黄河内蒙古河段水文情势变化及生态效应初探

选择月均流量、日均流量变幅、极端流量和脉冲延时4个水文情势指标,采用IHA-RVA(水文情势变化指标-变化范围法)分析黄河干流内蒙古河段水文情势的时空变化特征,辨析黄河鱼类生态习性与径流组分的响应关系,探讨内蒙古河段流量过程、极端流量变化的生态效应。黄河干流上游河段水利工程运行后,内蒙古河段的水文情势明显改变,进而改变该河段的生态水文联系过程。黄河内蒙古河段枯水期月均流量增加(1、2月份月均流量增幅超过70%)、最小日均流量增加(石嘴山断面最小日流量增幅超过50%),保障了河道流水栖息生境,有利于鱼类越冬。该河段日均流量变幅降低,有利于粘性卵孵化。但是内蒙古河段汛期月均流量减小(7-10月份月均流量降幅接近50%),大、小洪水持续时间缩短,不利于扩展横向栖息地;最大流量出现时间在上游河段延迟超过2个月、在中下游河段提前约1个月,洪水脉冲刺激时间紊乱可能影响鱼类繁殖行为。研究可为黄河内蒙古河段鱼类栖息地保护以及上游水库生态调度提供技术支持。

取水工程对松花江悦来河段影响研究

为了研究引水工程的建设对松花江悦来河段水沙变化的影响,构建了松花江干流悦来河段的平面二维水沙数学模型,分析了引水工况对松花江悦来河段的流速、水位、分流比和冲淤分布的影响。研究结果表明:松北引渠引水入松花江致使入江处水位抬升为0.03~0.04 m,由于松南引渠引水,致使取水口附近的主河道水位下降约0.03 m;在天然条件下,松南下口引渠位置分流量为78 m~3/s,分流比为8.8%,在取水方案下,松南上口引渠分流量为104 m~3/s,分流比为8.5%,松南下口引渠分流量为323 m~3/s,分流比为28.9%;在天然条件下,悦来河段主河道呈现冲刷状态,冲刷深度为1.0 m左右,双口引渠导致取水口附近的泥沙淤积较天然条件有所增加,其中松南引渠下口淤积更为显著,引渠口门处淤积厚度可达1.0 m以上。

流凌封河预报指标法及其在黄河内蒙古河段的应用

把流凌封河累积负气温作为黄河内蒙古河段封河预报关键指标,明确累积负气温与封河流量、降温强度、河槽形态等的关系,确定现有河槽形态以及海勃湾水库运用影响下不同流量和降温强度封河所需的累积负气温,并建立了流凌封河累积负气温预估公式。指标法可以在很大程度上提高黄河内蒙古河段封河预报的预见期与精度。

黄河下游水库河段整治对河道演变的影响研究

为了研究黄河下游水库河段整治对河道演变的影响,通过黄河下游河段的河流模式判别,对河段的弯度、主流游荡范围和宽深比以及水条件对河道演变的影响进行了分析,结果表明:河段的弯曲度在1970—2019年间总体呈上升趋势,游荡范围减小,河道整治工程改变了河道的边界条件,在水沙条件相同的情况下,有利于河道的稳定,相较于未整治的河段,整治过的河段接触主流的概率较高。

三峡水库运行后汉口—九江河段水位变化特征及成因

大型水库的修建引起坝下游的水位调整,进而对河势、航运、防洪及生态等产生显著影响。为探究汉口—九江河段水位变化特征及成因,采用M-K分析法分析1988—2022年汉口、黄石港和九江站的水位变化趋势,并使用基于距平残差的水位变幅分析方法和一维水动力模型,分析河道冲淤、下游水位和阻力变化对不同特征流量下水位变化的影响。研究结果表明:①三峡成库前,除九江站枯水位呈显著性下降趋势,各级流量下的水位均没有显著性变化趋势。②三峡成库后,九江站的水位变化趋势与建库前相同;汉口站、黄石港站在12000 m^(3)/s和20000 m^(3)/s下的水位呈显著性下降趋势,12000 m^(3)/s时降幅分别为0.072、0.045 m/a,20000 m^(3)/s时降幅分别为0.048、0.027 m/a;水位变化的临界转换流量约为30000 m^(3)/s,在该流量附近水位未出现明显变化;当流量大于30000 m^(3)/s时,水位呈非显著性上升趋势,45000 m^(3)/s下的升幅分别为0.037、0.049 m/a。③临界转换流量以下水位下降的主导作用为河道冲刷,临界流量附近的水位未出现明显变化源于阻力增大作用接近抵消了河道冲刷的影响,临界转换流量以上的水位上升源于阻力增大作用更加明显,个别年份的洪水位上升显著源于下游水位顶托作用明显。

黄河下游游荡性河段心滩形态特征与水沙过程响应关系

黄河下游游荡性河段素以调整速度快与幅度大著称,河道心滩复杂多变,探究心滩形态特征与水沙过程之间的响应关系对于解析下游游荡性河段的河床演变机制具有重要的意义。围绕黄河下游铁谢至高村游荡性河段的心滩面积与数量等形态特征指标,结合下游水沙及冲淤特性,采用遥感影像和数值模拟相结合的研究方法厘清游荡性河段水沙过程与心滩面积及数量之间的响应关系,揭示水沙变化对心滩形态特征的影响机制。结果表明:自小浪底水库运用以来,下游河道发生剧烈冲刷,游荡性河段累计冲刷量15.37亿m^(3),占下游累计冲刷量的68%;在小浪底水库运用以前,游荡性河段的心滩面积与数量年际变化剧烈,存在着明显的增长与降低变化过程,而小浪底水库运用以后,该河段的心滩面积与数量呈现先减小后增大再减小的变化趋势;随着4 a滑动汛期平均流量和4 a滑动汛期平均来沙系数的增加,游荡性河段的心滩面积及数量分别呈现出减小和增大的变化趋势。数值模拟方法不仅可以较好地再现心滩发育及演变过程,还可以定性地表征特定水动力学因素对心滩形态特征塑造的影响,为阐明游荡性河段的心滩演变理论提供了一种新的研究方法。研究成果不仅有助于阐明河流平面形态的调整过程,还可为今后河道整治工程的布局提供理论支撑。

水位变化条件下植被对下荆江河段岸坡稳定性影响分析

针对下荆江河段典型的上黏下砂二元岸坡,选用香根草-高羊茅组合植物护坡型式,综合考虑植物根系锚固作用及植被蒸腾作用,利用GeoStudio软件模拟岸坡强度指标和热力学指标,运用单因子分析方法研究河道水位下降幅度M、水位下降速率R、初始水位I因素对岸坡稳定性的影响,并运用灰色关联分析方法对比三种因素对岸坡稳定性的影响程度。结果表明:在水位下降过程中,岸坡稳定安全系数先快速下降,后趋于稳定;岸坡稳定性受水位快速下降的影响最大,当下降速率小于1 m/d时,素土岸坡能保持在基本稳定状态;当下降速率大于3 m/d时,岸坡失稳破坏。植被有助于提升岸坡的稳定性,有植被岸坡与素土岸坡相比,其稳定安全系数最大可提升4.33%;岸坡稳定安全系数与M、R、I三种影响因素的关联度在有植被条件下依次有所下降,最大降低3.73%。本文研究结果明确了水位变化条件下植被对下荆江岸坡的稳固效果,可为生态护岸工程的设计提供基础支撑。

新水沙新边界下长江扬中河段演变分析及思考

为掌握新水沙新边界条件下扬中河段近期河道演变规律,依据大通站和长江扬中河段的水文泥沙及地形资料,从河道边界、滩槽分布、河床冲淤、河道断面、汊道分流比等方面进行分析。结果表明,该河段河道边界、滩槽及分流格局总体稳定,河床总体冲刷,落成洲、小泡沙等汊道分流仍在发生变化,局部河势仍处于调整期,河道治理应以控制和稳定现有河势为主。该研究成果可为下阶段扬中河段的治理提供参考。

长江中游新九河段蔡家渡护岸损毁原因及维修对策

护岸工程在航道整治工程中被广泛用于抵御水流冲刷和维持岸线的稳定。由于护岸工程通常布置在原有岸坡易发生崩岸和垮塌的部位,易受水流冲刷而发生损毁,影响其功能的正常发挥。采用实测资料对长江中游新洲—九江河段蔡家渡护岸损毁情况进行分析。结果表明:蔡家渡护岸水下护排头部损毁严重、上游侧出现崩窝,损毁原因主要是大水作用下水流贴岸及大江侧主槽摆动等。在此基础上,分析了维修的必要性,并提出采用“补坡+镇脚”的维修方式,旨在为长江中下游类似护岸建筑物提供参考。

大渡河金川河段地质灾害特征及分布规律

为掌握大渡河上游金川水电站工程及其所属区域的地质灾害特征及其分布规律,以该电站近坝区及库区近40 km的干流及其支流为研究对象,采用1∶10000高精度遥感影像解译、无人机航空摄影、工程地质测绘和工程地质剖面测量等多种研究手段,复核了地质灾害类型和数量,研究了地质灾害与地形地貌、地质构造、工程地质岩组、斜坡结构、水文地质条件等孕灾因子的关系。结果表明:研究区内共发育地质灾害38处,地质灾害类型主要为泥石流、崩塌、坍岸、不稳定斜坡及滑坡等,其中泥石流和崩塌最为发育,分别占比28.95%和23.68%;崩塌、滑坡、不稳定斜坡、堆积体、塌岸多发育于<2600 m高程的大渡河河谷地带;滑坡、不稳定斜坡分布的地形坡度多介于25°~45°之间,崩塌发育坡度一般>50°,堆积体和塌岸发育坡度一般在20°~35°;地质灾害集中在起伏度200~500 m的地区;平面曲率为直线坡最为发育的地质灾害占总数的48.1%,剖面曲率为直线坡最为发育的地质灾害占总数的59.3%;研究区共分8个岩组;地质灾害多发育在距河流100 m范围内。研究成果可为区域性的地质灾害防治工作提供更为科学精确的依据。

长江上游分汊河段不同深度水流的紊动特性研究

分汊河段水流的紊动特性对河床冲淤变化和鱼类生境有重要影响,而关于分汊河段水流紊动特性的水平分布的研究较少。为了厘清分汊河段水流的紊动特性,以长江上游部分河段为原型,开展概化模型试验,并对不同深度水流的3个方向(纵向、横向和垂向)的时均流速、紊动强度及紊动能的水平分布特征进行研究。结果表明:分汊水流在分流和汇流区域有低流速区,该区域的水流紊动较强。不同深度水流的紊动强弱与滩体水平剖面面积呈正相关关系,与河床的距离呈负相关关系;近底水流的强紊动区域较为分散;上层水流的强紊动区域较为集中。

黄河内蒙古河段凌汛期首封影响参数辨识和预报模型研究

黄河上游河道首封时间和地点准确预报是制定科学防凌预案的关键。本研究在总结黄河内蒙古河段首次封冻地点基础上,总结了首封河段同河道弯曲、束窄、桥梁及河心滩等河道特征的关系,定量总结了易发生首封河道的地形特征为:河段处弯曲系数大于1.5、束窄系数在0.25~0.60范围内,为首封地点分析预测提供依据。在总结首封日期影响因子特征基础上,分别基于随机森林和BP-DEMATEL模型构建首封日期分析模型,得到影响首封日期的主要因子权重,并应用到首封日期预报中。通过因子选择和模型比较两方面对比,随机森林模型选取出的关键因子得到的预报结果与实测值吻合率100%,其在首封分析中的应用效果最优。

金沙江下游梯级联合调度对川渝河段防洪效果评价

金沙江下游四级梯级水库联合调度为长江川渝河段提供了防洪安全保障,对其防洪调度效果进行评价,可以科学衡量与评估川渝河段防洪调度效果,促进流域洪水资源化利用。基于金下四级联合防洪调度方案,建立防洪、发电、生态和航运4个准则下的评价指标体系,采用改进的层次分析法和熵权法,构建川渝河段梯级水库防洪调度效果评价模型,综合考虑防洪和兴利效益,评估不同来水频率和不同起调水位的梯级水库防洪调度效果;对比溪-向两库联合调度与金下四级联合调度效果,分析乌东德、白鹤滩水库建成投产对于川渝河段防洪调度及洪水资源化利用的综合效果。结果表明:①随着乌-白两库起调水位升高,金下四级防洪调度效果系数呈现先升高后降低的趋势。②对于20,30,50 a一遇和100 a一遇洪水,乌东德和白鹤滩水库分别从(965 m和795 m)、(975 m和790 m)、(955 m和790 m)、(952 m和795 m)起调时,金下四级防洪调度效果系数最大,梯级水库联合防洪调度方案最优。③乌东德、白鹤滩水库建成投产后,川渝河段洪水资源化利用效果提升。研究成果可用于多功能、多保护对象的梯级水库防洪调度效果评价,为地区防洪调度决策提供依据。

黄河宁蒙河段凌情灾害成因分析及防御措施研究

随着经济社会的高速发展,对黄河的防凌安全提出了更高的要求,研究凌情灾害成因及防御措施变化显得尤为重要。通过分析,影响宁蒙河段凌情变化的因素主要包括热力条件、水动力条件和河道边界条件。通过梳理1989年以来宁蒙河段典型凌灾情况,发现造成冰凌灾害的严重凌情多受剧烈天气过程、河道流量变化、复杂河道条件等因素影响。为避免宁蒙河段凌汛灾害,针对热力因素,应及早开展凌汛期气温凌情预报工作;针对水动力因素,应优化凌汛期水库群和分凌工程联合调度;针对河道边界条件,应提前拆除临时阻水建筑物,保证河道畅通,协调空军部队在险情发生时及时轰炸破冰,并加快黑山峡水利枢纽建设,恢复和长期维持较大的中水河槽过流能力,为宁蒙河段防凌防洪提供基本条件。

黄河上游茨哈峡至羊曲河段生态调度目标鱼类筛选

选择黄河上游茨哈峡至羊曲干支流河段内生态调度目标鱼类并明确其需求次序,可为生态调度方案的制订提供决策依据。采用2005-2006年、2011-2012年、2014-2017年、2022年茨哈峡至羊曲干支流河段渔获物调查结果,考虑不同鱼类繁殖活动对生态水文过程的需求以及数据可得性,选择反映鱼类生活史特征、地理分布特征、保护必要性、种质资源价值和资源量现状等信息的10个指标构建评价体系,采用聚类分析与非维度排序方法对茨哈峡至羊曲干支流河段分布的21种土著鱼类生态调度需求次序进行分组分析。结果显示,生态需求等级最高的有厚唇裸重唇鱼(Gymnodiptychus pachycheilus)、黄河高原鳅(Triplophysa pappenheimi)、黄河裸裂尻鱼(Schizopygopsis pylzovi)、拟鲇高原鳅(T. siluroides)、花斑裸鲤(Gymnocypris eckloni)、刺鮈(Acanthogobio guentheri)、骨唇黄河鱼(Chuanchia labiosa)、极边扁咽齿鱼(Platypharodon extremus)8种鱼,主要为适应缓流生境且均为砂砾产卵类型鱼类;根据评价体系综合结果分析,这8种鱼为茨哈峡至羊曲河段的主要生态调度目标鱼类,其他13种鱼作为该河段生态调度的兼顾对象。

弯道河段航电枢纽通航技术应用探析

为分析航电枢纽工程船闸及引航道平面布置原则及泥沙淤积处理思路,以某流域梯级渠化中第3个梯级航电枢纽工程为例,结合河道实际提出弯道凹岸侧左岸布置船闸(方案1)和弯道凸岸侧右岸布置船闸(方案2)两种方案,并从两方案的泄流能力、平面布置弯曲半径及直线段设置、通航水流条件等方面展开比较;最后进行引航道泥沙淤积规模预估,并通过船闸灌泄冲沙试验和耙沙拉淤试验确定出航道清淤处治方法。分析结论可为上游急弯、下游为反向河道的连续弯道河段航电枢纽船闸布置提供经验。

浅析塔里木河干流河段水量渗漏

近年来随着经济社会的发展,水资源开发利用程度不断提高,特别是我国西北干旱半干旱地区,水资源时空分布不均,供需矛盾更加突出。为了研究现状开采条件下,地表水与地下水之间的转化规律,本文通过收集塔里木河流域主要节点水文站及地下水监测站资料,结合以往渗透系数等研究成果,借助达西定律这一水文地质基本源流,计算出塔里木河干流上中游各河段的多年平均渗漏水量,为塔里木河干流更好的开发利用水资源、生态需水计算等提供科学性依据。

GIS分析模型在江河湖库无堤防河段管理范围线自动划定中的应用研究

江河湖库管理范围线是河长制江河湖库管理的基础性工作,一直以来,无堤防河段管理范围线主要通过勘察设计人员依托地形图及洪水水面线成果人工勾绘形成。针对人工勾绘效率低下、成果质量参差不齐的问题。本次研发集成了一种GIS分析模型并将其应用于江河湖库无堤防河段管理范围线划定工作中。试验结果表明:该分析模型操作简单,可替代人工勾绘自动生成管理范围线,10 km河段管理范围线划定误差数从平均5.5处降为0处,效率提高近百倍,解决了人为因素误差问题并提高了工作效率,为江河湖库无堤防河段管理范围线划定提供了简易自动划定方法,拓展了GIS在河长制工作中的应用。

老埠电站河段生态修复工程效益及可行性评价

以江西省赣州市宁都县老埠水电站为例,针对水电站所在河段存在的生态问题阐明河道治理修复的必要性,并进行经济效益分析和工程可行性评价。结果表明,该河段生态修复工程经济上合理、技术上可行,同时具有显著生态环境效益,建议工程尽早实施。

生态保护红线下的水利工程设计——以长江铜陵河段综合治理工程为例

以长江铜陵河段综合治理工程为例,分析了不可避让生态保护红线的因素,对工程裁弯、现状守护两种方案进行了比选,并优选护岸工程具体型式。结果表明:在不可避让生态保护红线的情况下,可通过设计方案的优选达到既发挥工程功能又保护生态红线的目的。推荐采用防洪效果直接且明显、生态环境影响程度小的现状守护方案,护岸型式为平顺护岸,其中位于自然保护区水上护坡、水下护脚型式宜分别为雷诺护垫、PP网兜抛石。研究成果可为涉及生态保护红线的其他水利工程提供借鉴。