将地貌学应用于黄河下游河道治理长远决策的建议

习近平总书记关于"保护黄河是事关中华民族伟大复兴的千秋大计"的论断,为黄河下游河道治理提出了崭新的课题——谋划千年治理蓝图.河流地貌学探究河流在天然和受人类干预情形下的演化规律,研究的时间尺度可达数千年,可为治河的长期决策提供支撑.通过简述河流地貌学的发展史、研究内容、学科特色及其关注的治河问题,以河道系统演化的复杂性...     

考虑滩地横比降漫滩水流二维流速解析解研究

黄河下游河道滩地横比降较大,大洪水时漫滩行洪,滩槽水沙交换剧烈,考虑滩地横比降的影响既符合实际又具有较强的理论意义。漫滩水流流速是研究河流横断面形态调整的重要水力参数,目前对其二维解析解的研究均未考虑滩地横比降的影响。在前人研究基础上,推导出考虑滩地横比降影响的漫滩水流运动方程,拟合无因次横向涡黏性系数计算公式,求解滩地垂线平均流速横向分布的解析解,并利用实测资料进行验证。验证结果表明该解析解可以用来计算滩地垂线平均流速横向分布。     

黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价模型及其应用

黄河下游宽滩区既是大洪水行洪滞洪沉沙的通道,又是滩区群众赖以生存和发展的家园,如何合理运用宽滩区是长期备受关注和争议的话题。本文在水沙统筹、空间统筹和时间统筹原则的指导下,建立了黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价指标体系,构建了基于Pareto最优解的黄河下游宽滩区滞洪沉沙功能与减灾效应二维评价模型,利用1958、1982、1992和1996年4场洪水实测资料,对该模型的合理性进行了验证。应用上述模型对黄河下游宽滩区不同运用方式的12组二维数学模型计算方案进行了评价,结果表明,洪水量级对减灾效应影响显著;相同洪水条件下设防护堤并控制闸门运用(有闸)或分区运用(5滩、10滩)方案能在滞洪沉沙功能和减灾效应之间取得更好的平衡,可作为未来滩区优化运用的决策参考。     

治黄的挑战和对策:来自欧美治河史的启示

回顾欧美典型大河的治河史,有助于治黄工作放眼长远、科学决策,也有助于找准当下需要关注的问题.分析莱茵河、密西西比河和科罗拉多河的治河史,显示欧美治河已走过筑坝渠化大开发、治污和生态保护三个阶段.作为先发国家,欧美治污成功的关键是科技创新推动流域实现高质量发展,但过度开发已给可持续发展留下难题.治黄事业要实现跨越式发展,...     

黄河下游韦滩河段畸形河势分析

黄河下游游荡型河道近年来长期处于小流量的过程,局部河段与中水整治工程布局存在不匹配现象,其突出表现为畸形河势的形成。这一现象不仅会造成滩区塌滩,而且随着畸形河道的发育,有可能形成横河、斜河等不利河势,造成主流直接对大堤顶冲的风险。2016年以来,随着下游汛期来水量的增加,原来存在的开仪—赵沟、裴峪—大玉兰、东安—桃花峪等畸形河势,已在自然水力条件下消除,河势逐步规顺,然而韦滩河段存在的畸形河势仍然存在。基于原型调研、模型试验等手段,对韦滩河段畸形河势的演化规律进行了系统分析。目前黄河下游水沙调度过程中最大洪峰流量一般为4 000 m~3/s左右,此水沙过程下该畸形河势难以自然消除,若要实现所需的水力条件,需要洪峰流量量级达到10 000 m~3/s。黄河下游水沙调度目标是保滩运用,针对该河段的畸形河势,建议采用人工切滩的方式,开展人工裁弯。     

黄河下游宽滩区洪涝灾害物理暴露量研究

利用ArcGIS空间分析技术,根据已经构建的黄河下游宽滩区洪涝灾害数据库,结合实体模型试验成果,分析黄河下游宽滩区无、有防护堤两种运用模式下的人口、GDP、粮食产量和固定资产等物理暴露量。结果表明:①未调控"58·7"洪水情景下无、有防护堤模式的淹没面积分别为841.88、667.54 km~2;调控"58·7"洪水情景下无、有防护堤模式的淹没面积分别为64.46、69.78 km~2。调控"58·7"洪水情景无防护堤模式下淹没范围集中于高村—孙口河段上半部习城滩到梁集滩,调控"58·7"洪水情景防护堤模式下淹没范围集中于高村—孙口河段下半部蔡楼滩到赵桥滩。②以2010年为基础年,未调控"58·7"洪水无防护堤模式和调控"58·7"洪水防护堤模式两种情景下,人口暴露量分别为55.65万人、6.44万人,GDP暴露量分别为29.31亿元、4.51亿元。总体来看,黄河下游宽滩区遭受大洪水时洪涝灾害的防御效果,调控洪水情景优于未调控洪水,有防护堤模式优于无防护堤模式。     

黄河泥沙资源利用的长远效应

黄河多沙给两岸人民带来了严重的洪水灾害,因此黄河的治理措施多基于泥沙的灾害性。随着经济社会发展对黄河水资源的需求日益增加,加之黄土高原地区特殊的地理地貌特征等因素,未来黄河仍将是一条少水多沙河流。经过长期的治黄实践,人们逐渐认识到黄河泥沙的资源属性,其在黄河防洪安全、放淤改土与生态重建、河口造陆及湿地水生态维持、建筑材料等方面具有巨大的利用潜力。研究发现,黄河下游的河道淤积泥沙主要来自少数几场高含沙洪水;水库在拦截黄河泥沙的同时,也对泥沙级配进行了自动分选,为泥沙分类利用创造了条件。利用水库拦减高含沙洪水,不仅可减少下游河道淤积和滩区淹没损失,还为泥沙资源的集中利用创造了前提条件,具有巨大的社会和经济效益;同时,树立充分发挥水库的拦沙作用与泥沙资源集中利用有机结合的新理念,不仅能使水库持续发挥其拦沙减淤效益,也将更彰显黄河泥沙资源集中利用的长远效应。为此,必须从政策和管理层面建立良性运行机制,加强舆论宣传,吸引社会资金和广大群众主动参与黄河泥沙资源利用工作,实现黄河的长治久安。     

小浪底水库对接时机与对接水位的库区调控效应

如何运用水库群联合调度发挥最大的排沙效益是水沙调控的关键技术难题。选择2023年汛前黄河调水调沙时期三门峡水库和小浪底水库联合调度运用为对象,分析两库不同对接时机与对接水位的小浪底水库进出库水沙过程,量化两库间不同对接时机与对接水位的水沙调控效应。三门峡水库自身蓄水量较小、调水能力有限,通过改变三门峡泄流出库时机,产生的小浪底库区冲刷效果差异较大。随着对接水位的降低,库区冲刷量逐渐增加。随着三门峡水库相对起泄时间的推迟,库区冲刷量呈现先增加后减少的趋势。     

基于遥感的黄河下游九堡至大张庄河段河势演变分析

黄河下游九堡至大张庄河段畸形河势严重威胁滩区安全。基于Landsat-8卫星遥感影像,采用修正归一化差异水体指数(MNDWI)对该河段近10 a河势进行提取并分析,结果表明:该方法可对水体进行自动化、智能化提取,实现对河势变化的实时追踪;经过10 a的自然调整,九堡至大张庄河段Ω形河势在汛期洪水的作用下已得到明显改善,河势基本归顺,工程间迎送流关系总体良好,但大张庄工程靠河尚不稳定,仍需密切关注其河势变化。同时也印证了有利的水沙过程可有效改善不利河势,为黄河下游畸形河势的治理提供了参考。     

水库群-河道水沙分配动态博弈模型理论框架

与传统的定量分析方法和最优化方法相比,博弈论能较好地模拟不同方面的冲突,并将问题的许多特性囊括在模型当中,在缺乏数据信息的情况下也能获得模型可能的解。通过对相关文献的梳理和归纳,从博弈论在水资源配置模型中应用模式的分类、博弈论在水资源配置模型中的应用思路及水库群-河道水沙分配动态博弈概念模型的构建等3个方面,对水库群-河道水沙分配动态博弈模型理论框架进行了探讨,指出现阶段利用博弈论解决水资源冲突等方面存在的不足主要包括:①利用博弈论系统梳理总结并构建水资源冲突协调机制理论体系;②综合考虑水沙资源特性,基于博弈论构建不同用水户水沙资源动态分配模型。