黄河下游河道输沙功能的时间变化及其原因

以输出某一河道的泥沙总量与进入这一河道的泥沙量之比来定义河道输沙功能,以此为指标研究了黄河下游输沙功能的时间变化。研究表明,近50年来黄河下游河道输沙功能表现出随时间而减小的明显趋势。在总的减小趋势中,由于水库运用方式与下游水沙组合的不同,河道输沙功能指标具有明显的差异,可以划分为6个阶段。1986¹997年,由于降水偏少,且人类大量引水,黄河下游进入连续枯水的水文系列,河道萎缩,输沙功能迅速降低,此时段中输沙功能指标的时段平均值为0.62,为有水沙记录以来最低的时期。对于黄河下游输沙功能指标与流域因子和河道特性因子的时间变化系列进行了比较,以揭示输沙功能减小的原因。结果表明,黄河下游河道输沙功能指标与流域平均年降水量、兰州站和三门峡站汛期径流占年径流百分比、游荡段典型断面平滩水位下断面面积、花园口站和高村站水面比降等因子有同步减小的关系,并随流域水土保持面积、人类引水量及其占天然径流量比率的增大而增大,说明这些因子的变化导致了黄河下游输沙功能的减弱。     

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。     

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。     

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。     

长江干流河道对流域输沙的调节作用

利用长江干流和主要支流上测站1956~2004年的输沙量资料,对干流未测区域的来沙进行了估计。根据泥沙平衡 (Sediment budget) 概念,对长江干流河道的冲淤对来水来沙的响应以及对入海泥沙的影响进行研究发现,长江干流屏山至大通河道平均淤积速率为88.58×10⁶ t/a,河道淤积占总的来沙量及大通站输沙量比例分别为14%与21%。由于河道淤积,大通站输沙量减少了17.5%。总体来说上游淤积较轻,宜昌至汉口区间淤积严重,汉口至大通区间为微冲。长江干流的河道冲淤与流域总的来沙具有显著的相关关系,但各段河道的冲淤对流域来沙的响应各不一样。上游的冲淤与流域的径流量和来沙量均没有很好的相关性,宜昌-汉口段河道冲淤的变化与宜昌站的来沙具有显著的相关性;影响汉口-大通间河道的冲淤变化的主要因素是流域的来水量,河道的冲淤与大通站径流量的存在显著的负相关关系。三峡水库蓄水后整个长江干流的冲淤形势发生了根本的变化。三峡水库的蓄水运用有效地减轻了洞庭湖的泥沙淤积,同时也降低了洞庭湖的对长江干流泥沙的调节作用;长江上游干流河道淤积增强,中下游河道出现冲刷,但不同的河段表现不一;中下游河道冲刷量小于预测值,三峡水库的蓄水运用直接导致了长江入海泥沙的减少。     

黄河入海泥沙输运及沉积过程的数值模拟

以利津站代表的黄河入海径流和泥沙数据驱动ECOMSED模型,对黄河入海泥沙悬移输运过程的逐月时空变化、输送通量以及海底沉积效应进行了数值模拟实验。分析结果表明,在忽略再悬浮作用条件下,黄河入海泥沙的输运扩散过程具有明显的季节变化规律,且这种变化具有年际相似性。黄河泥沙入渤海后总体朝向辽东湾西侧海岸扩散,而主要沉降区域是黄河口附近,且随着距离的增大,沉积通量迅速降低。模拟沉积速率一般在0.5~0.1 mm/年左右,与实际调查结果非常接近。海底地形等高线向渤海海盆西部、渤海湾南部,以及渤海海峡方向突出,也反映了泥沙通量的输送方向。从黄河入海泥沙悬移扩散过程的季节变化特征及其海底沉积效应来看,渤海海域泥沙悬移输运过程受潮汐动力、余流和和底层流场等因子的制约。除了黄河河口地区以外,各月悬浮泥沙高浓度区基本一致,集中分布在潮流能量最强的海域,潮流水平动能的大小与悬沙浓度大小分布基本一致。泥沙悬移输运方向与模拟获得的渤海三维风驱-潮致Lagrange余流的方向具有明显的相关关系,泥沙扩散的方向和强度明显受余流方向和强度的控制。     

长江中下游河道冲淤与河床自动调整作用分析

根据实测河道测图资料及水沙资料，首次利用断面地形法和输沙平衡法较全面地系统地计算分析了长江中下游河道泥沙的冲淤变化及其分布规律，计算结果表明宜昌－大通段呈冲槽、淤滩、淤汊特征；同时剖析和验证了长江中下游河床具有较强的自动调整作用。     

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。     

描述黄河中下游河道横断面形态的新指标

描述河流横断面的窄深程度,无非是用来衡量它对过流能力和输沙能力的影响大小,及其在河流地貌方面的时空上的调整变化。回顾总结了以往描述横断面形态的常用指标,包括河相系数、宽深比,或湿周与平均水深的比值,指出这几种指标在描述黄河中下游河道时所存在的共同缺点:(1)缺乏物理意义;(2)不能真正代表断面的窄深程度;(3)明显的夸大了宽浅和窄深断面的差别。从表称流量的概念出发,作者认为,应该使用具有明确物理意义的等面积的表称流速来描述断面形态。如果用表称流速来衡量黄河下游河南和山东河道的断面形态的差别,就会发现,断面形态的不同,其对过流能力的影响不过1:2,远不象河相系数和宽深比所描述的达到1:6甚至1:11那样的悬殊程度;黄河下游河道主槽“多来多排”的主要影响因素是表称流速。     

澜沧江水资源系统变化与大湄公河次区域合作的关联分析

针对澜沧江-湄公河水资源系统变化的跨境影响这一受到国际社会,特别是下游国关注的问题,结合流域各国水需求及区域性协定之规定,对比分析澜沧江大坝建设后对径流的影响,发现：（1）年出境水量呈小幅增长趋势,总体上有利于下游水资源利用;（2）个别年份枯季出境水量明显减少的主要原因是降水少和个别电站运行失误所致,电站本质上不会对下游用水和生态产生实质性危害;（3）出境水量变化主要对下游中上段产生明显影响,越往下游影响力越小;（4）出境水质稳定。建议：尽早制定流域综合规划和国际水分配方案;合理调整水库运行方案,避免出境水量或水位的大幅变化,减少跨境负面影响,维护区域合作。     

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。     

黄河流域产水产沙、输移和沉积系统的划分

根据Schumm提出的河流系统的理论对黄河流域地貌系统进行了划分。结果表明 ,整个黄河流域地貌系统可以很明确地分为产水产沙系统、输移系统和沉积系统 ,其模式与Schumm的理想流域模式非常吻合 ,同时又表现出其特殊性。以河口镇为界 ,黄河流域上游和中下游两部分分别具有对应的产水系统、产沙系统和河道输移系统 ,各子系统处于动态变化过程中 ,存在一种强耦合关系 ,这种特点主要是由黄河流域的历史发育过程决定的。     

黄河上中游产水产沙系统与下游河道沉积系统的耦合关系

本文在黄河为例，动用数理统计方法，研究了河流流域系统中产水产沙子系统与河道沉积子系统之间的关系，得到了描述这种耦合关系的多元回归模型。运用这一模型，可以定量回答来自上中游不同来源区的泥沙，各有多大比例淤在下游河道中的问题。     

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。     

基于小波多尺度变换的渭河水沙演变规律研究

关中平原地区是推动陕西省经济社会发展的引擎,其生产总值占陕西省的70%以上,但是水资源短缺、时空分布不均、河流含沙量高等问题严重制约其经济社会的发展。运用小波变换、滑动t检验、累积距平以及Yamamoto、Mann-Kendall等方法系统分析了1935-2011年渭河水沙序列演变规律。研究结果显示：77 a间除20世纪70年代、80年代外,其它年代渭河华县站水沙变化波动下降的匹配趋势均一致,其中径流量减流速度大于输沙量减沙速度;渭河水沙序列周期变化不一,径流量变化的主周期依次为38 a、14 a、4 a,输沙量变化的主周期依次为15 a、49 a、43 a、4 a;除输沙量49 a变化周期外,其他水沙变化周期大致相近;由于渭河输沙量变化所受气候及人类活动的影响远较径流量复杂,加之水沙异源,所以渭河华县站输沙量周期变化及突变点分布情况比径流量变化复杂,且其第一主周期变化呈现独特的变化态势。     

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...     

黄河三角洲造陆过程中的陆域水沙临界条件研究

黄河三角洲发育是河口区河流动力及陆域物质通量与海洋动力及海域物质通量相互作用的产物 ,三角洲造陆速率取决于上述两方面的对比关系。当上述两方面处于平衡时 ,三角洲造陆处于临界状态 ,即净造陆速率为零 ,与之相联系的入海泥沙量和径流量可视为黄河三角洲造陆过程的临界水沙条件。运用经验统计方法估算出 :当入海年沙量Qs为 2 78亿t/a、入海年水量Qw为 76 7亿m3时 ,或者当关系式 3 1934Qs+ 0 0 85 6Qw=17 94得到满足时 ,黄河三角洲造陆过程处于临界平衡状态。在黄河流域的环境管理中 ,应将上述两项临界值作为约束条件。黄河流域生态用水量的内涵应予以扩展 ,维持三角洲造陆平衡所必须的入海径流量 ,应作为黄河流域的生态用水量。