黄河下游河道泥沙存贮-释放及其临界条件

确定了黄河下游河道处于泥沙存贮-释放临界状态的水沙临界条件。当场次洪水平均含沙量小于31.68 kg/m³,或者来自中游多沙粗沙区场次洪水来沙量小于4 543×10⁴ t,下游河道将由泥沙存贮状态变为泥沙释放状态。当河口镇以上清水区径流占场次洪水总径流量比率大于0.70时,也会由泥沙存贮状态变为泥沙释放状态。场次洪水泥沙输移比随洪水平均流量的增到而增大,流量为4 000 m³/s(相当于平滩流量)时达到峰值,此后有所减少。这表明,平滩流量时泥沙存贮最少,低于平滩流量和高于平滩流量时泥沙存贮均增大。     

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。     

长江宜昌-武汉河段泥沙年冲淤量对水沙变化的响应

运用泥沙收支平衡 (Sediment budget) 的概念确定长江中游宜昌-武汉河段的泥沙冲淤量,并运用数理统计方法,研究了泥沙冲淤过程对水沙变化的响应。研究表明,所研究河段的输沙具有“多来多排”的特性,在平均的意义上,年输入沙量为年输出沙量的1.1345倍,由此求得总净来沙中有11.85%淤积在河道中。河段出口输出沙量随时间而增大,大致在1980年达到峰值,然后再减小。1980年以前河段出口输出沙量的增大,与3口分沙减少 (等价于河段净来沙增多) 和下荆江人工裁弯 (使河道输沙能力增大,因而可以将更多的泥沙输送到河段出口以下) 有关,1980年以后的减少,则与宜昌站来沙量的显著减少有关。建立了1980~1997年间宜昌-汉口#河段年冲淤量与宜昌站年来沙量之间的回归方程,通过该方程估算出使宜昌-汉口河段不淤的宜昌站临界来沙量为3亿t/a。为了定量评价宜昌站的来水量和来沙量以及3口分水比和分沙比、宜昌站洪峰流量的变化对于河段冲淤量的相对贡献,我们以1980~1997年和1955~1997年两个时间系列的数据分别建立了多元回归方程。1980~1997年间的方程表明,宜昌站的来水量和来沙量以及3口分水比和分沙比、宜昌站洪峰流量的变化对宜昌-汉口河段年冲淤量的贡献率分别为6.23%、31.56%、25.77%、32.71%和3.73%。     

近60年黄河水沙变化过程及其对三角洲的影响

为了了解黄河水沙变化过程及其对三角洲的影响,本文运用统计学方法对利津站1950-2007年的水沙数据以及流域人类活动引起的减水减沙数据进行了分析,结果表明:1950-2007年黄河人海水沙量明显减少,且年际波动比较剧烈.人类活动的影响是人海水沙量减少的主要原因.1950.2005年,水土保持年均减水减沙量分别为20.2亿m3和3.41亿t;工农业年均引水引沙量分别为251.64亿m3和2.42亿t;干流库区拦沙量,三门峡水库1960-2007年年均淤积1.45亿m3,小浪底水库1997-2007年年均淤积2.398亿m3.相比于花园口站的水沙量,下游河道以淤积为主,人海水沙量减少;以冲刷为主,人海水沙毋增加.当不同时期人海总水沙量比为0.0257 t/m3左右时,河口附近岸线延伸,三角洲面积增加.但近来年入海水沙量的急剧减少,特别是黄河口清8出汉以后,整个黄河三角洲由淤积转变为侵蚀,冲淤状态发生逆转的时间约在1997年.     

长江河口悬浮泥沙的混合过程

根据准同步观测的悬浮泥沙及表层沉积物粒度、流速、含沙量资料, 分析了长江口及临近海域悬浮泥沙在河口的混合过程。长江河口-陆架系统悬浮泥沙中值粒径呈现“细-粗-细”的变化规律, 河口上段悬浮泥沙中值粒径为8.9 μm, 拦门沙海域为10.5 μm, 陆架区为4.5 μm, 北支为9.9 μm, 杭州湾口为5.6 μm, 泥沙类型为粘土质粉砂。河口上段和陆架区悬浮泥沙与表层沉积物的垂向混合作用较弱, 拦门沙区域二者发生强烈的混合和交换, 悬浮泥沙在由长江河口向陆架系统输移过程中仅有表层泥沙保留了流域输入的泥沙粒度特征。长江口悬浮泥沙中值粒径与含沙量呈良好的正相关关系, 水流的剪切作用是引起拦门沙海域泥沙再悬浮、近底高含沙量和悬浮泥沙粒径增加的主要原因, 悬浮泥沙粒径和含沙量的增加主要由粉砂组分的增加引起。2007 年长江河口区范围内悬浮泥沙中值粒径比2003 年普遍减小11％, 含沙量比2003 年减小22%, 河口上段含沙量对流域来沙减少的响应最为敏感, 而拦门沙区的泥沙粒径对流域来沙减少的响应最敏感。在长江流域来沙量减少的背景下, 河口拦门沙区域仍能维持较高的含沙量, 主要缘于河口系统内部的供沙     

三峡水库修建前长江宜昌-武汉段泥沙输移比及其影响因子

运用泥沙收支平衡(Sediment budget)的概念确定长江中游宜昌-武汉河段的泥沙输移比,并运用数理统计方法,研究了1955～1997年间河道泥沙输移比对水沙变化的响应.从总体上看,河道泥沙输移比有较显著的增大趋势.输移比的变化可分为4个阶段:1955～1962年为快速增大;1963～1975年亦为增大,但增速减慢;1976～1979年为迅速减小;1980～1997年为较快增大.在分析了若干水沙指标对河道泥沙输移比的影响的基础上,建立了宜昌-汉口河段泥沙输移比与宜昌站的来水量和来沙量以及3口分水比和分沙比、宜昌站洪峰流量之间的多元回归方程.1980～1997年间的方程表明,宜昌站来水量越多、3口分流比越小,宜昌一汉口河段泥沙输移比越大;宜昌站来沙量越少,3口分沙比越大,泥沙输移比越大;宜昌站洪水流量越大,泥沙输移比越小.     

黄河口不同粒度泥沙沉积与扩散分析

本文采集和收集大量黄河三角洲沉积物剖面和钻孔泥沙粒度资料以及黄河口来沙粒度组成数据,定量研究了黄河口泥沙的沉积与扩散特征.结果 显示黄河口来沙以粉砂为主,黏土次之,砂最少,年均中值粒径无长期变化趋势.黄河三角洲平原相泥沙与来沙的黏土、粉砂和砂含量无显著差异;前缘相泥沙比来沙的黏土含量较低,砂含量较高;前三角洲相泥沙比来...     

黄河河口泥沙扩散规律分析——以钓口河流路为例

分析黄河口钓口河亚三角洲不同时期泥沙沉积速率和水沙条件变化,发现来沙输沙率是影响黄河三角洲沉积速率的主要因素,随输沙率增加三角洲泥沙沉积速率增大.来水流量和来沙粒度组成变化对沉积速率的影响不明显.还发现来水含沙量与三角洲泥沙淤积占来沙的比例(沉积比)之间为双值关系,在某一含沙量时沉积比达最大值.对比显示,在河口河道畅通,沙嘴突出时期,三角洲泥沙沉积比反而比河口改道初期大,意味着集中水流入海可能降低海流带走泥沙的比例.另外,根据前三角洲的地形测量资料分析发现,进入远海的泥沙随距离增加呈指数递减.对黄河口这些独特的泥沙扩散规律发生机理进行了深入分析.     

无定河流域的人工沉积汇及其 对泥沙输移比的影响

依据1956~1996年的资料,计算出了无定河流域历年的人工沉积汇、侵蚀量、泥沙输移比,进行了时间序列分析,并运用回归分析方法,建立了统计关系,揭示了无定河流域人工沉积汇对泥沙输移比的影响。研究表明,无定河流域侵蚀量和产沙量有明显的减小趋势;人工沉积汇先是增大,达到峰值后再减小;泥沙输移比先减小而后增大。这说明,无定河泥沙输移比的时间变化趋势,主要受人工沉积汇的控制。建立的多元回归方程表明,坝地面积增大对流域泥沙输移比减小的贡献最大;地表径流系数减小对流域泥沙输移比减小的贡献居第二位;在3个降水因子中,最大30日降水的贡献最大,汛期降水次之,最大1日降水再次之。在坡面措施和沟道措施中,沟道措施对流域泥沙输移比减小的影响要大于坡面措施。     

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。     

黄河河口镇至龙门区间水沙变化及发展趋势

本文分析了近十几年米黄河河口镇至龙门区间水沙变化特征,探讨了引起变化的原因,对今后发展趋势作了预测.     

废黄河沉积记录中来自不同河流物质的信息——基于重矿物与地球化学元素分析

在全新世时间尺度内,沉积记录主要受控于沉积物供给、输运和堆积过程等因素。对废黄河沉积记录的深入分析可以反演黄河南流夺淮过程中沉积物的“源”-“汇”关系。基于废黄河故道沉积记录中重矿物和地球化学元素特征,并结合与现代黄河沉积物的对比,揭示废黄河沉积记录中物质来源的信息。结果表明,废黄河故道沉积物中重矿物平均含量为0.19%,种类多达15余种,以稳定矿物为主,不同矿物的时空变化差异较大。废黄河故道泥质和砂质沉积物中,地球化学元素表现出明显的时空变化规律,随深度递增元素含量可分为降低、稳定和增加趋势。对比现代黄河沉积物,发现废黄河故道沉积物中稳定和极稳定矿物相对含量较高,泥质沉积物中更多地富集Zn,Ni,Al,Ba,Cu,Li,K等元素。这一差异性反映出其它不同河流物质补给而产生的影响,淮河沉积物中重矿物和地球化学元素的研究为该论断提供了佐证。     

黄河中下游水沙变化趋势

本文论述由于黄河上游清水区水资源的优先开发,中上游地区工农业用水的增长,而黄河中游地区的水土保持和支流治理的减沙作用不甚明显,龙羊峡水库投入运用后,汛期进入河口镇的水量大幅度减少,使汛期进入黄河下游的基流减小含沙量增加,高含沙洪水出现的机会增多.面临水少沙多的不利情况,应加强宽浅河道的改造及利用窄深河道输送高含沙水流的研究.     

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。     

Diagnostic experiments for transport mechanisms of suspended sediment discharged from the Yellow River in the Bohai Sea

Five diagnostic experiments with a 3D baroclinic hydrodynamic and sediment transport model ECOMSED in couple with the third generation wave model SWAN and the Grant–Madsen bottom boundary layer model driven by the monthly sediment load of the Yellow River, were conducted to separately diagnose effects of different hydrodynamic factors on transport of suspended sediment discharged from the Yellow River in the Bohai Sea. Both transport and spatio-temporal distribution of suspended sediment concentration in the Bohai Sea were numerially simulated. It could be concluded that suspended sediment discharged from the Yellow River cannot be delivered in long distance under the condition of tidal current. Almost all of sediments from the Yellow River are deposited outside the delta under the condition of wind-driven current, and only very small of them are transported faraway. On the basis of wind forcing, sediments from the Yellow River are mainly transported north-northwestward, and others which are first delivered to the Laizhou Bay are continuously moved northward. An obvious 3D structure characteristic of sediment transport is produced in the wind-driven and tide-induced residual circulation condition. Transport patterns at all layers are generally consistent with circulation structure, but there is apparent deviation between the depth-averaged sediment flux and the circulation structure. The phase of temporal variation of sediment concentration is consistent with that of the bottom shear stress, both of which are proved to have a ten-day cycle in wave and current condition.     

黄河入海泥沙悬移输送机制的控制试验(英文)

Five diagnostic experiments with a 3D baroclinic hydrodynamic and sediment transport model ECOMSED in couple with the third generation wave model SWAN and the Grant-Madsen bottom boundary layer model driven by the monthly sediment load of the Yellow River, were conducted to separately diagnose effects of different hydrodynamic factors on transport of suspended sediment discharged from the Yellow River in the Bohai Sea. Both transport and spatio-temporal distribution of suspended sediment concentration in the Bohai Sea were numerially simulated. It could be concluded that suspended sediment discharged from the Yellow River cannot be delivered in long distance under the condition of tidal current. Almost all of sediments from the Yellow River are deposited outside the delta under the condition of wind-driven current, and only very small of them are transported faraway. On the basis of wind forcing, sediments from the Yellow River are mainly transported north-northwestward, and others which are first delivered to the Laizhou Bay are continuously moved northward. An obvious 3D structure characteristic of sediment transport is produced in the wind-driven and tide-induced residual circulation condition. Transport patterns at all layers are generally consistent with circulation structure, but there is apparent deviation between the depth-averaged sediment flux and the circulation structure. The phase of temporal variation of sediment concentration is consistent with that of the bottom shear stress, both of which are proved to have a ten-day cycle in wave and current condition.     

A Sediment Budget of The Lower Yellow River, China, Over The Period from 1855 to 1968

This study investigates the sediment fluxes through the Yellow River sediment routing system, which are among the largest in the world, by constructing a sediment budget of the system over the period from 1855 to 1968. The framework of the sediment budget includes four functional units with the upper and middle reaches of the river as the sediment source and its lower reaches, its delta, and the deep sea as the sediment sinks. Sediment yield from the source and amounts of deposition in the lower Yellow River and the modern Yellow River delta were estimated for completing the sediment budget. The sediment budget produced for the period from 1855 to 1968 was characterized by a sediment input of 1.837 × 10¹¹ tonnes and a distribution of the sediment between the lower Yellow River, the delta, and the deep sea of 64%, 33%, and 3%, respectively. The details of the sediment budget show that the importance of sedimentation in the lower Yellow River changed greatly with variations in the condition of the dykes and other human activities. A comparison of the sediment budgets of the delta for different timescales shows that the proportion of sediment dispersed to the deep sea decreases as the timescale over which the sediment fluxes are investigated increases.     

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。     

黄河宁蒙段河道粗细双组分泥沙分选沉积特征

黄河宁蒙段河道淤积严重,阐明近源粗泥沙和远源细泥沙分选沉积规律对于河道淤积治理有重要意义。本研究基于120根河道钻孔泥沙样品,通过粒径分布和元素矿物组成,分析了河道>0.05 mm、>0.08 mm和>0.1 mm粗泥沙沿河分选沉积变化特征,并定量评估了近源粗泥沙和远源细泥沙沉积对于河道泥沙淤积的贡献。结果表明：黄河宁蒙段河道淤积的主要是来源于近源沙漠及其下伏砒砂岩区>0.08 mm的粗泥沙,而来源于上游黄土区<0.05 mm的细泥沙主要沉积在河道滩地,对河道淤积的贡献小于30%。因此,风水复合侵蚀引起的沿黄沙漠和下伏砒砂岩粗泥沙入黄是黄河宁蒙沙漠河段河道淤积的根源,也是该河段“悬河”的治理重点。