黄河输沙量研究的几个关键问题与思考

近十几年黄河输沙量的突兀性减少是社会各界人士普遍未曾预料到的。黄河输沙量减少原因和未来趋势亟待研究,也需结合现状进一步提出新的适应策略。基于对黄土高原水土保持与黄河水沙变化等的长期研究,提出黄河输沙量研究需要关注的几个关键问题和认识:考虑到学科特点及发展水平,黄河输沙量以及人类活动对输沙量变化影响的研究"宜粗不宜细";黄河输沙量变化研究可以年代为时段开展对比分析,1979年之前可作为基准期;在流域及区域侵蚀产沙性降雨的相关研究中,宜把12 mm日降雨量作为临界侵蚀降雨量指标;加强淤地坝淤积记录反演研究,揭示土壤侵蚀强度变化,以解析坡面土壤侵蚀减少与沟道坝库工程拦蓄对黄河输沙量减少的贡献,明确当前黄土高原水土流失治理方向;强化黄河未来输沙量变化趋势及治理对策研究。     

1997—2016年黄河上游河曲地区人工增雨综述

对黄河上游河曲地区1997—2016年的人工增雨工作进行了总结,通过对黄河上游水汽来源的简要分析,明确了人工增雨范围;通过对人工增雨的飞机、火箭、燃烧炉作业原理进行介绍,分析了人工增雨的作业方法,介绍了黄河上游河曲地区各阶段人工增雨进展情况和增雨效果检验方法,并统计了人工增雨取得的成效,对下一步开展人工增雨工作提出了建议:1加强研究,争取在人工增雨效果的检验和评估方法上有所突破;2在增雨时间和范围、站点布设、作业方式等方面,确定一个可以长期执行的科学、经济、实用的方案;3加大对增雨区部分群众的宣传和科普工作。     

黄河下游在役桥梁群桩基础冲刷特性

为了探明黄河下游在役桥梁群桩基础的冲刷特性,对郑州刘江黄河公路大桥群桩基础进行了冲刷深度测试。测试结果表明:黄河河道展宽作用使得黄河水流对桥梁群桩基础的冲刷主要表现在侧向冲蚀,而非河道处为垂直向下冲刷,导致跨黄河桥梁群桩基础局部冲刷坑最大深度位置并没有全部出现在群桩迎水侧前方,而是部分出现在顺水流方向的侧面;黄河水流对跨黄河桥梁群桩基础冲刷作用最强烈的位置并不是主河道水深最深或水流流量最大的位置,而是在主河道两侧的位置;一般情况下,在顺水流方向,跨黄河桥梁群桩基础迎水侧冲刷深度大于背水侧,迎水侧的冲刷坑坑壁坡度较背水侧陡;群桩基础冲刷坑边缘大多数在距承台2.25倍桩径处;河道转弯对河床冲刷的影响较大,转弯外侧的河床冲刷更为严重,建议在设计中适当增大河道转弯外侧桩基的最大设计冲刷深度。     

水体扰动条件下黄河泥沙对磷的吸附效应

采用黄河花园口断面河滩原型沙开展实验研究,重点研究了含调水调沙期的丰水期较高含沙量时黄河泥沙对磷的吸附效应及吸附动力学特性,建立了吸附动力学模型,为黄河下游河道和滩区生态综合治理提供借鉴。研究表明：含沙量越高,黄河泥沙对磷的吸附越快,吸附平衡时间越短。总磷的去除率在17.7%～60%范围的含沙量较低时,泥沙对总磷的吸附作用不明显,总磷去除率随含沙量的增加呈对数增长。单位质量泥沙的吸附量随含沙量增加呈对数递减。黄河泥沙对磷的吸附过程以物理吸附为主,同时也存在一定的化学吸附。     

考虑饱和渗透系数的宽级配土渗流侵蚀过程室内试验研究

【目的】宽级配土是堤防的主要填料,其在水力梯度作用下会发生内部侵蚀直至管涌破坏。渗流侵蚀过程会改变土体性质,进而影响饱和渗透系数。依据饱和渗透系数演变规律,探究土体渗流侵蚀过程,有助于工程安全性评价与渗透破坏预测防治。【方法】采用自制渗流侵蚀试验仪,通过逐级升高渗透水压力,开展土体侵蚀过程试验,测量饱和渗透系数和细颗粒流失量,探究级配与干密度对渗流侵蚀过程的影响。【结果】结果显示：依据饱和渗透系数演变规律,渗流侵蚀过程可分为侵蚀前期阶段、侵蚀发展阶段和侵蚀破坏阶段,从而定义了渗蚀发展临界水力梯度和渗蚀破坏临界水力梯度;宽级配土的渗蚀发展临界水力梯度与渗蚀破坏临界水力梯度均随级配参数D₁₅/d₈₅增加而减小;当细颗粒含量处于欠填状态时,渗蚀发展临界水力梯度随细颗粒含量增加而减小,渗蚀破坏临界水力梯度随细颗粒含量增加近似线性增大;当细颗粒含量处于满填状态时,两种临界水力梯度与累积细颗粒流失率均随着干密度增加而增大。【结论】可见,由于渗透侵蚀造成的饱和渗透系数变化显著地受土体级配与密实状态的影响。     

新形势下黄河河口管理的思考

黄河是世界上治理和管理难度最大的河流之一,其入海河口的管理难度和复杂程度首屈一指。基于现状黄河河口的管理背景,分管理区域与范围、管理法律与法规、管理体制与机制、管理对象及内容、管理标准与指标、管理对策与手段、管理实践与评估等七个方面,对黄河河口的管理属性及其特征进行了梳理、归纳和总结,阐明了今后黄河河口管理的发展方向。所提论点和建议,对相关典型河口、河湖的管理与保护具有重要借鉴意义。     

黄河泥沙未来变化趋势

受人类活动及气候变化的影响,黄河水沙变化显著。与1960年以前相比,潼关站近期的水量减少44%、沙量减少85%。未来水沙如何变化,是黄河治理首先要解决的核心问题。对黄河未来水沙变化趋势进行了分析,结果表明,在未来50年内,潼关站年均径流量在247亿m3左右,年均输沙量在3亿t左右,且均呈现缓慢增长趋势。     

黄河上游水电站抗冲磨混凝土试验研究

为解决黄河上游水电站建设中抗冲磨混凝土收缩和开裂等问题,对黄河上游已建工程进行调查分析,结果没有发现泄水建筑物抗冲蚀层混凝土渗透侵蚀和冻融破坏现象,但开裂和脱空现象比较严重。针对存在的问题,结合某工程混凝土配合比设计项目,开展了抗冲磨混凝土试验研究,在中热水泥、粉煤灰和硅粉组成的复合材料基础上,通过掺入聚羧酸减水剂、聚丙烯纤维和减缩剂等进行改性研究。结果表明:改性后混凝土干缩率大幅度降低、抗裂性显著提高,可防止或减缓黄河上游地区水电工程的抗冲磨混凝土收缩开裂,改善混凝土结构耐久性。     

基于误差修正模型的黄河源区年径流预测

为了提升黄河源区年径流预测精度以及了解黄河源区降雨、径流、泥沙之间的相互影响关系,以黄河源区唐乃亥水文站实测年降雨量、年径流量和年输沙量作为研究数据,采用协整理论分析方法,分别建立降雨—径流、径流—泥沙两变量误差修正模型以及降雨—径流—泥沙三变量误差修正模型,对研究区年径流量进行预测。结果表明:三变量误差修正模型的拟合优度均大于两变量误差修正模型的,模型解释性更强,更能定量表现黄河源区径流量—降雨量—输沙量之间的关系;三变量误差修正模型的平均相对误差为-4.83%,可以用于黄河源区年径流预测。     

黄河下游整治工程续建后对河势控导效果影响

随着小浪底水库的投入运用,进入黄河下游的水沙条件发生很大变化,因部分河道整治工程与新的水沙关系不匹配,下游河势极易发生调整,使得现有流路与规划流路不一致,一些河段出现畸形河势。通过开展黄河下游河道综合治理工程推荐方案模型试验研究工作,来检验工程续建后对河势的影响。对比工程现状方案和拟建方案的试验结果发现,拟建方案不利河势的调整部位较现状方案多,拟建方案有利于河势向规划流路调整,河势基本稳定。