黄河下游游荡性河道小水致灾研究

20世纪80年代中期以来,黄河下游游荡性河道的洪水灾害是在下游水量明显减少、洪峰流量也不断减小的情况下发生的。即使是水量比较小的普通洪水,也能造成下游滩区大面积受淹、控导工程决口、桥梁被冲毁、房屋倒塌等严重灾害。小水致灾的形成机理主要是:河道游荡,引发“横河、斜河”;小水淤积,河床抬高,行洪能力下降;人与河床争地,造成滩区阻塞。     

黄河下游河道治理及滩区问题研究

从防灾观点出发, 从河道的水动力学特性入手, 研究决定黄河下游河道水动力学特性的因素, 找到河道水 动力学特性和影响因子之间的关系。在此基础上, 从水流运动和泥沙输移之间的关系出发, 分析黄河下游河道的泥 沙运动特性, 对于黄河下游河道的演化特性作了探讨, 对于治理黄河提出了建议。和黄河下游河道紧密联系的下游 滩区问题, 不仅仅是一个自然科学的问题, 而且是和社会、经济、环境、资源等问题相关的一个综合性问题, 本文从 可持续发展的角度出发, 给出了解决滩区问题的建议。     

基于遥感和GIS技术的河南省黄河滩区耕地后备资源调查研究

寻找和开发利用耕地后备资源是落实国家耕地占补平衡制度的重要措施.基于遥感和GIS技术,对河南省黄河滩区滩涂的类型、面积和分布现状等进行遥感调查和统计分析,按照行洪安全标准和当地农业生产实际,得出黄河滩涂中老滩的宜耕区适合作为黄河滩区耕地后备资源的重要结论,为合理开发利用黄河滩涂资源提供决策依据.     

基于数值模拟的黄河下游 不同情景溃堤洪水特性

通过研究黄河下游地区的溃堤洪水特性,为防洪减灾工作提供科学依据。本文以黄河下游地区的DEM,1958、1982、1996年典型历史洪水和2000年土地利用数据为模型初始输入,分4个模拟情景,依据黄河溃堤水流的特性,利用二维非恒定流模型对黄河下游不同位置决口情景下的洪水演进特性进行模拟,结果表明:洪水在演进过程中都会侵夺沿途河流行洪,进入下游后洪水会顺河归槽;在同一河段,同一年型洪水北岸不同位置溃口情景所淹没的面积大于南岸对应位置的淹没面积;黄河两岸洪泛区地理位置的差异,使两岸的洪灾程度具有区域差异;水深且流速大的洪水淹没主流区面积相对较小,水浅且流速小的非主流区面积相对较大。     

2013年松花江与嫩江交汇段洪水遥感监测

2013年夏季,东北地区降雨频繁,松花江、嫩江、黑龙江等江河水位暴涨,遭遇继1998年以来最为严重洪水灾害。应用遥感和地理信息系统技术,利用中国环境与灾害监测预报小卫星(简称HJ-1卫星)和Landsat 8卫星影像(HJ-1卫星影像可以弥补Landsat 8卫星重访周期较长、在洪水发生期间可用影像较少的缺陷),对松花江和嫩江交汇段水情进行实时监测,构建洪水监测遥感影像集;利用两种影像确定不同时相的洪水淹没范围,掌握洪水发展的过程,对淹没区的灾情进行快速评估。遥感监测结果表明,2013年6月17日至7月26日,洪水主要使主河道展宽,镇赉县局部河漫滩和低洼地被洪水淹没;7月26日至8月20日,洪水主要淹没了河漫滩和低洼地;8月20至9月8日,河流总体变化不大。截至9月8日,松花江、嫩江交汇段淹没面积为1 170.2 km2,其中吉林省境内的淹没面积为622.58 km2,黑龙江省境内的淹没面积为547.62 km2;淹没的土地覆盖类型以耕地和沼泽为主,其淹没面积分别为759.58 km2和348.25 km2,两者面积共占总淹没面积的94.67%;居住地淹没较为严重的为杜尔伯特蒙古族自治县和肇源县,两县淹没面积分别为0.43 km2和0.30 km2,其中,杜尔伯特他拉哈镇安平村、肇源县四合村受洪灾较重。     

黄河中下游泥沙通量变化规律

根据黄河中下游多个主要水文控制站50多年的实测资料,利用水文学、泥沙运动力学、河床演变学和经验统计相结合的分析方法,分析黄河中下游泥沙通量的变化规律。结果表明,黄河中下游泥沙通量递减的同时泥沙粒径变细,人为因素影响巨大;中下游泥沙通量变化具有阶段性、季节性和自相关性。黄河下游河道泥沙冲刷与淤积均具有上段变化大、下段变化小的特点,这是由河道下游上宽下窄、上陡下缓特征决定的;下游河道输沙能力影响因子中,河道水量尤其是汛期水量起主要作用。     

乌兰布和沙漠风沙入黄影响因子变化特征

乌兰布和沙漠是黄河上游内蒙古河段风沙的主要来源区,风沙入黄影响因子的变化会直接改变入黄风沙量,并进而对黄河水沙输移以及河床演变产生一定影响。依据野外调查和遥感影像,对河道边界条件、土地利用状况、沙漠所在区域风力条件和沙尘暴特征等风沙入黄影响因子进行了研究,揭示了其变化特征和趋势。结果表明：乌兰布和沙漠沿黄边界已发生很大变化,沿黄区域已修建一定规模的大堤,重新界定了河道范围,流动沙丘临河段长度较20世纪80年代大大减少,半固定沙丘多分布在距河道较远的地方,中间已被农田、村庄和开发地阻隔;沙漠所在区域年均风速及年最大风速总体上呈下降趋势,其中年均风速自20世纪50年代至今降低了1~1.3 m·s^-1,年最大风速较20世纪90年代初期降低6~10 m·s^-1;风力条件的变化导致了沙尘暴发生频率的降低,进而使得入黄风沙量减少,其影响周期与气候变化的周期有关。     

黄河下游2300年以来沉积速率的变化

采用沉积学方法提取沉积速率的记录,利用历史文献研究的方法提取气候与人类活动变化的信息,对黄河下游2300年以来的沉积速率的变化及其与气候、植被及人类活动的关系进行了研究,揭示黄河流域地貌系统对气候变化及人类活动所导致的土地覆被、土地利用方式变化的响应过程。研究表明,黄河流域地貌系统中的下游沉积带对于中游侵蚀带的响应是灵敏的,流域植被和土地利用方式的变化,是导致下游河道沉积加速的主导因素;这种变化主要取决于人类活动,同时与气候的变化也有一定关系。在沉积加速的过程中,公元7世纪至10世纪以及18世纪中叶以来,表现为两个突变时期。     

黄河小北干流洪水倒灌渭河风险评估及其影响

黄河洪水倒灌渭河的风险评估是渭河下游防洪工作的基础。通过历史资料对比和遥感影像分析,对渭河下游洪水倒灌风险度进行差值计算并划分风险等级,得到结论:①黄河洪水越大则倒灌并溯源淤积渭河的范围越大;②高风险区集中于大荔县东部和潼关、华阴、华县、渭南及临潼的渭河沿岸区域,较高风险区位于大荔县东北部和渭南、临潼交界处的渭河北岸区域;③河口西进与洪水倒灌互为因果,加剧"小流量、高水位、大灾情";④降低倒灌风险必须实现全流域综合规划、协调降低潼关高程。     

渭河陕西段流域洪水淹没状况拟合研究

以渭河陕西段流域为研究区,利用2001年至2018年的水文和气象观测数据,计算出该流域十年一遇、五十年一遇和百年一遇降水量的致洪面雨量,采用水文动力学方法和分布函数,利用地理信息系统技术,拟合出该流域被十年一遇、五十年一遇和百年一遇降水量导致的洪水的淹没深度、淹没范围和淹没面积。研究结果表明,十年一遇降水量导致的洪水淹没的极高风险区(洪水淹没深度大于2.0 m)分布在渭河干流宝鸡段下游、沣河、泾河、石川河下游和渭河下游南山支流流域,其面积为42.92 km~2;五十年一遇降水量导致的洪水淹没的极高风险区分布在泾河干流、千河下游、渭河干流宝鸡段、沣河、石川河下游、北洛河下游及渭河下游南山支流流域,其面积为115.95 km~2;百年一遇降水量导致的洪水淹没的极高风险区集中分布在渭河干流宝鸡段、沣河、泾河干流、石川河、北洛河下游和渭河下游南山支流流域,其面积为183.27 km~2。     

黄河流域环境对水资源开发承受力的思考

根据黄河1919－1999年系列水沙资料，系统分析了其下游水沙变化时空过程，揭示了其发生断流原因及由此引发的环境问题，模拟了不同历史时期水情条件下环境用水需求量，并对如何提高黄河水资源开发承受能力，如何满足其环境用水提出看法。     

基于数值模拟的黄河下游不同情景溃堤洪水特性

The lower Yellow River still faces the threat of flood due to the unusual precipitation caused by global environmental change, river channel sedimentation, hidden danger in the dike and unfavorable river regime of ＂hanging river＂. According to the characteristics of the dike-break flood of the Yellow River, this paper has simulated, in six different scenarios, the dike-break flood routing by inputting the terrain data, typical historical flood data and land use data of study area to two-dimensional unsteady flow model. The results show that： firstly, the routing process of flood will occupy other rivers on the way and return to the rivers after reaching the lower reaches; secondly, in the same river reach, flood inundating area of north band is bigger than that at corresponding location of south bank under the same historical flood; thirdly, it is different in the degree of flood inundation in different regions due to different geographical locations in flood plain; fourthly, the area of mainstream where flood is deep and flow velocity is quick is relatively smaller, but the area of non-mainstream, where flood is shallow and flow velocity is slow, is relatively big; and finally, the possible influenced area of the dike-break flood is 141,948 km^2.     

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0.05 mm的细颗粒泥沙在2 000 m³·s^-1左右的流量下就能输移通过,在2 000～2 400 m³·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0.05 mm的泥沙输移的效果不好。     

地理空间区位与开封兴衰变迁研究

在开封自南宋以来的变迁历程中,因中原地区地理空间区位形势所造成的频繁战患直接导致开封城市的破坏与衰落,更重要的是开封在黄河泛滥区中所处的地理中心位置,不仅使开封周边地区土壤严重沙化,而且还在堰塞其水运河道的同时,也使其失去了成为现代铁路交通枢纽的机会。区域环境因素发生的重要改变导致中原地区区域政治中心在建国初从开封迁离,而改革开放以后随着经济自由流动程度的加强,更多的发展资源向邻近的郑州集聚,也造成开封经济发展的弱势。但随着国家及河南省政府利用开封地理空间区位形势所实施的"郑汴一体化"等当代发展策略的介入,开封将改变长期以来形成的下降趋势而实现复兴与发展。     

黄河下游不同洪水情景决溢风险评价

本文提出黄河下游悬河决溢风险的影响因素应当包含水沙运动、区域地壳稳定性、河势演变和堤防稳定性4个方面,并据此建立了指标体系和基于GIS技术的多层次模糊综合评判模型,对不同洪水情景下黄河下游的决溢风险进行了评价。结果表明:(1)决溢风险随着洪水量的增大而增高;(2)决溢风险随河型的沿程变化而降低;(3)决溢风险较大的河段集中在游荡型河段,游荡型河段南岸风险高于北岸;(4)弯曲型河段北岸决溢风险高于南岸;这些结论能够应用于黄河下游河道的治理与防汛抗洪的实践。研究表明:本研究的评价指标体系和方法,能够用于解决黄河下游的决溢风险问题; GIS空间分析技术能够量化不同空间位置的决溢风险,客观地反映不同空间位置决溢风险的差别,对于指导防洪和河道治理的实践具有重要的现实意义。     

两汉时期黄河水患与中游土地利用之关系

对史料重新进行了综合分析和解读,结合现代水文、地貌、土壤侵蚀的观测研究成果,就两汉黄河下游水患和中游土地利用方式的环境后果,提出了新的观点：(1)《后汉书》有关水患的记载简单笼统,但对伊洛河洪灾记载相对详细。当时伊洛河曾多次发生大水,甚至发生淹及洛阳城门和皇家园林的特大洪水,这些洪水涌入黄河干流同样可能导致下游水患;(2)自AD11河决魏郡后,一直到AD69王景治河的58年间,下游既未堵塞决口也未大规模治理,洪水来时任由泛滥。显然《后汉书》中没有具体记载是有意或无意漏记;(3) 对史籍中东汉大水、水出等记载逐年逐次排查,发现东汉水患频率高于西汉,灾情也更为严重。王景新河仅使下游安定了36年而非过去认为的800年或83年;(4) 东汉时期中游农耕人口比西汉减少近3/4,而河口镇至龙门间农耕人口减少九成以上,同时迁入大量游牧民族。原始游牧对天然植被破坏极大,是造成东汉黄河下游水患加剧的主要原因。     

The characteristics of dike-break flood in different scenarios of the lower Yellow River based on numerical simulations

The lower Yellow River still faces the threat of flood due to the unusual precipita-tion caused by global environmental change, river channel sedimentation, hidden danger in the dike and unfavorable river regime of “hanging river”. According to the characteristics of the dike-break flood of the Yellow River, this paper has simulated, in six different scenarios, the dike-break flood routing by inputting the terrain data, typical historical flood data and land use data of study area to two-dimensional unsteady flow model. The results show that: firstly, the routing process of flood will occupy other rivers on the way and return to the rivers after reaching the lower reaches; secondly, in the same river reach, flood inundating area of north band is bigger than that at corresponding location of south bank under the same historical flood; thirdly, it is different in the degree of flood inundation in different regions due to different geographical locations in flood plain; fourthly, the area of mainstream where flood is deep and flow velocity is quick is relatively smaller, but the area of non-mainstream, where flood is shallow and flow velocity is slow, is relatively big; and finally, the possible influenced area of the dike-break flood is 141,948 km2.     

黄河下游生态需水量及其估算

通过分析黄河下游1958－2000年实测生态可用水，探讨生态需水量内涵，根据黄河特殊性及黄河生态需水量的研究现状，将维持和保护河流功能的黄河下游生态水量分为污期输运水量和非汛期生态基流量，在平滩流量输运能力最强的前提下，估算黄河下游汛期输运水量为80－120亿m^3，根据实测资料估算作为黄河下游水量控制断面花园口水文站和作为河口地区水量控制断面利津水文站的非汛期生态基分别为80－100亿m^3和50－60亿m^3，同时指出对黄河下游水沙调控和黄河流域水资源“准市场”的形成，是黄河下游生态需水量实现的保证。     

黄河中游马莲河历史与现代洪痕沉积与水文学研究

通过对马莲河流域深入调查研究,在马莲河下游峡谷峭壁发现了一组4个显著的洪痕。洪痕沉积物分析看出,马莲河洪水悬移质泥沙以粉沙为主,粘粒和沙粒含量都较低,磁化率值也很低。将这些数据与流域内马家原剖面黄土土壤的的分析结果对比,可知马莲河现代洪痕沉积物是暴雨洪水对于流域内黄土和土壤侵蚀、搬运沉积形成。采用面积－比降法对该组洪痕所记录的4次洪水事件进行了洪峰流量恢复计算。表明高于常水位3.3 m、5.5 m、6.7 m洪痕洪峰流量分别为1 170m³/s、4 060 m³/s、5 690 m³/s。它们与雨落坪水文站观测2005、2003、1977年的洪水洪峰流量值相当,误差小于5 %。最高洪痕高出常水位10～12 m,计算恢复其洪峰流量为13 980 m³/s,洪水发生年代为1841年（清代道光21年）。这些研究结果对于马莲河流域的防洪减灾、水利水电工程设计和水土流失防治具有重要科学意义。