关于黄河与河套古湖河湖关系演变的假说性分析——兼论对黄河内蒙古段生态治理的启示

黄河曾经在流经河套盆地过程中形成吉兰泰、乌兰布和、巴彦淖尔、呼包4个古湖,且在高湖面时期连成统一的“河套古大湖”,其后4湖分离并分别演绎了自己的河湖关系。在研习前人相关成果基础上,通过建立整体假说性解释框架,试图按照历史顺序与逻辑顺序统一的要求对该河段河湖关系的演变过程进行重建,并为与之相关的生态系统的治理提供借鉴。研究认为:主河道构建是黄河主动实施填湖、建堤、造槽并“甩湖”的过程与结果;冲积扇是黄河填湖的主要模式,而冲积扇顶附近凸起则是湖口淤塞、移动并最终筑成黄河自然堤的主要原因;巴彦木仁与磴口两地控制点对形成鄂尔多斯一侧黄河主河道起到了关键性作用;黄河西派在高湖面期间从巴彦木仁湖口注入吉兰泰-乌兰布和古湖,与从北面入湖的黄河水共同促成贺日木西尼古砂嘴及其延伸砂脊生长,并在低湖面期将这两个湖分离。基于对所述黄河历史过往的认识,须尽可能立足高效集成利用有限水资源这一观念,将减灾与适度重造沿河湖泊和绿洲结合,营建可持续的内蒙古段黄河生态体系。

内蒙古黄河干流行业间水权转让效果及对经济社会的影响

为定量评价内蒙古黄河干流行业间水权转让对经济社会的影响,从水权转让对农业的影响以及对全部受让工业企业的用水情况、生产经营情况、年度收益情况、民生及经济的影响等方面进行分析。结果表明:2019—2021年,内蒙古黄河干流行业间水权转让拉动工业项目总投资5995.80亿元,实现新增就业122145人,地区生产总值447.09亿元,工业增加值2388.21亿元,税收194.70亿元,新增铺设道路面积1316.17万m^(2),新增绿化面积3099.5万m^(2),明显提升了农业产值和农民收入,有助于解决地方民生问题,促进了沿黄地区生态保护和经济社会的协调发展。内蒙古黄河干流行业间水权转让缓解了沿黄工业企业水资源瓶颈制约,实现了农民增产、经济增效、生态修复的多赢,为黄河流域生态保护和高质量发展提供了有力支持。

黄河内蒙古河段主槽萎缩原因和对策

通过对黄河内蒙古河段1960—2006年典型断面输沙量资料的分析表明,巴彦高勒—头道拐河段淤积主要源自其支流十大孔兑洪水的影响。1969—1986年汛期来水虽较前期减少约20%,但由于来沙减少达54%,故河床淤积量不大;1987年以后,由于龙羊峡和刘家峡水库的调蓄运用,造成该河段汛期水量和洪峰流量减小,使得区间来沙对内蒙古河段淤积的影响更加显著。进一步分析表明,要改变内蒙古河段主槽萎缩趋势,一方面要保障其洪水量级尽可能达到1500~2000m3/s以上,另一方面要加强该区间重点产沙区的水土流失治理。

黄河内蒙河段水流数值模拟研究

针对黄河内蒙河段孔兑较多、洪水变幅较大、水文监测站点较少的实际情况,采用数值模拟方法,建立了内蒙河段水流数学模型,通过对模型的验证及孔兑入汇计算结果的分析,表明该模型可以真实反映内蒙河段孔兑入汇的流态及相关水力要素变化,可以作为该河段河道规划整治的研究手段之一。黄河内蒙河段孔兑的大流量入汇会对干流区的流态以及水位产生明显影响,使流向改变、水流上滩、水位壅高,因此区域防洪规划和河道整治中应予以高度重视。考虑到内蒙河段孔兑入汇干流带来的影响,不仅体现在水流形态上,而且泥沙淤积是河床演变的关键所在,加之短时段内又难以模拟水流的高含沙量过程,所以下一步工作将是在现有水流模拟基础上模拟计算含沙水流过程。

干支流水沙对黄河内蒙古河道冲淤量的贡献率

根据大量实测资料,采用多元回归和偏相关分析等方法,分析了不同时期干支流水沙对黄河内蒙古三湖河口至头道拐河段冲淤量的贡献率。结果表明:1952-2012年长系列黄河干流径流量、输沙量和支流十大孔兑输沙量等3个影响变量对干流河道冲淤量的贡献率在汛期分别为20.6%、23.1%和56.3%;年内分别为24.8%、24.7%和50.5%。由此可以看出,十大孔兑来沙对该河段冲淤量影响最大,而干流水沙对该河段冲淤量影响程度相当。1960-1986年时段3个影响变量对冲淤量的贡献率分别为17.6%、17.4%和65.0%;而1987-2012年时段3个影响变量对冲淤量的贡献率分别为8.8%、14.7%和76.5%。由于1987-2012年时段干流来水量大幅度减少,从而导致十大孔兑来沙对该河段冲淤量影响程度进一步提高,贡献率达到76.5%。因此,要想减少该河段的淤积,首先要减少十大孔兑入黄沙量,其次要减少干流来沙和增加干流来水量。

黄河内蒙古河道冲淤量主要影响因素的贡献率

根据大量实测资料,采用多元回归法和偏相关分析法计算了黄河内蒙古巴彦高勒至头道拐河段冲淤量主要影响因素的贡献率。从1952—2014年长时段来看,无论是汛期还是年均,巴彦高勒站径流量、输沙量(包括风成沙)和支流十大孔兑来沙量3个影响因素对该河段冲淤量的贡献率各占三分之一左右。从1952—1986年和1987—2014年两个时段来看,前一个时段3个影响因素的贡献率分别为34.6%、45.3%和20.1%;后一个时段3个影响因素的贡献率分别为24.4%、29.8%和45.8%,1987年之后受干流来水来沙量减少特别是来水量大幅减少的影响,干流水沙量对河道冲淤量的贡献率减小,而孔兑来沙量对冲淤量的影响进一步凸显。

溪洛渡水电站导流及主体工程施工规划研究

溪洛渡水电站规模宏大,前期项目繁多,故将施工规划分为截流前工程项目实施规划和主体工程实施规划两个阶段进行研究。根据工程需要,开展了多个专题研究,提出了符合溪洛渡工程特点的各标段施工规划方案,被业主确立为指导工程施工的纲领性文件。

有旁侧入流的交叉工程河段洪水数值模拟

南水北调中线总干渠在河南省安阳市穿越洪河,其交叉建筑物形式为倒虹吸,且交叉工程上游有急流从五六渠下泄旁侧入汇。文中讨论了旁侧入汇的五六渠消力池段水跃区水流间断性问题,提出了一种在明渠流动中简化的水跃区数值模拟方式。通过建立平面二维数学模型,对洪河交叉工程河段进行了平面数值模拟,对交叉工程河段洪水特性进行了专题研究。模拟结果表明这种简化处理方法实用可靠,能够反映水跃区水深共轭关系与能量损失关系,较好解决了五六渠急流入汇的水流模拟问题。

主要支流及中小河流治理工程布局的思考

近年来,国家加强了大江大河主要支流和中小河流治理。设计单位大都按照计算河槽宽度的公式计算排洪宽度,如此建设河道治理工程,将大幅度压缩河道,一旦发生大洪水将使当地和下游遭受更大损失。为解决此问题,建议:仅有农田的河段,布置护岸工程;农村、城镇河段,采用护岸、堤防两道防线,堤防与护岸之间为农田或城市绿地,护岸工程保护农田、城市绿地不被水流淘刷塌毁,堤防进一步保护农村、城镇(市)居民生命财产和重要设施安全,使河道压缩量最小;护岸工程顶部高程不高于当地滩面,堤防工程顶部高程按有关规范确定。

基于VIKOR扩展法的黄河冰凌灾害风险评估模型

为提高黄河冰凌灾害风险评估的合理性和准确性,提出了一种基于VIKOR扩展法的评估方法,并将其应用到黄河宁蒙河段的巴彦高勒—三湖河口、三湖河口—昭君坟和昭君坟—头道拐3个分河段的冰坝灾害风险评估中。依据传统多准则妥协解排序法(VIKOR)的基本思路,结合区间灰数的运算法则,计算各时间段各分河段的评价值,用动态区间灰数加权平均算子进行集成,得到各分河段的整体评价值,最后建立可能度矩阵,利用排序公式对各个分河段发生卡冰结坝的可能性进行排序。结果表明,昭君坟—头道拐河段最易发生卡冰结坝,巴彦高勒—三湖河口河段、三湖河口—昭君坟河段次之。该结果可为黄河宁蒙河段的防凌防汛提供借鉴。

内蒙古西柳沟入河口流路变迁分析

在内蒙古西柳沟入汇口河段,河口位置逐年向南退缩,50余年约南移455 m,向上游摆动约266 m。从来水来沙情况看,干支流高含沙洪水相互作用,是导致汇流区干流淤堵的重要影响因素,尤其是西柳沟遇到高含沙洪水时,干流入汇区出现高水位;同时,西柳沟流域复杂的地质地貌地形条件和干流洪水泥沙相互作用的结果,不利于西柳沟水沙顺利入汇黄河干流,产生大量泥沙淤积,在干支汇流区附近形成沙坝。针对西柳沟汇流区淤堵所形成的危害,需采取工程措施、上游水库调控和建立洪水水文预报预警系统,以应对因西柳沟洪水泥沙所产生的灾害。

感潮河网地区水文测验计算机内业处理系统的初步研究

本文根据感潮河流水文测验内业的计算特点和原理，采用拉格朗日（Ｌａｇｒａｎｇｅ）插值和数值积分等方法对野外实测水文资料进行计算机处理，使计算精度和运算速度显著提高，在科研实践中获得了较好的应用效果及节省人力、物力等诸多实际效益。

长江干堤加固工程实体检测及其评价指标构建

归纳总结了长江干堤实体工程质量检测方法。结合规程规范、设计文件以及工程实际工况,提出了堤防工程不同施工内容的质量检测评定指标。该指标体系已在完成的长江干堤加固工程竣工验收中得到大量应用,对当前开展的长江堤防应急工程施工质量评价有指导作用。可为制定长江堤防加固工程竣工验收质量检测评价技术标准提供技术支撑。

黄河内蒙段干流流量演进模型

为探究黄河内蒙段干流的流量演进过程,基于该河段干流各水文站1987-2011年实测逐日流量资料,依据水量平衡原理,利用灰色关联分析法推求流量传播时间,并采用马斯京根新建模法模拟黄河内蒙段干流的流量演进,分别建立了该河段畅流期不同流量级别和不同时段的流量演算模型,分析预报了该河段畅流期的流量过程。结果表明,不同模型模拟的流量过程与实测系列均吻合,模拟结果的预报精度均达到了预报精度要求,且根据不同流量级别建立的模型精度更高,更易于实际应用操作。

黄河内蒙古段河道整治工程冲刷深度计算

选取4家具有代表性的冲刷深度计算公式,对黄河内蒙古段整治工程影响较大的丁坝局部冲深和护岸冲深进行了计算,再以此为基础,综合考虑实体模型试验和实测资料,最终确定都思兔河口—三湖河口河段平均冲深为11.0 m,三湖河口—昭君坟河段平均冲深为10.5 m,昭君坟—蒲滩拐河段平均冲深为11.0 m。此外,根据公式计算结果、实地测量及模型试验资料,确定坡式护岸的冲深为4.55 m。

黄河上游干流水库对内蒙古河段的影响

利用常规资料与多时相卫星遥感图象，分析了黄河上游干流水库投入运用后内蒙河段河床的冲淤演变及平面形态变化。结果表明，刘家峡水库建成后，内蒙段河道轻度冲刷，河床摆动不显著；龙羊峡水库运用初期，内蒙河段水沙变化较大，河床淤积，平面摆动剧烈。预计龙羊峡水库正式运用后，龙、刘两库联合调度，内蒙河段有淤积趋势，河床摆动状况不会有明显改变。

黄河内蒙古段造床流量变化及其影响因素

造床流量是反映河床冲淤的表征指标,也是河道整治的主要参数。基于1960—2019年实测数据,运用改进马卡维耶夫法、平滩水位法、地貌功法,计算并分析了石嘴山、巴彦高勒、三湖河口、头道拐水文站造床流量。结果表明:时间上,1960—1989年、2010—2019年造床流量为2100~3540 m^(3)/s,中水河槽冲刷,1990—2009年造床流量为740~1300 m^(3)/s,河槽淤积萎缩严重;空间上,造床流量呈现上站大于下站的特点;造床流量受来水量影响较大,在汛期水量低于105亿m 3的情况下,可以通过刘家峡、龙羊峡、海勃湾水库三库联调适当增大汛期来水量,强化黄河内蒙古段造床作用。研究结果显示改进马卡维耶夫法物理意义明确,计算结果相对合理,可为冲积性河流造床流量确定及黄河内蒙古段河道治理提供参考。

基本成型法裁弯设计

本文根据曹娥江五甲渡裁弯工程设计实践，通过实测资料分析与数学模型计算的有机结合，提出了一种新的蜿蜓性河道人工裁弯方法———基本成型法．主槽与防洪堤基本成型，新河部分土方人工开挖，其余部分借助水力自然冲刷，使得工程一气呵成的同时，工程量也显著降低，并能最快发挥效益．文章重点阐述了裁弯新河的设计方法，分析了其适用条件．按这一方法设计的上述工程已经开工．

喷钢纤维混凝土在引黄工程中的试验与现场应用

本文介绍了山西万家寨引黄工程总干线一、二级泵站C40喷钢纤维混凝土的试验及现场应用的实际情况。通过实际施工应用，概括总结了几点建议和结论。

长洲水利枢纽内江工程混凝土施工温度控制

文章主要介绍了长洲水利枢纽内江工程混凝土施工期温控措施。针对广西地区气温变幅大,高温持续时段长,内江工程采用优化混凝土设计指标及配合比、拌制低温混凝土、混凝土运输过程中遮阳保温、改善混凝土施工浇筑工艺、优化机械设备配置、进行人工冷却、浇水养护、加布防裂钢筋、科学合理安排等施工措施,满足了混凝土浇筑温控要求,有效地防止了坝体产生裂缝。