凌汛期槽蓄水增量过程模拟

为研究凌汛期槽蓄水增量来源,在分析实测冰情资料基础上,把槽蓄水增量分为水位壅高主河道蓄水量增大、主河道内河水转化为固体冰盖和上滩水形成冰盖及在冰下聚集等3部分,建立河冰动力学模型,模拟河冰生消及槽蓄水增量过程,利用2008/2009年度三湖河口—头道拐河段实测冰情资料对模型进行了验证,表明滩地冰盖及冰盖下滞洪是内蒙古河段槽蓄水增量的主要来源,占最大槽蓄水增量的63.44%,主河道水位壅高引起的槽蓄水增量占26.56%,主槽冰盖蓄水占10.0%。

黄河内蒙古段凌汛期槽蓄水增量影响因素分析

采用1952—2013年资料分析了黄河内蒙古河段凌汛期槽蓄水增量时空变化特点及主要影响因素,在此基础上建立了槽蓄水增量预估公式。黄河内蒙古河段槽蓄水增量呈逐年增加趋势,1990年起明显增加,加重了内蒙古河段防凌负担。分析表明,河道过流能力减小是造成槽蓄水增量增加的最主要因素,同时凌汛期上游来水量增加、凌汛期气温变化剧烈也是造成槽蓄水增量增加的重要因素。

宁蒙河段旬槽蓄水增量影响因子分析

近年来,宁蒙河段凌汛灾害较为严重,槽蓄水增量是导致宁蒙河段凌汛灾害发生的关键因子之一。采用相关性分析原理,从气温、上游来水情况及前期形成的槽蓄水增量等多方面发掘影响宁蒙河段旬槽蓄水增量的因子,并分析了不同影响因子对旬槽蓄水增量的影响程度。结果表明,前期已形成的槽蓄水增量是凌汛期旬槽蓄水增量的主要影响因子,其次是气温,最后是上游来水情况。研究成果可为宁蒙河段防凌调度提供参考。

黄河内蒙古河段凌汛期槽蓄水增量分析与预测

通过分析黄河内蒙古段各水文站多年流量变化规律,采用断面水量平衡法分别计算出2004—2015年各年度凌汛期黄河内蒙古河段石嘴山—巴彦高勒、巴彦高勒—三湖河口、三湖河口—头道拐区间的槽蓄水增量,分析黄河内蒙古段凌汛期槽蓄水增量的变化规律,区间槽蓄水增量均值由大到小的顺序为三湖河口—头道拐河段>巴彦高勒—三湖河口河段>石嘴山—巴彦高勒河段。利用时序分析模型对黄河内蒙古河段2015—2018年各年度凌汛期槽蓄水增量进行预测,槽蓄水增量预测值石嘴山—巴彦高勒区间分别为4.31亿、3.88亿、4.65亿m^3,巴彦高勒—三湖河口区间分别为7.35亿、6.55亿、7.88亿m^3;三湖河口—头道拐区间分别为8.55亿、9.26亿、10.48亿m^3。通过与实测值进行比较,说明模型预测结果具有较高的精度。

三湖河口～头道拐段槽蓄水增量影响因素分析

通过2006～2012年6个凌汛年度的实际的气温、槽蓄水增量等因素统计分析,表明近几年黄河内蒙古河段大部分槽蓄水增量主要集中在三湖河口～头道拐段,凌汛期上游来水径流量增大是槽蓄水量增大的主要原因。槽蓄水增量增大与河道淤积及不断修建河道内建筑物导致河道过流能力减小也有一定关系;气温的剧烈变化是槽蓄水增量增大一个重要因素。槽蓄水增量增大主要受上游来水、气温变化、河道边界条件及河道内建筑物等综合因素影响。

黄河内蒙古段冰期槽蓄水增量的历年变化

分析了黄河内蒙古段冰期槽蓄水增量的历年变化,以及影响变化的因素;另外还分析了特大、特小槽蓄水增量形成的原因。

黄河宁蒙河段槽蓄水增量演变规律研究

本文采用Kendall秩次相关分析方法,研究了该段防凌期槽蓄水增量的趋势性;采用极大熵谱分析法研究了槽蓄水增量的周期性;得到了凌灾影响因子槽蓄水增量的演变规律;最后采用上包线法分析了槽蓄水增量的年内变化规律。主要结论如下,黄河宁蒙河段防凌期槽蓄水增量并无明显的变化趋势,各主要断面的槽蓄水增量均有一个4年左右的显著周期;槽蓄水增量的最大值一般出现在封冻期结束或开河期来临之际,且其大小与兰州断面的封河流量密切相关。研究结果为黄河上游防凌提供科学合理依据。

黄河宁蒙河段凌情特性研究

统计分析了黄河宁蒙河段1950-2004年流凌、封河、开河日期特征值,并对河道最大槽蓄水增量作了初步分析。研究表明宁蒙河段开河时一般从上游向下游解冻,河槽蓄水量沿程不断释放并加入,使开河时凌峰流量沿程增大;凌情的发生、发展及消失演变的过程,主要取决于河道形态(地理位置、走向及边界特征)、水文条件和气象条件以及人类活动等因素;水库的运用对凌情的演变有重要影响。

黄河宁蒙河段冰凌变化新特点分析

基于冰凌观测资料,分析了黄河宁蒙河段2000年以来冰凌的变化特点。结果表明:河段流凌及封、开河特征发生明显改变;河道冰下过流能力明显下降,槽蓄水增量逐年增大;封、开河水位升高,河道堤防压力增大,凌情形势趋于复杂。建议在加强冰凌原型观测的基础上,开发具有物理机制的冰凌预报模型。

黄河内蒙古段头道拐断面冰期水流特征及其对气候变化与人类活动的响应

利用最新冰凌观测数据,分析了1960年以来黄河内蒙古段头道拐断面冰期流量特点及其影响因素.结果表明:头道拐断面小流量持续时间的年际变化具有明显的阶段性特征,1960-1967年、1968-1985年和1986-2010年小流量平均持续天数分别为68 d、17 d和37 d.气候变化和人类活动是影响小流量过程的主要因素,气候变化通过影响冰盖厚度和冰花堆积来影响封冻河段流量过程;河道冲淤演变则是冰期流量过程和槽蓄水增量长期变化的重要原因;刘家峡水库调度直接影响着内蒙古河段的流量过程.最近10 a来,凌汛期气温变化剧烈,上游来水有所减少,河道淤积更加严重,河道工程增多是黄河头道拐断面小流量持续天数延长的主要原因.

近10年黄河宁蒙河段凌情特征分析

选取黄河宁蒙河段石嘴山、巴彦高勒、三湖河口和头道拐4个站点,分别统计分析了1951年-2000年和2001年-2010年流凌、封河、开河日期特征,并对凌峰和槽蓄增量进行了较系统地分析。结果表明,近10年来由于冬季气温持续偏高和水库调度等因素的影响,黄河宁蒙河段凌情发生变化,表现为封/开河日期推迟、封河历时缩短、开河凌峰流量减小、槽蓄水量增加、冰塞/冰坝发生次数减少等特点。研究成果可为黄河宁蒙河段防凌减灾等实际工作提供参考。

2000年以来黄河宁蒙河段开河期冰凌洪水特点分析

黄河宁蒙河段开河期冰凌洪水主要集中在3月中下旬,一般由融冰洪水与冰坝洪水组成,其特点主要表现在:凌峰、洪量年际变化大,沿程增加明显,头道拐站易形成多峰,峰型系数较夏汛小,洪水历时较夏汛短,水位表现较夏汛同流量水位高,流速在涨水段慢于落水段。这些特点主要与宁蒙河道形态、水利工程、封河期上游来水及开河期气温、开河形势、封冻期形成的槽蓄水增量大小、沿程分布及其释放程度有关。

黄河内蒙古河段大流量封河的利与弊

分析了内蒙古河段封河流量与凌汛期水位、头道拐站小流量过程、冰下过流能力及槽蓄水增量的关系,总结了内蒙古河段大流量封河年份凌灾成因。结果表明:封河流量越大,凌汛期水位壅高越小,头道拐站小流量过程持续时间越短,冰下过流能力越好,槽蓄水增量越小;在缺乏凌汛期水库调度的情况下,封河流量越大,发生凌灾的风险越高;在对整个凌汛期来水进行科学调度,加强封开河期河道流量控制的情况下,大流量封河不仅可以提高上游梯级电站发电效益,还可以提高冰下过流能力,减小冰塞风险,为后期水库防凌调度争取主动。因而提出,在河道过流能力以及水库蓄水条件允许的情况下,内蒙古河段应采取较大的封河流量封河。

2007～2008年黄河宁蒙河段凌汛成因分析

黄河宁蒙河段2007～2008年凌汛期封冻河段长,平均冰厚较厚,最大槽蓄水增量达16.95×108 m3,封河期部分河段冰塞壅水严重,三湖河口站1月25日水位达1 020.84m,3月18日达1 020.86m,均创历史记录,3月20日开河时鄂尔多斯市杭锦旗独贵特拉奎素段黄河大堤先后发生两处溃堤。其原因是河道淤积日趋严重,跨河建筑物增多和不利的河道形态等综合因素造成冰下过流能力减小,12月上旬～3月上旬兰州站来水量47.0×108 m3,较前10a同期平均偏大7.3%,以及开河期气温急剧升高,三湖河口站开河前夕连续2d槽蓄水增量释放量均>1 100m3/s,直接导致测站下游河段形成冰坝壅水,造成溃堤灾害。

2018-2019年度黄河宁蒙河段凌情特点及成因

2018-2019年度黄河宁蒙河段凌情特点主要表现为首凌晚、首凌到首封历时短、封河流量大、槽蓄水增量小、凌期水位低、开河凌峰小、开河最大10 d水量少等。从热力、动力和河道条件三方面对导致2018-2019年度凌情这一特点的原因进行分析,结果表明:流凌前期气温高、流量大是首凌偏晚的主要原因;流凌封河关键期冷空气活动频繁、势力强,是首凌到首封历时短的主要原因;内蒙古河段河道条件改善,冰下过流能力增强,是槽蓄水增量小的主要原因;同时,水库调度和人工分凌等措施也是影响该年度凌情的重要因素。

黄河宁蒙段凌汛开河期刘家峡水库控制运用方式研究

基于刘家峡水库凌期基本运用原则,对刘家峡水库开河期运用指标和方式进行了初步研究,以2012~2013年度水情为例,提出了凌汛开河期刘家峡水库控制运用时机、流量及库水位控制指标。应用结果表明,通过压减刘家峡水库下泄流量,抑制了槽蓄水增量的过多、过快增长,减轻了宁蒙河段开河期防凌压力,有效促成了宁蒙河段全线平稳开河。

2007～2008年度龙、刘水库用于黄河宁蒙河段防凌作用分析

依据龙、刘水库防凌运用40a的资料,2007～2008年度凌汛期兰州站下泄水量虽较多,但仍处于较常见范围之内;该年度流凌、封河初期、稳封期、开河期流量控制符合水库防凌调度基本要求。流凌初封期下泄流量比较理想,稳封期比近9a平均偏大110m3/s左右。开河期控泄力度不足。在头道拐站过流能力较小情况下,兰州站从1月中旬流量缓慢递减率和总量偏小,三湖河口站上下河段槽蓄水增量在2月持续增加,至3月中旬最大,加重了开河期负担。在开河前夕三湖河口站槽蓄水释放强度大,导致凌灾发生。

黄河内蒙古段开河流量预测

封冻河段开河时,冰、水情变化剧烈,预报难度大、精度低。马斯京根法及其衍生方法在推算明流条件下的流量演进方面取得了很大成功,但如何反映凌汛期流量演进特点还需进一步研究。以黄河内蒙古河段为例,类比有支流的河道洪水进行演算,并考虑流量传播时间,将区间的槽蓄水增量加入计算,采用改进的马斯京根法,推求完全开河时的凌峰流量。采用均方根误差、平均绝对百分比误差作为预测结果的评价指标,与往年实测流量相比较,演算流量的平均绝对百分比误差在10.29%以内。结果表明,此方法应用于凌汛期开河流量演进具有较好的预测效果,通过冰凌洪水的特点判别洪水类型,揭示了凌汛期开河流量的突变主要是由冰坝洪水造成的。研究结果可为河流开河的流量预报和防凌减灾提供参考思路。

黄河内蒙古河段河道冲淤演变与凌情响应机制

黄河上游内蒙古冲积性河道凌汛问题突出,研究河道冲淤演变与凌情响应机制可为该河段防凌减灾提供技术支持。根据内蒙古河段凌情、河道冲淤演变资料,分析凌情变化表征指标及与之密切相关的河道冲淤演变特征指标,研究河道冲淤演变特征指标与凌情变化表征指标的响应关系。结果表明:河道冲淤演变的特征指标平滩流量与凌情表征指标冰下过流能力、槽蓄水增量关系密切,冰下过流能力为平滩流量的1/5左右,随着平滩流量减小而减小,而槽蓄水增量随着平滩流量的减小而增大,有利内蒙古河段防凌的平滩流量宜不小于2000 m^(3)/s,槽蓄水增量宜不超过14亿m^(3)。本研究成果可为内蒙古河段冰凌灾害防治提供参考。

黄河宁蒙河段2001—2010年凌情变化分析

根据宁蒙河段水文站冰凌观测资料,分析了黄河宁蒙河段2001—2010年凌情的变化。分析结果表明:河段流凌及封、开河特征发生明显改变;河道冰下过流能力明显下降,槽蓄水增量逐年增大;封、开河水位升高,凌情形势趋于复杂。