风沙对黄河内蒙古河段河道泥沙淤积的影响

通过对黄河内蒙古河段河道淤积泥沙打钻采样,以及黄河沿岸及支流产沙地层采样分析对比,暴雨、洪水等分析追踪河道淤积泥沙源地表明,黄河内蒙古河段河道泥沙淤积主要来源于乌兰布和沙漠及十大孔兑(沟谷)的库布齐沙漠和丘陵沟壑梁地。通过输沙平衡法计算该河段河道泥沙淤积量得知,1954-2000年该河段淤积泥沙总量约20.11亿t,其中大于0.1mm的粗沙为15.57亿t,占总量的77.424%;小于0.1mm的泥沙约4.54亿t,占总量的22.57%。风成沙入黄淤积量是:乌兰布和沙漠6.0552亿t;库布齐沙漠5.8499亿t;二者约占大于0.1mm粗泥沙总量的76.46%。     

大型水库运行下内蒙古河道泥沙侵蚀淤积过程

 通过1954—2000年黄河泥沙资料分析,黄河内蒙古河段侵蚀淤积过程对上游水库运行的响应主要表现为:①盐锅峡和三盛公首先将黄河输沙能力由7.33 kg·m-3降为6.27 kg·m-3, 使内蒙古河道由自然淤积状态转变为侵蚀下切状态,小于0.1 mm泥沙侵蚀速率高于大于0.1 mm泥沙淤积速率,河道发生粗化现象;②）刘家峡和青铜峡水库将黄河输沙能力降为3.91 kg·m-3,促使黄河河道中大于0.01 mm泥沙淤积速率大于小于0.01 mm泥沙侵蚀速率,使内蒙古河道发生粗化淤积现象;③龙羊峡水库将黄河输沙能力进一步降为 3.48 kg·m-3,加剧黄河内蒙古河道淤积现象, 大于0.01 mm泥沙和小于0.01 mm泥沙均呈现出淤积状态,淤积速度与黄河上游无水库运作时的自然状态相似。     

利用人造洪水冲刷黄河内蒙古淤积河道的可能性分析

为了探讨利用人造洪水冲刷黄河内蒙古河段泥沙的可能性,建立了计算黄河三湖河口与头道拐站次洪水输沙量非线性模型。通过洪水计算获得了该河段各级洪水冲刷河道泥沙的最大冲沙量、最优冲沙历时以及相应冲沙效率。计算结果表明：黄河宁蒙段的淤积是河流在特殊的自然地理环境中受水流堆积作用形成的,用龙、刘两库联合调度水量形成的人造洪水冲刷河道淤积泥沙是目前可以采取的清淤手段之一,但耗水量较大,冲刷效果还有待于进一步的检验。     

风蚀水蚀共同作用下沙漠河流泥沙级配特征

以水蚀风蚀区内蒙古河段重要入黄支流西柳沟为研究对象,通过对西柳沟流域产沙地层及河流水文站悬移质泥沙采样分析和激光粒度仪测定,对研究区河道纵向、横向断面沉积的泥沙级配特征进行了分析,揭示了流域沉积泥沙粒径分布变化规律。结果表明：西柳沟流域沉积泥沙的中数粒径从上游丘陵沟壑区到下游农田区逐渐减小;河流右岸泥沙粒径较大,左岸泥沙粒径相对较小,河床泥沙粒径介于二者之间;流域沉积泥沙粒径主要分布在0.125~0.5 mm,而流域出口水文站悬移质泥沙粒径72.5%在0.025 mm以下,说明西柳沟进入黄河干流的泥沙主要为细泥沙。     

黄河宁蒙河段粗泥沙重矿物特征及其指示意义

近年来,黄河上游宁夏-内蒙古河段（简称宁蒙河段）河道淤积日益严重,辨识该河段的粗泥沙来源已成为该河段开发与治理的前提。重矿物耐磨蚀、稳定性强,能较多地保留其母岩的特征,因此常被用于物源示踪分析。对黄河宁蒙河段河道27个样品点的粗泥沙重矿物特征进行分析研究,表明该河段粗泥沙重矿物以性质不稳定的角闪石、较稳定的绿帘石、赤褐铁矿为主,稳定矿物除刚玉、钛铁矿外,锆石、金红石、黄铁矿、电气石含量极少。稳定系数法计算结果表明在河东沙地河段、乌兰布和沙漠河段以及十大孔兑河段之间稳定系数最低,几乎接近于0,说明在这3个地区河道粗泥沙源于附近沙源不同形式的汇入。本研究区ZTR指数极低,平均只有0.0071,说明黄河宁蒙河段泥沙重矿物成熟度低,淤积的泥沙并未经过长途的搬运堆积,而是来自当地沙源的汇入。相关系数法给出了3种不同性质的矿物组合类型,分别指示了不同的母岩类型和物源环境。     

黄河下游泥沙淤积的经验统计关系

以黄河下游历年实测水文泥沙资料为基础,运用多元回归分析方法,建立了下游河道淤积量与淤积强度的经验统计关系。揭示了不同粒径组泥沙的来量和它们在全沙中所占的比率对下游河道淤积特征的影响。同时,研究了高含沙洪水及清水基流对下游河道淤积的影响。     

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。     

黄河中游支流悬移质粒度与含沙量、流量间的复杂关系

本文以黄河中游若干支流为例,研究了宽变幅水沙两相流河流悬移质泥沙的粒度特征。结果表明,宽变幅水沙两相流河流的悬移质泥沙粒度特征与含沙量、流量之间具有复杂的关系。就同一站点而言,随着含沙量和流量的增大,大于0.05mm的粗颗粒泥沙的百分比迅速减小,并达到最小值;当含沙量和流量进一步增大时,其百分比又迅速增大,表现出明显的双值关系。对于小于0.01mm细泥沙而言,情形正好相反。黄河中游不同的支流之间,悬移质泥沙粒度特征与年均含沙量的关系也是复杂的。这些变化图形可以用非高含沙水流与高含沙水流不同的物理力学行为来解释     

水沙条件对黄河下游河道输沙功能的影响

提出河道输沙功能指标F_s为进入某一河道的泥沙总量(干流与支流输入沙量之和)与输出这一河道的泥沙量之比。河道输沙功能与来水量和来沙量有密切关系,若来水减少,来沙增多,则河道输沙功能减弱。来沙中大于0.05 mm粗泥沙含量百分比与河道输沙功能指标成负相关。来沙系数、特别是粗泥沙的来沙系数,是决定黄河下游输沙功能的重要因子;来沙系数越大,则河道输沙功能指标越低。场次洪水的输沙功能指标随场次洪水最大含沙量的增大而降低,历年河道输沙功能指标随各年中高含沙水流频率的增高而降低。小浪底水库修建后,为我们通过调水调沙提高河道输沙功能提供可能。研究表明,场次洪水平均含沙量35 kg/m³,或场次洪水平均来沙系数为(0.015 kg·s)/m⁶,是在调水调沙中实现河道输沙功能优化的最优含沙量和最优来沙系数,平滩流量则是实现河道输沙功能最大化的最优流量级。     

长江口及其邻近海域粘性泥沙的数量与输移

长江口的粘性泥沙有89.6%以上来源于长江补给区,一部分来源于废黄河与黄海补给区。长江补给区的粘性泥沙的汇入百分数及其输沙量两者均为已知,据此计算出长江口粘性泥沙沉积量为4.554×10~7t/a,从长江口输向杭州湾与东海补给区的粘性泥沙输沙量为2.247×10~7t/a,废黄河与黄海补给区输向长江口的输沙量为2.730×10~7t/a。长江口粘性泥沙的数量同1915年与1963年实测地形图比较量算的数量为4.469X10~7t/a基本相符。     

黄河宁蒙段河道过流能力

宁蒙段河道过流能力过低是威胁黄河上游洪凌安全的关键因素,也是宁蒙河段水沙调控的重要影响因素。通过水位-流量关系曲线法确定了过流能力,对现状过流能力与历史过流能力进行对比分析,探讨了造成宁蒙河段河道过流能力过低的原因。结果显示：宁蒙河段自建站以来有剧烈的河床抬高和过流能力下降现象;宁蒙河段各断面的现状过流能力由5 200~6 200m³·s^-1降至1 500~2 200m³·s^-1,部分断面超过1 500m³·s^-1就会导致漫滩,过流能力大大降低。提出建设标准化堤防,提高宁蒙河段河道的过流能力;以标准化堤防为前提获得了宁蒙河段各断面的最大过流能力。     

风沙对黄河宁蒙河段的影响研究进展

黄河宁蒙河段穿越腾格里沙漠、河东沙地、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠,形成了沙漠包围河流的独特地貌景观.近50年来,由于气候变化和人类活动的影响,该河段水沙关系加剧恶化,河槽萎缩、加速形成"悬河",已引起国家高度重视和科技界的广泛关注.本文主要从风沙对河道的淤积、河道演变和高含沙洪水的影响3个方面阐述了风沙对黄河宁蒙河段的影...     

黄河宁蒙段沉积物地球化学元素组成及分布特征北大核心CSCD

黄河宁蒙段穿越腾格里沙漠、河东沙地、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠,风沙水沙交互强烈,形成典型的沙漠宽谷冲积河道。对黄河河道及周边沙源区沉积物进行了系统的采集、测定、分析工作。结果表明:宁蒙河段沉积物相对富集SiO_(2)、CaO、Al_(2)O_(3)、Ce、Zr、Hf和Nd,亏损K_(2)O、Na_(2)O、Rb、Zn、Ni和Sr。与周边沙源区对比,黄河宁夏段下河沿上游河道、清水河、腾格里沙漠和河东沙地沉积物均富集Co和Ti,亏损Sr、Ni、Hf和Y,且Hf、Ni、Y、Zn、MgO和CaO含量的变异系数较大。在内蒙古段,来自乌海上游河道、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠和十大孔兑的沉积物相对富集Co和Ti,亏损Hf,Ni和Y,其中Cr、Hf、Ni、Y、Zn和MgO的元素含量变异系数较大。黄河宁蒙河段沉积物化学元素空间分布特征具有明显的波动和差异性,主要受到岩性、气候和局地物源输入的影响。     

黄河上游沙漠宽谷河段水沙阈值与输沙特征

围绕黄河上游沙漠宽谷河段“多大流量能冲动多大含沙量的泥沙”、“不同流量能冲走多少泥沙”两个关键问题,对沙漠宽谷河段的水沙阈值展开深入研究。通过分析各断面历年水量、沙量变化过程,揭示了沙漠宽谷河段各区间河段的冲淤规律,得到不同区间河段、不同含沙量情况下的水沙阈值系列。基于水量平衡原理与输沙量平衡原理,分析各断面冲沙输沙流量、含沙量与输沙量之间的关系,建立场次洪水的河道输沙量计算模型,量化水量与沙量的转化效果。通过实例计算,不考虑沙漠宽谷河段水沙调控时,头道拐站的输沙量为0.124×10⁸ t,沙漠宽谷河段的冲刷量为0.0527×10⁸ t,考虑水沙调控时,输沙量增加近4倍。水沙调控显著改善了沙漠宽谷河道的水沙关系,冲刷了河槽,验证了水沙阈值及输沙量计算的准确性和可靠性。     

长江三峡水坝下游河道悬沙恢复和床沙补给机制

流域水库工程的修建,将改变坝下游原有的水沙输移过程,三峡水库蓄水作用对坝下游水沙输移的影响已初步显现。具体表现为：① 三峡水库坝下游洪水持续时间和流量被削减,下泄沙量大幅减少,沿程上输沙量虽得到一定恢复,但总量仍未超过蓄水前多年均值;② 2003-2014年d > 0.125 mm（粗）输沙量得到一定恢复,至监利站恢复程度最大,基本达到蓄水前均值,在恢复后其下游该组分泥沙冲淤特性与蓄水前一致,其中2008-2014年恢复程度弱于2003-2007年;③ 三峡水库蓄水后坝下游d < 0.125 mm（细）输沙量沿程上得到一定程度恢复,但总量仍小于蓄水前均值;④ 三峡水库蓄水后坝下游d > 0.125 mm泥沙输移量因河床补给作用,沿程上得到恢复,但补给量将不超过0.44亿t/y,主要受制于洪水持续时间及流量均值,而上游干流、河段间支流和湖泊分汇作用占次要地位,而d < 0.125 mm悬沙恢复受上游干流、区间支流和湖泊分汇及河床补给控制,因河床粗化使得床沙对细颗粒悬沙的补给作用减弱;⑤ 2003-2007年和2008-2014年两时段间宜昌至枝城、上荆江为粗细均冲,下荆江为淤粗冲细,汉口至大通河段为淤粗冲细,城陵矶至汉口河段2003-2007年为淤粗冲细,2008-2014年为粗细均冲,这一差异受控于螺山站洪水流量持续时间和量值。     

黄河下游泥沙输移数值模拟

本文从数学模型入手,探讨黄河下游在多年平均来水来沙条件下,泥沙输移与泥沙淤积的特性,得出黄河下游泥沙沿程淤积分布不均匀主要是由于粗沙、中沙沿程淤积不均匀造成的,如果使来沙减少42.6%,黄河下游可望达到冲淤平衡.     

黄河沙漠宽谷段水沙变化特征及驱动因素

根据定位观测、第一次全国水利普查、遥感影像解译的数据,利用MWP、双累计曲线、水土保持分析法、数学模拟等方法,分析了黄河上游水沙变化特征,评估了多元驱动因素对2000-2012年黄河下河沿-头道拐沙漠宽谷段水沙变化的贡献率。结果表明:与20世纪70年代以前的基准期相比,2000年以来径流量、输沙量同步减少,水沙关系也发生变化,单位径流量的输沙量明显减少;沙漠宽谷段径流量减幅沿程不断增加而输沙量减幅沿程变化不大,水沙年内分配较基准期发生倒置,来沙系数不断减小;灌区引水引沙、水土保持措施、水库拦沙、支流来水来沙、水库调蓄及河道冲淤是沙漠宽谷段水沙变化的主要影响因子;经济社会发展用水对沙漠宽谷段径流量减少的作用最大,贡献率为81%,其次是水库蓄泄量,占15%以上;水库拦沙对头道拐输沙量减少的贡献率最大,占41%,其次是支流水土保持措施,贡献率约占13%,入黄风沙减少的贡献率并不大,约为6%,而河道淤积量、灌区引沙量较基准期都是减少的,贡献率分别约为-41%和-8%;近10多年来降雨等自然因素对水沙变化的作用相对不大,起主要作用的是水库运用、水土保持、经济社会发展等人类活动因素。