黄河下游平滩流量的模拟方法

在黄河流域水沙变异背景下,准确计算黄河下游平滩流量对于河道冲淤趋势预测与悬河治理十分重要。本文在比较分析已有多个黄河下游平滩流量计算方法基础上,首先建立了考虑非汛期水沙条件影响的平滩流量滞后响应模型,再提出了基于滞后响应模型和能量法的平滩流量模拟方法,结果表明:(1)小浪底运行后非汛期水沙条件发生了重要改变,已有研究提出的三种黄河下游平滩流量计算方法中,滑动平均法、滞后响应模型、能量法均无法有效模拟2000年后的黄河下游河道平滩流量。(2)建立了考虑非汛期水沙条件影响的滞后响应模型,以反映小浪底水库运行以来非汛期来水来沙条件的影响,虽然提高了平滩流量的模拟精度,但平滩流量平衡值的计算公式中部分参数差异较大,结构形式不稳定。(3)借鉴能量法的优点,改进了平滩流量平衡值计算公式,改进后的平滩流量计算方法不仅可反映全年来水来沙的影响,而且可同时反映以床沙中值粒径为代表的床面阻力的影响,新方法不仅具有一定的理论基础,而且提高了平滩流量的模拟精度。

鸭绿江河口地区沉积物的粒度变化及影响因素

通过对比鸭绿江河口不同地区柱状样的粒度参数及敏感组分变化规律,分析了河口不同地区沉积动力环境和沉积特征的差异;结合代表性柱状样的210Pb测年,分析了柱状样在不同时期自然和人类活动影响下的沉积特征变化。结果表明,西水道主要受潮流作用而含有泥沙互层,粒度参数变化小;西岸潮滩受潮流和波浪作用含有贝壳碎屑,并在顶部出现粗化层。近几十年来,鸭绿江河口地区沉积特征的变化主要由于人类活动对水沙入海通量的影响:1941年以前柱状样的波动沉积特征反映了河流山溪性特征;1941—1970(1980)年随水沙入海通量减少而呈现砂含量降低、粉砂增加的特征;1970(1980)—1990年由于水沙入海通量变化较小,而呈现沉积物组成和敏感组分保持稳定的特征;但1990年后随水沙入海通量的进一步降低,邻近河口区域的沉积物出现明显的粗化。

阿尔塔什水利枢纽工程泄洪系统布置

阿尔塔什水利枢纽泄水建筑物水头高、流速大、出口覆盖层深度大,泄水建筑物布置需兼顾泄洪、排沙、水库放空、生态基流泄放等多种任务。根据地形、地质及水文条件进行泄洪系统布置方式的论述,经多方案比选确定泄水建筑物的最终布置格局:左岸山体由岸边到岸里分别为2~#深孔(导流洞改建)、中孔、1~#表孔、2~#表孔。研究成果对阿尔塔什水利枢纽工程泄洪系统的合理布置具有重要意义。

2010年调水调沙期间黄河利津段对人造异重流的响应

黄河调水调沙期间是目前观测黄河口泥沙异重流的有利时机。黄河入海含沙量、粒度和流量是决定河口异重流产生和发育的基本条件。自2010年6月19日黄河第10次调水调沙启动,在利津站进行了同步取样及测深、测流观测,以掌握调水调沙期间黄河入海水沙特征变化,预测河口泥沙异重流发生时间。观测结果显示:在调水调沙初期上游水库联合低泥沙浓度放水情况下,流量急剧加大,河道底床被冲刷,大量底床粗颗粒泥沙再悬浮造成利津站水体含沙量和输沙量有所增加,粒度粗化;观测后期受小浪底水库排放的泥沙异重流影响,利津站流量迅速减少,含沙量和输沙量显著增加,且细颗粒泥沙含量明显增加,河道底床被淤积。此阶段黄河入海含沙量和悬沙粒度满足河口泥沙异重流产生条件,据此可以预测河口泥沙异重流产生的时间。同时,巨量细颗粒泥沙短时间内以泥沙异重流的形式输送入海,势必会在河口处引起快速的河口地貌地形变化和生物地球化学效应。

长江宜昌水文站流量、含沙量和悬移质粒度关系

以长江宜昌水文观测站实测资料为基础，基于长江上游河道特点，用回归分析的方法研究了宜昌站流量、含沙量与悬移质泥沙粒度的复杂关系。通过对流量、含沙量多年年内变化的正相关特性的分析，建立了流量与含沙量之间相应的回归模型；通过对流量与悬移质粒度复杂关系的研究，揭示了二者明显的双值关系以及水流挟沙力的控制性影响。对水文数据年际变化的研究表明由于短时间尺度内长江上游流量没有阶段性变化，流量与含沙量之间相关性不是很好，丰水年不一定是丰沙年；悬移质粒度与流量变化基本上不存在周期性变化。

黄河内蒙古段淤积泥沙洪水冲刷效应

为了探讨黄河内蒙古段淤积泥沙的洪水冲刷效应,于2012年对其三湖河口水文站河道监测断面汛期(7—10月)流量、悬移质泥沙含量以及洪水期间(2012年8月20日—2012年10月1日)悬移质泥沙含量、粒度百分含量的垂直变化特征与流量的关系进行了统计和分析。结果表明:(1)该次洪水具有峰高量大、洪峰过程在河段内持续时间长、洪水起涨和消退缓慢、峰形矮胖的特点;(2)洪水过程中,小于0.05mm的细颗粒泥沙在2 000m3·s-1左右的流量下就能输移通过,在2 000~2 400m3·s-1时输沙强度最大,对河道淤积泥沙可以达到输沙最优的效果;而粒径大于0.05mm的泥沙输移的效果不好。

长江上游不平衡水沙输运对三峡库区泥沙淤积影响

2003~2017年以三峡水库为核心的长江上游水库群运行和联合调度从宏观上改变上游河流泥沙时空分布规律,金沙江已不是三峡入库泥沙最大供沙区;长江上游水沙输运集中在汛期5~10月,1956~2002年水沙峰值基本同步,而三峡水库蓄水后2003~2017年水沙峰值不同步,流量特性曲线由顺时针转为逆时针,出现滞后现象。入库泥沙锐减后并未降低三峡库区细颗粒泥沙淤积率,2014~2017年汛期5~10月淤积率增加至85.2%,其中d<0.031 mm的极易发生絮凝的泥沙所占比例最高(63.5%,2009~2013年),典型河段现场观测到大量泥沙絮团,所以三峡库区极可能存在细颗粒泥沙絮凝。入库水沙不平衡也使得朱沱-清溪场河段出现泥沙冲刷。