,丰枯悬殊,夏秋量大,冬春量小,有限的水资源满足不了日益增长的用水需求,导致供需矛盾突出,传统的农田大水漫灌,居民节水意识不强,使得水资源浪费严重。因此,探究引黄水价改革、完善供水价格体系建设具有重要意义,推动落实用水超定额累进加价制度,实施“两部制水价”等,完善适应新时代发展要求的水价形成机制,推进水资源节约集约利用和循环利用,发挥黄河水资源的最大综合效益,让黄河水资源真正造福于两岸人民。

德州市深层地下水水质演化研究

德州市属于典型的黄河下游冲积平原孔隙水水文地质区,这一地区地下淡水的天然水环境条件非常敏感和脆弱。由于持续开采地下水,使该区域地下水的水动力场和水化学场发生了较大变化。根据德州市地下水水质监测数据,本文论述了深层地下水的水质特征,分析研究了深层地下水的水质演化。结果表明:在开采条件和自然条件的共同作用下,HCO3-和Na+浓度呈现出持续升高趋势,矿化度、总硬度及其它主要水质指标的浓度变化较小。深层地下水水质演化的特点表现为水化学动态并不随季节变化,而是在开采条件下,随着深层地下水系统压力、氧化?还原环境条件的改变有所变化。地下水水质指标浓度的历年变化主要受到水文地球化学环境的影响。针对研究区地下水水质的演化趋势,提出了应进行深层地下水人工回灌和降氟改水的水质改善措施。

黄河下游滩区洪水风险图编制与应用

黄河下游滩区既是黄河河道的重要组成部分,又是滩区群众赖以生存的场所,历史上洪水灾害频繁。依据《全国重点地区洪水风险图编制项目实施方案(2013—2015)》和《黄河流域洪水风险图编制项目实施方案》,黄河水利委员会组织开展了黄河下游滩区洪水风险图编制项目,对下游7个量级的洪水开展洪水分析,编制洪水风险图,编制成果在防洪预案编制、洪水调度决策和滩区避洪转移等方面得到了应用。

黄河下游防洪保护区洪水风险分析

根据黄河下游现状工程及地形条件,把黄河下游防洪保护区划分为9个片区,分析了黄河洪水与保护区洪水遭遇情况,在此基础上确定了黄河下游洪水风险分析采用的洪水来源及量级;利用二维水动力学模型,分析了不同保护区洪水淹没范围;根据保护区社会经济情况,利用ArcGIS平台,分析了各保护区溃口后影响人口、淹没耕地面积等指标;提出了黄河下游溃口后的应急对策与措施。

黄河下游影响带含水系统激发补给动态调蓄研究

黄河下游悬河的特殊地质环境条件,使黄河水与其影响带地下水水力联系密切,地下水开采潜力大。为优化水资源联合调度,刻画地下水集中供水水源地与含水系统调蓄的内在联系,根据地下含水系统岩性结构及地下水的补、径、排条件,按水源地定流量的开采方案,建立浅层地下水二维水流模型。应用FEFLOW软件,对黄河下游影响带10处地下水水源地进行激发补给动态调蓄模拟预测。结果显示,傍河水源地开采条件下,可以通过增大黄河的侧渗补给量,实现含水系统动态调蓄水资源的功能。

黄河下游引黄灌区发展及泥沙治理历程探讨

黄河下游引黄灌区普遍存在不同程度的泥沙问题。如何合理处理利用引黄泥沙问题始终围绕黄河下游引黄灌溉发展的不同阶段。本文从黄河下游引黄灌区在不同发展时期面临的泥沙淤积问题为着眼点,综述了灌区发展及泥沙治理的4个历程,分别为灌区建设与泥沙处理阶段、灌区发展与泥沙治理利用阶段、灌区节水与泥沙远距离输送阶段和灌区泥沙资源化与水沙配置阶段。针对目前黄河下游引黄灌区面临的主要水文问题,指出灌区水沙资源优化配置是解决问题的主要途径,配置目标是共同协调配置灌区的水资源与泥沙资源,配置方法是多目标规划方法。

黄河下游河道沿岸景观格局时空动态变化研究

针对景观格局研究中景观指数粒度变化效应对研究结果的影响,筛选NP、PD等8个景观指数,采用景观指数分析法分析了1990~2010年黄河下游河道及河道外1~10km缓冲区的景观指数及景观格局时空动态变化,发现20年间虽然黄河下游主河道变化不大,但沿岸县市的水域面积发生了巨大变化,河道以外2km为土地利用变化的拐点,河道以外4km处为景观指数变化的拐点。

龙羊峡水库水温结构演变及其对下游河道水温影响

多年调节水库由于年际运行过程的差异引起水库水温结构变化,探明其规律及对下游河道水温响应具有重要意义。以黄河龙羊峡水库为研究对象,利用水库蓄水后的1988～2008年运行过程及水温观测资料,分析了水库运行方式与水温结构变化关系,探讨了水库不同运用过程对下游河道水温的影响。研究结果表明:龙羊峡水库水温结构演变及其对下游河道水温影响程度与水库运用过程密切相关。12～3月,水温结构为弱分层或等温分布,较高水位的蓄热增温效应明显,下游河道水温与水库水位变化具有同相位关系;5～10月,水温结构为分层分布,水位是决定分层形态变化最主要因素,下游河道水温与水库水位变化具有反相位关系,同时,水位与河道水温在不同的出入库水量条件下,呈现不同的线性相关关系。11月和4月,水温结构近乎为等温状态,也是水温结构变化的转折点。研究成果为分析大型水库在不同运行条件下水温结构及下游河道水温提供一定的参考依据。

德州引黄灌区主要河系水化学空间特征分析

通过对德州引黄灌区主要河流及引黄灌渠水质的离子化学成分分析,探讨了引黄灌区地表水化学成分特点、水化学类型及其空间变化和主要离子来源,为长期观测引黄灌溉对该区地表水、地下水的水化学特征变化的影响及地表水、地下水的循环交换提供依据,同时为该区水环境评价以及水体污染防控提供理论指导。研究结果显示,该区地表水的pH、电导率（EC）及各主要离子含量存在明显的空间差异。水体pH的变化范围为7.65~9.34,属弱碱性水;EC的变化范围为965~1 530μs.cm 1;主要阴阳离子的浓度范围分别为：NO3 1.32~60.15 mg.L 1、SO42 53.41~781.90 mg.L 1、HCO3 143.35~823.50 mg.L 1、Cl 98.00~564.00 mg.L 1、Ca2＋22.57~265.00 mg.L 1、Mg2＋29.41~195.50 mg.L 1、Na＋103.20~472.00 mg.L 1、K＋0.83~59.05 mg.L 1。该研究区水化学类型以Na＋.Ca2＋—HCO3.SO42水为主。各阴离子浓度的平均值HCO3（330.45 mg.L 1）SO42（308.48mg.L 1）Cl（286.83mg.L 1）NO3（29.60 mg.L 1）,阳离子浓度的平均值Na＋（236.85 mg.L 1）Ca2＋（98.15mg.L 1）Mg2＋（82.62 mg.L 1）K＋（9.05 mg.L 1）。pH、Cl的最高值均出现在马颊河流域,并且该流域Mg2＋浓度均值高于其他两个流域。德惠新河流域EC、NO3和HCO3的均值最高。引黄灌渠的SO42、Na＋、Ca2＋和K＋的平均浓度高于其他两个流域。通过Piper图分析得出,不同小流域水体类型不同。对研究区灌溉水质评价结果显示,该区地表水适合灌溉。经相关分析发现,该研究区地表水中,Ca2＋、Mg2＋、Na＋与SO42和Cl均具有极显著的相关性,此外,Ca2＋与Mg2＋、Na＋与K＋、SO42与Cl也显示出了极显著的相关性,表明这些离子相互影响,或者具有相同的来源,受人类活动影响较大。

黄河中下游水库汛限水位与防洪体系风险分析

黄河中游四库(三门峡、小浪底、陆浑和故县水库)在中下游的防洪体系中有着重要的地位,也对黄河中下游的水资源分布产生很大的影响。根据黄河中下游水库及黄河中下游防洪工程体系的运行调度规则,考虑设计洪水典型选择、洪水预报误差和水库调度滞时的不确定性影响,利用蒙托卡罗法模拟洪水过程,实现了洪水典型选择、洪水预报及调度滞时不确定性因素影响的定量转化,分别计算了前、后汛期8种汛限水位方案下的黄河中下游水库及下游的防洪风险指标值,在对各方案的风险进行比较和评价的基础上,推荐了小浪底水库、陆浑水库和故县水库前、后汛期相对合理的汛限水位方案,为定量考察水库防洪调度及下游防洪风险率、合理选择动态的汛限水位提供参考依据。

引黄供水系统水质安全现状及保障对策研究

通过对黄河下游地区引黄供水系统水质安全保障现状的分析,阐述了引黄水库水、出厂水和管网水存在的共性水质问题及产生原因,提出了黄河下游地区饮用水安全保障对策,为全面保障黄河流域饮用水安全提供必要的技术支持。

德州市浅层地下水水质演化

德州市属于典型的黄河下游冲积平原孔隙水水文地质区。该地区具有咸、淡两种水体共存的独特水环境特征,淡水天然的水环境条件非常敏感和脆弱。由于持续开采地下水,使该区域地下水的水动力场和水化学场发生了较大变化。根据德州市1996—2007年的地下水水质监测数据,论述了浅层地下水的水质特征,分析研究了浅层地下水的水质演化。结果表明:在开采条件和自然条件的共同作用下,浅层地下水水质不断演化,其中变化比较明显的水质指标是总硬度、矿化度和Cl-等。在区内齐河县、夏津县的苏留庄等一带,水动力场的变化导致地下水的矿化作用减弱,浅层地下水的矿化度、总硬度有所降低,水质趋向淡化。在宁津县、禹城市的张庄乡等一带,水动力场的变化导致地下水的矿化作用增强,浅层地下水的矿化度、总硬度明显升高,水质持续咸化。针对研究区地下水水质的演化趋势,提出了使微咸水逐渐向淡水方向演化的水质调控措施。

黄河下游滩区村台绕流特性研究

黄河下游滩区村台是滩区居民常用的避洪工程结构形式,不同的矩形村台结构、村台辅道布置及辅道坡度,在不同夹角洪水作用下村台周围流场的特性差异很大.本文采用数值模拟方法,对不同方向来水、长宽比、村台辅道布置及辅道坡度作用下的滩区村台三维绕流特性,进行了数值模拟研究;揭示了村台来流方向角、长宽比、村台辅道布置及辅道坡度对村台周围绕流特性的影响;研究发现:当村台长宽比K<1时,来流方向角α=0°时,村台阻力较大;而当村台长宽比K>1时,来流方向角α=0°时,村台阻力最小;村台建设的最佳长宽比为1.5—2.0;相同的辅道坡度下,垂直来流方向时村台的时均阻力明显大于平行于来流方向时村台的时均阻力;村台最佳辅道坡度为1∶10—1∶15.

黄河下游浅层地下水资源潜力与含水系统调蓄能力分析

该文对黄河下游地区地下水环境问题进行系统调查,采用对比分析方法,以环境约束为条件,评价黄河下游浅层地下水资源及其潜力,探讨浅层地下水资源变化的原因,并针对浅层地下水无潜力区进行了含水系统调蓄能力分析,提出合理开发利用地下水的模式和建议。近二十年来,由于黄河断流及气候的影响,黄河下游地区地下水补给条件发生了变化,与20世纪80年代相比,浅层地下水可开采资源减少19 19亿m3/a,地下水资源潜力减少29 62亿m3/a,在地下水无潜力区进行含水系统调蓄尤为重要。

山东省黄河下游流域土地质量地球化学评估及方法研究

利用土地质量地球化学评估的基本方法,以黄河下游流域山东境内6.4万km2冲积平原区表层土壤区域地球化学调查数据为基础,提出了区内进行评估的参评指标体系,确定了各评估指标层的权重,进而对区内土地质量进行了系统的地球化学评估。研究发现,由于区内土壤物源的相对单一性,在不同参评指标体系下,大部分评估单元的分等始终趋向一致,其中优良等级土地占全区的80%,两端分等土地往往面积较小且分散。评估分等的意义以反映土壤综合肥力和健康指标的高低为主,由于区内土壤环境质量超标比例极小,分等仅指示土壤环境质量的相对优劣。该评估成果可为土地资源的合理利用提供指导,并为今后区内开展的次级地球化学评估工作提供了基础和参照。

凌期气温变化对河段封开河的影响分析

通过对2005-2006年度黄河内蒙河段在凌汛期间气温变化和封、开河特征的分析，发现前期气温偏高，12月初降温幅度大，开河期间气温平稳。下游河段由于气温反复，出现了罕见的“三封三开”情况。由此得出：气温骤降、急升的持续性是加快河段封、开河速度关键因素，气温的变化反复是河段封、开河次数增加的重要影响因素。

流量和含沙量对水质参数影响分析

为了研究近年来黄河下游水环境容量萎缩的内在机理 ,本文用流量级频率分析的方法 ,对 1982～ 1984年黄河下游花园口、泺口水文站实测水质分析成果表中的耗氧量、溶解氧及其相应流量进行了分析 ,得到在平滩流量下黄河下游河道对污染物输运能力最强 ,而且此时其水环境容量也最大的结论 .随着花园口、泺口水文站平滩流量由 195 8年的 80 0 0m3 s和 92 0 0m3 s降至 1999年的 40 0 0m3 s和 30 0 0m3 s ,黄河下游水环境容量萎缩是必然的 .本文又通过统计分析得知含沙量对黄河下游水质监测数据中的耗氧量及溶解氧量影响不大 .

利用IANN建立县域种植业可持续发展预警模型

区域种植业系统的生存和发展易受到来自种植业经济社会、资源和环境等因素的干扰,使其可能偏离正常的运行轨道,产生各种警情。该文基于加权主成分分析算法,从优化网络初始权值入手,对误差反传BP算法进行改良,形成快速收敛和高精度的加权主成分网络模型WPCA-NN。从而将黄色预警法与非线性模拟方法巧妙结合,建立了科学合理的短期县域种植业可持续性预警指标体系和模型体系,并以黄河下游沿岸典型县市垦利和封丘为案例进行了实证研究。研究表明:1)种植业可持续性的空间尺度属性非常重要,以改进人工神经网络(IANN)为核心的县域种植业可持续性预警模型体系具有良好的可操作性。2)WPCA-NN既能反映决策者对各指标的偏好程度,又能规避经典BP算法学习速度慢和易陷入局部极小的缺陷。3)县域种植业可持续性预警实证分析达到预期结果并符合实际。2010-2014年两县警情以轻警和中警为主,资源和环境方面警兆的异常波动,尤其是权重较大的警兆指标对警情有着更为直接的影响。