黄河下游游荡段过流能力调整对水沙条件与断面形态的响应

河道过流能力与主槽形态有关,而主槽形态又取决于上游水沙条件,分析过流能力与这两者之间的关系对研究黄河下游游荡段河床演变规律有重要意义。从典型断面和河段平均两个尺度,定量分析了黄河下游游荡段1986-2015年平滩流量与水沙条件(来沙系数和水流冲刷强度)及汛前主槽形态(河相系数)之间的响应关系。结果表明:①1986年至小浪底水库运行前,游荡段淤积严重,主槽萎缩,河道过流能力急剧下降,自小浪底水库运行后,游荡段发生强烈冲刷,其断面持续趋向窄深,过流能力逐年恢复;②建立了断面和河段平滩流量与水沙条件及河相系数的幂函数关系,二者相关系数均在0.5以上,但河段尺度相比于断面尺度的相关系数至少可提高17%;③河段平滩流量与前5年汛期平均水流冲刷强度及河相系数的相关系数接近0.94,相应计算公式能较好地反映平滩流量的变化过程,为分析其他河段平滩流量的变化提供了参考方法。     

黄河下游游荡段过流能力调整对水沙条件与断面形态的响应

河道过流能力与主槽形态有关，而主槽形态又取决于上游水沙条件，分析过流能力与这两者之间的关系对研究黄河下游游荡段河床演变规律有重要意义。从典型断面和河段平均两个尺度，定量分析了黄河下游游荡段1986—2015年平滩流量与水沙条件（来沙系数和水流冲刷强度）及汛前主槽形态（河相系数）之间的响应关系。结果表明：① 1986年至小浪底水库运行前，游荡段淤积严重，主槽萎缩，河道过流能力急剧下降，自小浪底水库运行后，游荡段发生强烈冲刷，其断面持续趋向窄深，过流能力逐年恢复；②建立了断面和河段平滩流量与水沙条件及河相系数的幂函数关系，二者相关系数均在0.5以上，但河段尺度相比于断面尺度的相关系数至少可提高17%；③河段平滩流量与前5年汛期平均水流冲刷强度及河相系数的相关系数接近0.94，相应计算公式能较好地反映平滩流量的变化过程，为分析其他河段平滩流量的变化提供了参考方法。     

黄河口尾闾段河床形态调整及过流能力变化

为全面描述黄河口尾闾段的河床形态调整及过流能力变化,采用河段平均的计算方法,确定了尾闾段(利津—西河口)1990—2016年汛后断面及河段尺度的平滩特征参数,分析河段平滩河槽形态调整特点、河段平滩流量变化过程及其与累积河床冲淤量的关系。结果表明:近30年来黄河尾闾段的河床形态调整过程较为复杂,河相系数在1990—2003年呈振荡式升高,2003年以后持续减小,说明断面形态朝窄深方向发展;平滩流量变化与河段冲淤过程密切相关,淤积时平滩流量减小,反之则增大;建立这些河段平滩特征参数与利津站前4年汛期平均水流冲刷强度的幂函数关系,且相关系数均大于0.8,说明黄河口尾闾段河床形态调整及过流能力变化能较好地响应利津站水沙条件的改变。     

小浪底水库运用后黄河下游游荡段主槽摆动特点

天然冲积河流主槽摆动具有复杂的时空变化性,分析其摆动特点对研究黄河下游游荡段河床演变规律具有重要意义。以1999—2016年黄河下游游荡段汛后卫星遥感影像与实测28个淤积断面地形资料为基础,计算了断面及河段尺度的主槽摆动宽度及强度,确定了小浪底水库运用后游荡段的主槽摆动特点,并定量分析了影响游荡段主槽摆动强度的主要因素。计算结果表明:游荡段主槽摆动方向具有往复性,主槽摆动宽度呈现中段大、上下两段小的特点;小浪底水库运行后,游荡段主槽摆动宽度及强度呈逐渐减小趋势,多年平均值分别为188 m/a和0.16;上游来水来沙条件是影响主槽摆动强度的主要因素,河床边界条件(滩槽高差、河床组成等)是次要因素;建立了游荡段主槽摆动强度与前3年平均水流冲刷强度的幂函数关系,相关系数良好。     

近30年黄河下游河道深泓线摆动特点

冲积河流深泓摆动具有复杂的时空变化特点,其摆动特点对于研究黄河下游河势变化及河床演变规律具有重要意义。以1986-2015年黄河下游91个淤积断面汛后实测地形资料为基础,计算下游断面及河段尺度的深泓摆动宽度及强度,分析近30年来黄河下游各河段的深泓摆动特点,并探讨游荡段深泓摆动强度的主要影响因素。结果表明:深泓摆动方向具有往复性,各断面深泓摆动宽度呈现上段大、中下段小的特点;小浪底水库运行后下游深泓摆动宽度大大降低,游荡段、过渡段和弯曲段年均深泓摆动宽度较水库运行前分别减小了47%、37%和41%;河床边界条件（滩槽高差、河床组成等）对游荡段深泓摆动强度有一定影响,但上游来水来沙条件是主要影响因素;建立了游荡段深泓摆动强度与该河段前4年平均水流冲刷强度的幂函数关系,并对经验公式进行了验证。     

冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例

为研究冲积性河流造床机理,基于能量耗散原理分析河床调整与水沙过程（变异特性）间的关系十分必要。以黄河游荡型河段为例,利用实测资料分析和平面二维水沙数值模拟方法,进行了各种洪水泥沙条件下河流冲淤规律的探讨。研究发现平滩面积、河相系数与径流泥沙特征值间存在的关联性映射出冲积性河流能量关系中的制约机制;不同洪水泥沙过程的河床冲刷强度变化具有阶段性,主槽累积刷槽效应与洪水泥沙过程有密切响应关系;高效输沙的洪水过程通过塑造最适宜的河床断面形态,能实现最佳输沙效率与主槽的最大冲刷。在不同漫滩洪水条件中,综合系数Φ最大时的洪水过程具有最大累积刷槽效应,因此对应流量可作为黄河下游漫滩洪水的调控指标。     

近期黄河下游游荡段滩岸崩退过程及特点

小浪底水库运行后,黄河下游游荡段河床冲刷剧烈,滩岸崩退过程较为显著。估算典型断面的滩岸崩退过程,不仅有助于全面掌握该河段的河床演变规律,同时也能为河道整治及规划等提供相关参数。以1999—2013年游荡段典型断面(水文断面及淤积断面)汛后实测地形资料为基础,确定了这些断面平滩河宽的调整过程,发现多年平均崩退速率最大达215 m/a;分析了影响滩岸崩退过程的不同因素,发现滩岸土体组成及力学特性、滩槽高差等因素虽对崩退过程有一定影响,但来水来沙条件是主要影响因素;分别建立了游荡段水文断面及淤积断面滩岸累计崩退宽度与前期5年平均汛期水流冲刷强度之间的经验关系,相关系数都在0.85以上。公式计算值与实测值吻合较好,可用来估算游荡段典型断面滩岸的崩退过程。     

黄河下游游荡河段河床演变对河道整治的响应

为预测黄河下游游荡性河道大规模整治后对河床演变的作用,基于河流动力学理论,通过物理模型试验的方法,以黄河下游游荡性河道典型河段为对象,研究了河床过程对河道整治的复杂响应关系。研究结果表明,河槽横断面形态的调整与人工边界约束程度、流量变差及含沙量变差有关;只要整治工程体系平面布设合理,整治工程量达到一定规模后,通过河道整治,可使河槽横断面形态趋于窄深方向发展,促使游荡型河道向限制性弯曲型河道转化,同时,河道泄洪输沙能力有所提高;河道整治后,不同河段的比降调整不会平行进行。     

小浪底水库运用对黄河下游河道水流阻力的影响

小浪底水库运用后，黄河下游河床冲刷粗化严重、水流阻力变化十分明显。为定量描述小浪底水库运用对水流阻力的影响，基于黄河下游水文站流速、河宽、床沙粒径、曼宁系数等实测数据分析，结合床面形态控制数理论及实测床面形态资料，建立了包含床面形态因子的动床阻力计算公式，计算精度得到了黄河下游水文站1 508组实测数据的验证。分析计算表明：黄河下游床沙粒径上段粗、下段细的特征更加突出，高村以上游荡型河段沙垄发育、动床阻力增加明显；高村以下河段，河床冲刷粗化程度明显减少，动床阻力变化相对较小，但河槽断面趋于窄深，洪水期岸壁阻力增大明显。小浪底水库运用促进了黄河下游床面形态的发育，增大了各河段的水流阻力。     

黄河下游不同河段分组悬沙输移对河床冲淤的影响

小浪底水库运行后, 坝下游分组悬沙输移特点发生改变, 不同河段冲淤过程有所差别。基于1999—2018年坝下游实测水沙资料及固定淤积断面地形数据, 分析汛期分组悬沙输移的沿程调整特点, 建立分组悬沙输移及河床边界条件双重影响下不同河段河床累计冲淤量的计算关系。分析结果表明: ①汛期各组沙输沙率远小于蓄水前, 且中沙输沙率降幅最大, 在各水文断面平均降幅为85%;沿程上细沙输沙率基本不恢复, 而中沙和粗沙恢复距离分别到利津及艾山。②坝下游河床持续冲刷, 各河段河床组成均发生不同程度的粗化; 在拦沙后期(2007—2018年), 游荡段和过渡段床沙中细沙和中沙占比不足5%, 对悬沙几乎无补给作用, 而弯曲段床沙对中沙仍有一定的补给能力。③下游各河段以冲刷下切为主, 但调整幅度不同, 故对水流的约束能力有所差异。建立了各河段累计冲淤量与前期河相系数及进口断面分组来沙系数的经验关系, 并采用2019年下游水沙数据对公式进行了初步验证, 公式能合理反映断面形态与分组悬沙输移对河床累计冲淤过程的影响。     

黄河下游辫状、弯曲和顺直河段间沉积动力特征比较

黄河下游沿程出现了辫状、弯曲和顺直河型段,河道平面形态的差异势必受到不同的沉积动力特征的制约。本研究根据对收集到的有关实测资料的统计和计算,对可以表征河道沉积动力特征的相关指标进行了量化分析,发现不同河型段间的沉积动力特征存在明显差别。河道比降在辫状河段最大,介于0.2‰~0.14‰之间;弯曲河段的次之,介于0.14‰~0.10‰之间;顺直河段的小于0.10‰。平滩流量时的流速在辫状河段的较大,不同年份间的变幅较大;弯曲河段的次之,不同年份间的变幅较小;顺直河段的最小,不同年份间的变幅不大,并向下游显著减小。单位河长能耗率在辫状河段最大,弯曲河段次之,顺直河段的最小,其间的比值为2.31∶〖KG-*2〗1.35∶1。单位面积能耗率在辫状河段最小,弯曲河段最大,顺直河段次之,其间的比值为0.52∶〖KG-*2〗1.18∶〖KG-*2〗1。河床沉积物粒度较细,并普遍缺失推移质组分,中值粒度在辫状河段、弯曲河段和顺直河段分别为3.0、3.2、3.67;河床沉积物的分选性也依次变好。受制于上述相关沉积动力特性,河床沉积速率在不同河型段有明显差别:中大流量时,辫状河段的最小,弯曲河段的最大,顺直河段的次之;在小流量时,三个河型段的河床沉积速率非常接近,但沿程略有减小。另外,辫状河段河床沉积速率明显依赖于流量的变化,且随流量的增大而明显减小。     

黄河下游游荡河段清水冲刷时期河床调整的复杂响应现象

以1960～1962年三门峡水库下泄清水时期定位观测资料为基础,研究了清水冲刷条件下黄河下游河床调整过程。结果表明,由于河床边界条件的不同,游荡段的上段(铁谢-桃花峪)和下段(桃花峪-辛寨)的河床调整过程表现出明显的差异,由此可以划分两种不同的调整方式和复杂响应类型:河岸抗冲性强、河床组成物质较粗的河段,河床调整及其中的复杂响应主要与水力参数有关;河岸抗冲性弱、河床物质组成较细的河段,河床调整中的复杂响应主要与河床形态有关。研究所得结论,可为预测小浪底水库建成后黄河下游河床演变趋势提供参考。     

黄河下游河型的特性及成因探讨

黄河下游具有辫状河流、弯曲河流和微弯顺直河流3种河型，从横断面上可见，辫状河段的河道变化最频繁且最不稳定，微弯顺直河段最稳定；而弯曲河段明显向上游延伸，随着输沙量在各河段的阶段性变化，冲淤 状况在各河段也表现出阶段性，但加积升高是各河段发展的总趋势，从河相关系可见，弯曲河段和微弯顺直河段基本相似，但和辫状河段有着本质的区别。辫状河段的演变主要受到中上游来水来沙等自然因素的综合影响，但其更大范围的摆动仍然受到人为作用的影响；弯曲河段是河流自动调整的必然结果，两岸河堤对它的形成及向上游的延伸具有促进作用，但对它侧向迁移的特性具有较大的限制作用；而微弯顺直河段是人力强迫下河流局部调整的产物。     

鄂尔多斯盆地延长组长9油层组三角洲砂岩沉积特征

通过钻井、录井、测井及岩心等资料的综合分析,识别出辫状河三角洲和曲流河三角洲是鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长9油层组主要的三角洲沉积相类型。辫状河三角洲分布于盆地西部,辫状分流河道和辫状水下分流河道发育砂岩,砂岩中主要发育冲刷面、槽状交错层理、板状交错层理和平行层理等,以向上变细的正粒序为主,砂岩粒度概率曲线主要为两段式或三段式。曲流河三角洲分布于盆地东部,陆上分流河道、水下分流河道和河口坝发育砂岩,砂岩中主要发育冲刷面、槽状交错层理、板状交错层理、平行层理和砂纹层理等,以向上变细的正粒序为主,也可见向上变粗的逆粒序,砂岩粒度概率曲线主要为两段式或三段式,可见四段式。进一步的对比分析表明,盆地内长9油层组辫状分流河道、辫状水下分流河道和陆上分流河道中砂体最发育,水下分流河道和河口坝砂体次之。     

藕节辫状河发育和演变过程的试验研究

利用室内概化模型试验,研究了"藕节"辫状河的发育和演变过程。从初始顺直小河开始,以黄河花园口水文站枯水期和洪水期流量为背景,概化试验入口水沙条件,成功塑造了具有典型藕节的辫状小河。模型小河的试验发现:① 原顺直河道交错边滩的发育对辫状河道"藕节"的形成起到关键作用;② 结合自然河流和试验小河,"藕节"河段形态特征系数I与河道稳定性参数θ呈较好的非线性关联性,说明辫状河道除了沙粒阻力和床面形态阻力,也可以采取断面形态一收一放的"河势形态阻力"方式消耗,制衡部分水流能量;③ 流量过程是控制河段形态特征的决定因素之一,大洪水不仅破坏了原交错边滩的特点,也使"藕节"形态遭到破坏;但在中小流量下,河段保持了较好的"藕节"驻点、"藕身"收放的特点。本研究对黄河下游收放相间的"藕节"河段防洪起到借鉴作用。     

鄂尔多斯伊克昭盟晚古生代沉积环境与岩相古地理

依据露头、岩心、测井及地震等资料并运用层序地层学分析及基准面旋回分析等手段,对本区地层进行了小层划分与对比,首次将地层划分到岩性段。在此基础上,将研究区置于构造及其控制的海侵[CD*1/2]海退旋回背景下,运用比较沉积学理论,总结出本区晚古生代发育有潮坪、扇三角洲、浅水三角洲、冲积扇、辫状河和曲流河6种沉积体系及一系列亚微相;提出9种构成储集砂体的重要成因类型,并阐述了其形成条件、发育特征和识别标志。对不同时期岩相古地理研究表明,本区处于伊克昭盟隆起南坡,在北高南低及西陡东缓的古地形控制下,北或北北东向水系继承性发育,西部以形成扇三角洲（太原组）和冲积扇（山西组-上石盒子组）沉积为主,而东部则以形成浅水三角洲（太原组）、辫状河（下石盒子组）、曲流河（山西组、上石盒子组）沉积为主。