海勃湾水库用于黄河内蒙古河段防凌作用的研究

黄河内蒙古河段冰期一般在冬季封河期和春季开河期０容易出现严重凌情,造成灾害。故良好的封河形势和开河形势是避免凌灾发生的重要条件,自１９６８年刘家峡水库运用以来,黄河内下河段凌情已大有缓解。但是,由于有峡水库距黄河内下河段较远。对河道凌情变化反应不够灵敏。因此,一些年份仍有较为严重的凌灾发生。在分析黄河内蒙古河段封、开河形势特点的基础上,深入研究了海勃湾水库用于该段春季防凌调度的作用和能力,为黄河内     

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。     

黄河下游凌情特征及变化

黄河下游冰情的基本特点和规律是:冬季有的年份封冻,有的年份不封冻;下游下段河道流凌封冻日期早,融冰、开河日期晚,封冻历时长,冰盖厚冰质坚;上段河道流凌封冻日期晚,融冰、开河日期早,封冻历时短,冰盖薄冰质酥。冰凌洪水特点是流量小,水位高且上涨快;凌峰流量自上而下沿程逐渐增大。近20年来,由于黄河下游河道水量大幅度减少,甚至发生连年断流,冬季气温持续偏高,加上水库调度等因素的共同影响,引起了凌情的相应变化。这些变化主要表现为:封开河日期提前,封河长度缩短、封冻冰量和槽蓄水量减少,冰塞冰坝发生次数减少,不封冻年频率增加等。     

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2 000 m3/s,槽蓄水增量宜不超过14亿m3。本研究成果可为内蒙古河段冰凌灾害防治提供参考。     

封河预报数学模型研究

分析了河冰水力学、封河机理及影响封河的因素，并根据封河机理和影响封河的因素，建立了封河预报数学模型，以黄河内蒙古河段为例，率定封河预报数学模型的函数形式进行检验，证明预报模型精度高且使用方便。     

东江三大水库联合调度下惠州河段水温变化响应研究

以东江流域控制站点博罗站为代表,通过构建一维水流水温模型,计算分析了东江三大水库不同出库流量对下游惠州河段水温的影响,探讨了该地区基于水温的鱼类生态调度目标,提出了东江三大水库3月份的水库联合生态调度方案.研究结果表明,在东江三大水库出库流量比例不变的情况下,博罗站3月份水温随着流量的增大而增大,但变化并不明显;在博罗站流量不变的情况下,东江三大水库出库流量的变化对博罗站水温有较大的影响,其中以白盆珠水库的影响最为显著.结合前人的研究成果认为,在博罗站流量320m3/s的情况下,保持白盆珠水库3月份最小出库流量为30m3/s,有利于东江下游惠州河段的生态条件改善.     

基于遥感影像分析1989—2019年黄河内蒙古段河冰时空变化

获取河冰时空分布信息对黄河流域防凌减灾工作及沿岸地区可持续发展具有重要意义。收集黄河内蒙古段1989—2019年冬季河冰遥感影像数据;提出了归一化未封冻水体指数（NDUWI）用以剥离被归一化雪指数（NDSI）误分为河冰的水体像元,确定了该指数划分河冰、水体像元的阈值,并利用NDUWI结合NDSI的方法提取河冰信息进而分析河冰时空分布及变化特征,探讨了海勃湾水库调度及河床演变对河冰分布的影响。结果表明：黄河内蒙古段河冰主要分布在研究区中游（巴彦高勒—三湖河口）。1989年以来,研究区内河冰经历“平稳期”（1989—1997年）、“扩张期”（1998—2000年）、“萎缩期”（2001—2019年）3个阶段,其中2000年出现河冰面积峰值,并于2019年减小至最小。各子段中,海勃湾至巴彦高勒（R1段）2015年前河冰分布稳定,2015年起受海勃湾水库建成影响,河冰面积大幅萎缩;巴彦高勒至头道拐（R2~R4段）河冰面积变化特征大体与全段变化相同。空间上,2015年后R1段以纵向萎缩为主,巴彦高勒至三湖河口（R2段）左岸河冰萎缩,右岸河冰堆积仍有偎堤风险;三湖河口至包头（R3）段全段河冰漫滩现象严重,2016年起得以缓解;包头至头道拐（R4）段以局部漫滩为主,2016年开始以主槽封冻为主。上游海勃湾水库建成后的常规运用可有效减小下游黄河内蒙古段的河冰漫滩现象。研究成果可为黄河内蒙古段水库防凌调度及堤防安全隐患排查提供参考。     

小浪底水库运用后黄河下游防凌问题分析

黄河下游属于不稳定封冻河段, 凌情变化复杂, 在历史上曾以决口频繁难以防治而著称.小浪底水库投入运用后, 凌情有很大程度减轻.但由于凌汛的发生带有很大的突发性,冰塞、冰坝难以预测, 加之河道持续淤积萎缩, 弯道和浮桥众多, 影响凌汛的热力因素无法控制等, 黄河下游防凌仍将是长期任务, 今后防凌工作还有许多问题需重点研究.     

黄河封河期冰凌预警地电测试技术研究

黄河流域地形地貌相差悬殊,受西伯利亚和蒙古一带冷空气的影响,冬春季干、支流有不同程度的冰情出现.由于黄河凌情来势迅猛,水位急剧壅高,易决口成灾,开展冰凌预警研究是十分必要的.黄河封河期冰盖下流凌量及冰塞体的生长状况是黄河冰凌预警的关键要素,采用地电测试技术,对冰水两相流进行视电阻率测量,绘制电测深曲线,数字化模拟冰凌参数,评估冰塞体的生长及冰块堆积状况,为防凌减灾提供预警服务.测试结果表明,平稳流凌时,测深曲线经子波分解后阈值为10Ω·m左右,当出现局部冰塞时阈值达到100Ω·m左右,数值易于区分,基于电测深曲线的差异性进行冰凌预警的方法是可行的,可为防凌减灾提供预警服务.     

黄河内蒙古河段防凌防洪需求初步研究

龙羊峡、刘家峡水库投入运行以后,黄河内蒙古河段的防凌防洪形势依然非常严重,凌洪灾害时有发生.分析其原因,除了内蒙古河段自身的地理条件和气候因素外,水沙关系严重失调,水流输沙能力下降,主河槽持续淤积,过流能力降低也是重要原因.本文从分析龙羊峡、刘家峡水库运行前后内蒙古河段的凌汛特点、水沙条件变化规律入手,比较全面地分析了黄河内蒙古河段的防凌需求和防洪需求,并初步提出了内蒙古河段的防凌防洪总库容.     

黄河干流头道拐河段凌汛期小流量过程变化及其影响因素研究

黄河干流内蒙古段河道冬季流凌封河期, 河道水量除一部分转化为冰量外, 很大一部分转化为槽蓄水量而贮存在河道中, 导致下游头道拐河段出现小流量过程, 上游河道流量转化为槽蓄水量和贮存的冰量越大, 小流量持续时间越长, 开河期发生凌汛洪水风险越高。通过对1998 - 2016年头道拐站凌讯期流量变化过程分析, 重新界定了小流量上限阈值为330 m³·s^-1, 并且以此值为标准进行小流量过程研究, 分别采用R/S极差分析法、 Fourier变换分析法对近年来小流量过程变化特征进行分析; 结合非线性概率Logit模型和Probit模型对小流量过程的影响因素进行讨论。结果表明： 小流量持续天数变化呈现缩短趋势; 同时, 小流量过程与上游相对来水之间变化关系显著且过程同步, 而滞后于河道槽蓄水量变化过程; 通过Logit模型和Probit模型分析各影响因素变化时相应小流量持续时间变化的响应概率大小, 明确河道冰流量是小流量过程第一影响因素, 气温条件是小流量过程的决定因素, 首封位置和相对来水量是小流量过程重要影响因素。     

黄河内蒙古段凌洪灾害及防凌减灾对策

黄河内蒙古段由于特写的地理位置和水文气象条件，决定了每年都发生凌汛。流凌封冻溯源而上，解冻开河则由上而下，冰水汇流，卡冰结坝而造成凌洪灾害。１９６８年上游刘家峡水库建成，调节了水量，热量，内蒙古段河床逐年淤积抬升。过流能力明显下降，凌洪灾害逐年增加。因此防治凌害，主要应采取加固提防，整治河道，加强冰情预报，合理运用水库调度和局部破冰措施，并尽快在内蒙古段修建海渤湾水库，才能有效地减轻凌洪灾害。     

托帕水库建设对地表水环境的影响预测研究

托帕水库建成后,库区内存在水温分层现象,水库下泄低温水用于灌溉将对农作物产生不利影响。本文运用朱伯芳公式预测托帕水库建设对坝前水温、水库下泄水温及水库下游河道水温的影响,并分析水库库区水质、出库水质及下游河段水质的变化。分析得出:托帕水库坝前垂向水温分层具有明显的季节性特性。全年坝前水温结构中,4～6月、9～10月期间水温随水深增加而降低,且出现较为明显的分层现象。7～8月水库维持在死水位运行,上游径流量较大,坝前垂向水温随水深增加而降低幅度不大。11月～次年3月期间出现逆温现象;托帕水库下泄水可基本恢复至天然水温;托帕水库蓄水对水质影响较小,水库出库水质较现状年变化不明显。     

黄河内蒙古段冰凌形成机理及凌汛成因分析研究

本文着重分析研究黄河内蒙古段冰凌形成杌理、冰情演变及凌汛成因.文中系统分析了黄河内蒙古段的冰情演变过程的四个时期,即由冰晶形成至产生大量冰凌的成冰期;由凌块封冻至盖面冰层增至最厚的结冰期:冰层开始融化至解冻前的融冰期和解冻开河至冰凌消失的消冰期.分析研究了影响凌汛成因的热力、动力和河势三大作用因素.使河水成冰又由冰融化成水的热量交换作用的因素,包括太阳辐射热、水温、气温、风、降水量、空气中的湿度:水位的抬升以至流速的变化等水流作用,均为动力因素;河道的特性影响为河势因素,通过分析研究,便于指导防凌实践,使防凌工作更加科学合理.     

高含沙河流的低温输沙效应——以黄河上游巴彦高勒站为例

黄河是世界上含沙量最高的河流,其上游沙漠宽谷河段的冲沙输沙效应受来水来沙和地形条件变化等影响。为研究高含沙河流在低温条件下的输沙效应,通过引入水温因子,建立了黄河上游沙漠宽谷河段巴彦高勒站的输沙率模型。基于First Optimization平台的通用全局优化算法率定参数,验证了输沙率模型,量化了高含沙河流的低温输沙效应。结果表明:① 水温越低(1~7 ℃),河道输沙率越大,表明水温对河道输沙率的影响主要表现在低水温时期;② 任意一种工况下,水温1 ℃时河道输沙率约为25 ℃时的2.5倍;③ 低水温(5 ℃)较常温(16.6 ℃)下的河道输沙率提高了40.7%,在黄河上游开河低温期进行大流量冲沙输沙是水沙调控的最佳时机。研究成果以期为黄河上游沙漠宽谷河段低水温高效冲沙输沙和其他寒区高含沙河流的治理提供技术支撑。     

高含沙河流的低温输沙效应——以黄河上游巴彦高勒站为例

黄河是世界上含沙量最高的河流,其上游沙漠宽谷河段的冲沙输沙效应受来水来沙和地形条件变化等影响。为研究高含沙河流在低温条件下的输沙效应,通过引入水温因子,建立了黄河上游沙漠宽谷河段巴彦高勒站的输沙率模型。基于First Optimization平台的通用全局优化算法率定参数,验证了输沙率模型,量化了高含沙河流的低温输沙效应。结果表明:①水温越低(1~7℃),河道输沙率越大,表明水温对河道输沙率的影响主要表现在低水温时期;②任意一种工况下,水温1℃时河道输沙率约为25℃时的2.5倍;③低水温(5℃)较常温(16.6℃)下的河道输沙率提高了40.7%,在黄河上游开河低温期进行大流量冲沙输沙是水沙调控的最佳时机。研究成果以期为黄河上游沙漠宽谷河段低水温高效冲沙输沙和其他寒区高含沙河流的治理提供技术支撑。     

河流防凌安全流量分析方法初步探讨

在不能改变河道边界条件和不利气候因素的前提下,通过防凌调度运用,调控河道上游来水量是缓解河道凌灾的重要手段。河流防凌安全流量是进行防凌调度的重要依据之一。通过分析河道凌情基本特点、有无灾害年份流量过程、探索冰凌形成和运动机理、采用理论方法分析河道冰下过流能力等多种方法,对河流的防凌安全流量分析方法进行了初步探索,分析确定的河流防凌安全流量可以作为防凌调度的基本依据。     

基于MODIS数据的额尔齐斯河上游河冰物候研究

额尔齐斯河发源于中国新疆阿尔泰山南坡,是中国唯一流入北冰洋的河流。随着中俄“冰上丝绸之路”提出,额尔齐斯河通航具有重要意义,监测其河冰物候变化显得尤为必要。本研究基于2001—2018年MOD09GQ第2波段数据,分析了额尔齐斯河布尔津至斋桑泊段每年河冰物候信息,包括开始封河时间、结束开河时间、冰/雪最大覆盖时间、冰期持续时间、封河速率和开河速率。研究结果表明：（1）MOD09GQ的反射率随河冰开河而逐渐降低,经与南湾水文站实际观测的冰期持续时间相比较,其所得冰期持续时间与实测冰期持续时间变化一致,均略有延长趋势,这表明MOD09GQ能有效监测河冰物候信息;（2）开始封河时间与结束开河时间均有提前趋势,最早开始封河比最晚开始封河提前45天,最早结束开河比最晚结束开河时间提前31天,开始封河比结束开河提前时间更多,导致整个冰期持续时间有延长趋势;（3）封河速率有变慢趋势,开河速率有逐渐加快趋势,这意味着若未来该河段通航,每年通航期将延长,将带来更大的经济效益。     

黄河流域寒潮天气与凌情关系分析

利用1951～2008年冬季(11月至翌年3月)各月气温资料,统计分析了近50年黄河流域的寒潮天气过程,阐述了寒潮时空分布规律、变化特点、强度和影响范围。分析了寒潮天气与黄河凌情的关系及对凌情的影响,得出黄河流域寒潮天气在时间和空间上的分布是不均匀的,位于高纬度地区的宁蒙河段寒潮发生频率高于黄河下游,寒潮的强度也强于黄河下游,寒潮覆盖的范围也大于黄河下游;黄河流域以一般性寒潮天气最多,历史上强寒潮发生的次数非常少,除了磴口站发生过3次外,流域其他站均未发生过;20世纪80年代中期以后寒潮的活动呈现出逐步减少的趋势,冬季寒潮发生趋于平静;黄河流域50%的封河是寒潮天气造成的;冬季寒潮天气多封河天数也多;冬季寒潮过程次数多、降温幅度大、持续时间长、最低气温低时,黄河下游封河长度将较常年明显偏长。     

水库调节对江河防凌的作用

我国 30°N以北的黄河、松花江、黑龙江等河流,在冬春季节常常出现冰凌灾害问题.文章主要对发生凌汛的成因和影响进行了分析,并利用黄河防凌经验论述了水库防凌的作用、机理及合理的运用方式.