黄河下游河道平滩流量与造床流量的变化过程研究

采用黄河下游各水文站1950-2003年实测资料,系统分析了过去50多年间黄河下游平滩流量和造床流量的变化过程及其与花园口来水量的响应关系,分析表明在过去50多年间黄河下游平滩流量和造床流量总体上呈逐渐减小的趋势,其数值随花园口来水量的丰枯而变化,花园口来水量大,造床流量就大,造床能力就强,塑造的主河槽的平滩流量也大。文中给出了平滩流量与造床流量的响应关系,通过造床流量和平滩流量的比较,指出黄河下游造床流量小于平滩流量,过去50多年间水流塑造河床的能力小于主河槽当时的过流能力,黄河下游主河槽萎缩是河道演变响应来水变化的必然结果。研究结果进一步表明,通过小浪底水库调整进入下游的来水过程,增大河道的造床流量,进而增大河道的过洪能力是治理河道萎缩的重要措施之一。

基于分形理论的河床表面形态量化方法研究

提出以河床表面分形维数从整体上量化河床形态,并依据表面积—尺度法原理,在对现有面分维计算方法的表面积估算、边界处理及无标度区判断等方面进行改进的基础上,给出了适用于具有不规则边界的表面分形维数计算方法,该方法对河床表面分维计算具有较好的适用性.将典型河段的年内冲淤变化、局部河势、河型与河床表面分形维数变化结合起来,说明了河床表面形态具有一定的分形特征,河床表面分形维数可随着河床的冲淤变化而改变,河床形态冲淤起伏愈剧烈,则河床表面分形维数愈大,其能定量反映河床形态的复杂程度,可用于河势量化分析、河型判别以及河道形态阻力计算等相关问题研究.

三峡水库坝下游河道断面形态调整模式与机理研究

2003年三峡水库蓄水运用后,长江中下游河道对新水沙条件的自适应调整十分复杂。本文重点关注河道横断面形态调整问题,分析表明,在减沙效应影响的河段内,河道总体冲刷过程中断面形态的变化可以分为3种模式:整体下切型、平移调整型和复合调整型。针对长江中下游大部分为受控型河道的现状,提出采用形心相对深度指标对断面形态变化进行定量分析。结果表明,在河道冲刷过程中,断面形态既存在冲滩为主的坦化现象,也存在冲槽为主的锐化现象。结合水沙条件变化分析,阐述了3种断面形态调整模式的水沙作用机理,指出在新水沙条件下河道转变为冲刷型后,断面形态的调整方向由主流区的强冲刷效应所主导,且因中水流量级的造床作用凸显,洪水流量级的造床作用被明显削弱。在原始深槽走向与优势流量级主流倾向位置差别较大的河段,河道横断面优先表现出平移调整模式;在深槽走向相对平顺的河段,河道横断面的调整以复合调整模式为主,呈现出冲深淤浅的锐化特征。

来沙条件变化对河床形态及推移质运动的影响研究

针对山区河流来沙条件不确定性导致的河流形态变化问题,根据J.G.Venditti的系列来沙条件变化水槽试验成果,引入无量纲参数河床结构强度Sp,充分考虑推移质泥沙运动特性,探讨来沙条件变化对卵石河床形态、推移质输沙率和河床级配的影响。结果表明:在已经粗化的河床上加入细沙会对河床形态、推移质输沙率和河床级配产生影响。加入细沙会造成河床重新出现冲淤变化,底坡变大,冲刷变严重,最终降低河床结构强度Sp;加沙会增大推移质输沙率,其中中值粒径为3 mm的细沙运动表现为行进推移质,而中值粒径为8 mm的粗沙运动表现为结构推移质;加入细沙后会细化河床,且加入的粒径越小,细化效果越明显,加入中值粒径为3 mm的细沙后推移质的中值粒径先减小后增大,与加入中值粒径为8 mm的粗沙相反。

河床形态冲淤调整的分形度量

将河流动力学与数学中的分形理论相结合,以河床冲淤较为剧烈的三峡坝下游典型分汊河段为例,分析了河床表面分形维数(BSD)的变化及其与相应河段平面、纵剖面、横断面冲淤调整特点的关系。结果表明:BSD具有时空变异性,一方面不同类型河段BSD是不同的,其可在一定程度上反映河型,甚至河型亚类的差异;另一方面同一河段BSD随河床冲淤进程亦发生相应变化,其与河床形态调整存在着必然联系。同时,BSD值与典型剖面形态的复杂程度呈正相关性,可从整体上描述河床表面形态冲淤起伏的剧烈程度。BSD作为河床表面形态冲淤起伏程度的定量工具,其在河流动力学领域中的河势量化分析、河型判别及河道形态阻力计算等方面将具有一定的参考价值。

浑水河流的河道与防洪特性——兼论黄河防洪

根据我国北方以黄河为主的浑水河流多年来规划研究及运行管理的经验,通过对比论证,提出浑水单列的实用性质与现实意义.重点阐述不同含沙浓度对河床形态的决定性作用.特别是,由长江看黄河,对黄河与长江以不同级别的洪峰洪量产生同样严重的洪水灾害,对国计民生产生同等影响,作了一定程度的原因分析,并重点突出黄河防洪的特点.

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 。

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。

黄河调水调沙的效益——“黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力”之八

2002-2006年黄河调水调沙的效益主要表现在：①加大了入海泥沙,使下游含沙量加大73.3%,达到了三门峡水库初期运用冲刷的水平。②冲刷降低了洪水水位。下游河道总冲刷量13.23亿t,仅及三门峡水库初期运用冲刷量的57.2%,而3000 m^3/s水位降低在高村以上相近,在艾山以下小浪底运用的水位降低明显好于三门峡初期运用的。特别是利津,前者水位下降1.00 m,后者抬高0.01 m。③进入下游河道流量在2500 m^3/s以上,保证了全河冲刷;同时尽可能避免了中、小流量,未出现山东河段的回淤,从而使全河造床流量均匀加大。④不仅消除了小浪底工程论证和初设阶段对＂冲黄河、淤山东＂的担心,而且使山东河段冲刷比例增加。较之三门峡水库运用初期艾山至利津的冲刷量及冲刷比例,均有明显增加。当然,调水调沙的最根本效益,是利用水动力普遍扩大了主槽,使平滩流量增加1800-2000m^3/s,改善了近900 km的河道,流量在1800-4000 m^3/s时洪水不上滩,产生了巨大的防洪效益,这在世界治河史上是没有的。

第一造床流量及输沙能力的理论分析——“黄河调水调沙的根据、效益与巨大潜力”之三

第一造床流量是代表变动流量过程输沙能力的等价流量,即塑造河道纵剖面的造床流量,其能从理论上确定。计算结果与实测资料对比表明,在输沙作用方面,它确实有很好的代表性,且利用它确定输沙量时可避免很多频繁的计算。黄河下游河道输沙特性及输沙能力结构分析表明,利用挟沙能力级配可较好地反映冲淤和平衡条件下的挟沙能力规律,在冲淤条件下挟沙能力具有非单值性。这些分析,揭示了黄河下游复杂输沙现象的结构及多来多排的机理。

河道形态改造对城市河流生态水力性能的影响

为探究城市河道形态改造的有效性,根据河道自然修复理念,采用正弦函数对典型城市渠化河道的河宽、水深和蜿蜒度等地形几何变量进行振荡波动,并借助数字河道合成技术生成6种河道数字地形模型,在此基础上采用二维水动力模型考察不同河道形态改造对河床干扰度、水力形态多样性指数和浅滩缓流生境面积等生态水力指标的影响。结果表明:研究河段城市渠化河道生态水力性能随地形几何变量的振荡波动而变化,且河道空间形态越复杂,河道生态水力性能越好;在高流量(8~12 m 3/s)下,“深潭浅滩”形态构造下河床干扰度平均减少88.2%,水力形态多样性指数平均提高37.4%,而浅滩缓流生境面积增加24.9倍,表明河流生态水力性能得到显著改善;城市河道近自然形态重构能大幅降低河道对于流量变化的敏感性,并显著提高河道生态结构稳定性,有助于河流生态系统的恢复。

黄河下游造床流量计算方法分析

针对利用马卡维耶夫法计算造床流量繁琐的问题,采用地貌功图解法简化计算造床流量,并基于黄河下游花园口、高村、艾山、利津4个水文站1960~2014年实测水沙数据,通过马卡维耶夫法与地貌功图解法分别计算4站历年造床流量。结果表明,两种方法所计算的黄河下游4站历年造床流量差异较小且下降趋势相近,地貌功图解法相比马卡维耶夫法计算造床流量更简便、准确。

弯曲河段床面粗糙高度的分形研究

根据水槽试验的结果,从河床表面物理形态特征入手,分析了粗糙高度ks与河床表面分形维数D的关系,并进一步分析了D与糙率系数n的关系。结果表明床面粗糙高度ks可通过床面三维起伏度r来表达,r与D之间遵循幂指数的增长关系,即ks与D之间定量函数关系式可通过幂指数函数表达。因此描述n与D之间的定量函数关系也可进一步建立起来。在忽略其他影响因素的条件下,床面形态分形维数D和水流条件R均会引起糙率系数n值的变化,两者作用效果相反。因此n值的变化趋势取决于两者之间的对比关系;同时公式中的两系数a、b的变化对n值的变化亦存在相反的作用,但系数b的影响远大于系数a的影响。

嫩江富拉尔基热电厂取水口江段整治

介绍嫩江富拉尔基热电厂取水江口段整治模型和整治结果。

治河造地工程在达拉特旗世行贷款项目区的作用

达拉特旗世行贷款项目区的治河造地工程 ,取得了显著的经济、生态、减沙效益 ,积累了丰富的经验 。