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。     

黄河下游泛区洪水经济损失敏感度分析

本文给出一种计算洪水经济损失敏感系数的方法,并据以计算黄河下游泛区32个县市的洪水经济损失敏感系数,将之分为5个敏感级别,为黄河决口抗洪救灾,也为进一步研究洪水经济损失提供一种方法。     

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。     

黄河下游地区堌堆遗址时空分布特征及其与黄河洪水关系

通过对考古资料和古文献的查询、总结,阐释了黄河下游地区堌堆遗址的形成及其时空分布特征,利用地理学和统计学的方法,分析了该地区堌堆遗址分布与黄河洪水之间的关系。研究表明,堌堆遗址时间分布为大汶口文化、龙山文化、岳石文化、商周与汉时期,且主要分布在龙山文化时期,可能反映了古人类向黄河下游迁移及洪水相对频发的情势;汉代以后由于国家和黄河两岸居民抵御黄河洪水的策略转为筑堤,且此后一段时期黄河长期安流,致使堌堆被逐渐废弃。堌堆遗址空间分布为鲁西南,豫东北地区,位于历史时期黄河频繁改道与泛滥的重点区域,这些地区地势较低,容易发生洪水泛滥事件。研究认为黄河洪水是影响堌堆遗址分布的主要因素,洪水的出现迫使人类避往高处,而生活在平原地区的居民主要采取加高居住地的策略避洪,从而形成了堌堆—今日的堌堆遗址。     

黄河内蒙古不同河型段对洪水过程的响应特征

黄河内蒙古河段的河道淤积近年来有所加重,一些人寄望于人造洪峰冲沙来降低河床。本文根据典型年份的最大洪水的流量—水位过程线变化特征,揭示黄河内蒙古不同河型段对这些洪水的响应机制,得出黄河内蒙古河段洪水的流量—水位过程线类型有线形、顺时针环线、逆时针环线3类单一关系和线形+逆时针环线、逆时针环线+线形、"8"字形+线形、嵌套状逆时针环线以及交叉线形5类复合关系。这些关系总体上可以反映洪水过程中河床是侵蚀还是沉积、何时侵蚀何时沉积、以及冲淤是否具有反复性。黄河内蒙古冲积性河段的河道对同一次洪水过程的响应沿程表现出分化现象,其中辫状河段以河床侵蚀下降为特征,弯曲河段以河床明显沉积升高为特征,而顺直河段以少量沉积或冲淤平衡为特征。不同河型段的河道对洪水的响应趋势与洪水动能的沿程减小相适应,洪峰含沙量沿程减小是该趋势的具体体现。人造洪峰冲沙难以逆转上述淤积趋势,对防治洪灾帮助有限。     

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。     

黄河游荡河段河床形态调整对洪水过程的响应

以黄河流域1950～1985年200余场洪水资料为基础，并增加了最近的实验资料，分析了黄河下游游荡河段不同含沙量沙水过程中河床形态的调整过程，结果表明，由洪水过程所导致的河床形态变化是相当剧烈的。且与含沙量密切相关，表现出非线性的变化规律，当含沙量较小时，随含沙量的增大，洪水后河床宽深比增大，当含沙量增大到一定程度后再增大时，宽深比随含沙量的增大而减小，这一结果为修正Schumm关于河床形态变化的定性预测关系提供了新的依据。     

黄河源区草地农牧化对气候环境影响的数值模拟

 利用中尺度数值模式MM5,设计了一个控制试验和一个敏感性试验。模拟分析黄河源区草地农牧化对局地气候环境的影响,得到一些初步结论:在全球增暖的大背景下源区草地农牧化引起源区平均气温和地表温度升高,平均日较差增大;源区农牧区降水以增加为主,周围地区以减少为主;源区空气湿度、土壤湿度明显减小;地表径流增加,地下径流减小,增加的降水大部分随地表径流流失;农牧区感热通量增加,潜热通量减小,有效通量增加。源区植被改变对气候环境的影响状况不同于其他地区。     

山区流域暴雨洪水的数值模拟

基于中尺度天气研究预报模式WRF和流域水文模型对我国夏季山区的暴雨洪水进行模拟研究。首先,结合新安江水文模型和TOPMODEL自主研发了一个动态结合地面地下产流计算的新水文模型XXT,并选取成熟的天气研究预报模式(WRF)的模拟结果作为XXT的输入进行洪水模拟。其中WRF模拟采取3重区域嵌套模拟再现了2007和2008年夏季山东南部沂沭泗河流域的3次暴雨过程。模拟结果表明,WRF对暴雨的时空分布有较好的模拟与预测能力,模拟结果与观测一致性较好,逐时降水过程较观测更为连续,峰值有一定差异,总量略有偏大。WRF模拟的逐时站点表层土壤湿度与自动站观测的变化趋势一致,峰值偏大,空间分布与降水有着较好的响应关系。总格点径流深的计算结果同样与降水对应得较好,基本能重现出暴雨-径流过程的时空变化特征。其后,利用收集的实测降水资料率定XXT的模型参数,进而将WRF模拟的降水和潜在蒸散发输入到XXT进行流域出口洪水流量的模拟,其中2008年的模拟结果取得了0.91的效率系数,而2007年2次个例由于偏高的降水,使得洪峰流量较观测有偏大,但与观测的时间相关系数高达为0.89和0.91。研究对于山区暴雨洪水的预报预警和防汛决策具有一定的参考价值。     

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.     

唐至北宋黄河下游水患加剧的人文背景分析

作者应用水患频率 5年滑动平均数法 ,分析了唐、五代至北宋 5 10年的黄河下游水患发展过程。认为 :唐初水患较轻 ,但以后逐步加剧 ,至晚唐已相当严重 ;五代、北宋则几乎年年决溢 ,且灾情远较前代为重。作者又分析比较了两汉、唐至北宋黄河中游及河口镇至龙门间农业人口的变迁 ,发现农业人口的增减与下游水患的增减并不同步。而党项等游牧民族在鄂尔多斯及黄土高原北部的传统放牧活动 ,才是土壤荒漠化和下游水患加剧的根本原因     

开封市黄河滩区土地资源规避洪水风险的安全利用

基于ArcGIS与ERDAS遥感影像制图软件,利用2007年SPOT2.5m分辨率遥感影像,结合实地调查,详细编绘了开封市段黄河河道边界、开封段黄河滩区土地资源的利用现状。采用1992~2007年最大洪峰时期的TM影像与沿河水文站点的观测资料,提取1992~2007年7个典型日期的河道行洪边缘线,与本底数据叠加,编制了开封段不同常遇洪水流量下滩区淹没范围。按照黄河下游二维水沙数学模型,采用2004年汛后河道大断面资料,计算生成不同流量级大洪水在滩区的可能淹没范围图(淹没区边界)。在此基础上,结合土地资源管理与河道行洪安全性的要求,总结当前黄河下游滩区利用开发的现状与存在问题,制订土地安全利用规避洪险的原则,规划土地安全利用分区,分为临河风险缓冲带、近河宜耕地带、相对稳定利用带(中风险带)和稳定利用带。提出了黄河滩区土地资源合理安全利用的对策。     

黄河大堤与下游黄河申报世界遗产刍议

黄河大堤与下游黄河符合《保护世界文化和自然遗产公约》中对世界遗产的定义以及相关的标准,应该可以作为文化与自然双重遗产申报列入《世界遗产名录》。如果申报成功,将能提高我国人民对黄河大堤与下游黄河的认识和自豪感,有利于世界人民对黄河大堤与下游黄河的全面了解和对中国文化的深入理解,从而更能加强对黄河大堤与下游黄河的保护。至今没有人提出这个问题,可能是因为存在一些需要解除的思想束缚。我国一向重视治黄的问题,黄河大堤受到精心的保护,对黄河问题的研究也成绩卓著,这些对申报都十分有利。当前,非常需要有关方面进行认真的讨论,以取得共识,决定是否需要立即开展这一工作。     

基于无人机遥感的黄河下游河南段河滩地植物群落多样性研究

周期性的农业活动和水沙变化已经显著改变了黄河下游河滩地的植物群落结构,快速、准确地获取河滩地的植物群落多样性信息,可以为黄河流域生态保护和恢复提供参考依据.以位于河南省新乡市原阳县朱贵村南部的黄河下游河滩地的植物群落为研究对象,采用最大似然、人工神经网络、面向对象和随机森林分类方法,利用无人机多光谱遥感影像数据,对河滩...     

塔里木河干流上游洪水演进规律分析与数值模拟

塔里木河流域的水文特性在过去几十年内发生了深刻变化,源流的年径流总体增加,而干流发生量级洪水的频次与洪峰流量也有显著增长,干流防洪压力不断增长。通过从洪水传播时间、削峰率、耗水率三个方面对塔里木河干流上游（肖夹克-英巴扎）分河段展开系统分析,揭示了干流上游洪水传播的一般规律;在此基础上构建了一维水沙演进的数学模型,模型通过2010年洪水验证后,模拟了2017年干流洪水演进过程,模拟结果精度较高,显示了该数学模型的合理性和广阔的应用前景。研究成果不但从科学上揭示了中亚代表性内陆多沙河流的洪水特性,对于塔里木河干流的防洪管理与洪水资源化利用也有重要意义。     

1961-2010年长江中下游地区农业洪涝灾害时空变化

为揭示长江中下游地区农业洪涝灾害的发生、分布及时空演变特征,基于1961-2010年研究区内426个气象站点的逐日降水数据,以湖北省单站洪涝等级标准为初始指标,对该指标临界值在-50~100 mm范围内进行同步增减,结合该区7省（市）的洪涝历史灾情记载和农业洪涝受灾面积,采用逐步剔除的方法筛选指标,构建分省农业洪涝等级指标并验证指标的合理性,分析该区近50年农业洪涝灾害的时空变化。结果表明：① 近50年长江中下游地区的农业洪涝灾害发生总体呈增加的趋势,但不同区域和不同年代际差异明显;② 20世纪60年代至80年代农业洪涝发生次数相对平稳,90年代洪涝明显增多,21世纪初洪涝又相对减少;③ 区域农业洪涝灾害明显呈现出江南多、江北少的分布特征。农业洪涝多发区主要集中在江西中北部、江汉平原、浙江沿海,以及安徽、江西和浙江三省交界地带。     

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。