《維持黃河主槽不萎縮的水沙條件研究》是在“十一五”國家科技支撐計劃課題“維持黃河主槽不萎縮的水沙條件研究”(編號2006BAB06804)成果的基礎(chǔ)上總結(jié)、提煉而成的。全書采用理論研究、實測資料分析及數(shù)值模擬計算等方法,以黃河下游及黃河內(nèi)蒙古河段為研究對象,針對河道主槽萎縮、排洪輸沙能力降低等問題,系統(tǒng)研究了黃河下游洪水塑槽機制及控制指標(biāo)、枯水水沙過程對主槽萎縮的影響、河道主槽對長系列徑流泥沙過程的響應(yīng)機制,建立了沖積河流滯后響應(yīng)模型、黃河河道輸沙水量計算方法,提出了維持黃河下游及黃河內(nèi)蒙古河道主槽不萎縮的水沙條件。
《維持黃河主槽不萎縮的水沙條件研究》可供從事河流動力學(xué)、河床演變學(xué)及水沙調(diào)控、河道治理規(guī)劃、防洪減災(zāi)等方面研究和管理的科技人員及高等院校有關(guān)專業(yè)的師生參考。
《維持黃河主槽不萎縮的水沙條件研究》主要研究維持黃河主槽不萎縮的水沙條件。全書共分9章:第1章為緒論;第2章分析黃河近期水沙及主槽過流能力的變化;第3~8章為《維持黃河主槽不萎縮的水沙條件研究》研究的核心內(nèi)容,可分為5個專題,其中第3、4章為1個專題,其他4章各為1個專題;第9章為結(jié)論。在《維持黃河主槽不萎縮的水沙條件研究》的5個專題中,專題1~4針對黃河下游河段,專題5針對黃河內(nèi)蒙古河段。
黃河是中華民族的母親河,哺育了中華兒女,為中華文明的傳承和發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。新中國成立后,為適應(yīng)區(qū)域人口增長和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要,國家對黃河流域進(jìn)行了大規(guī)模的水利建設(shè),初步構(gòu)建了黃河下游防洪工程體系和非工程體系,扭轉(zhuǎn)了歷史上“三年兩決口、百年一改道”的被動局面,實現(xiàn)了黃河下游連續(xù)60多年伏秋大汛歲歲安瀾;干流上12座水利樞紐的總庫容達(dá)到563億m3、年均發(fā)電量336億kW·h,發(fā)展了引黃灌溉面積約733萬hm2解決了農(nóng)村2727萬人的飲水困難,用其寶貴的水資源極大地促進(jìn)了相關(guān)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展;通過采取在黃土高原修筑淤地壩、建造梯田、植樹種草等水土流失治理措施,不僅改善了當(dāng)?shù)厝罕姷纳钏胶蜕姝h(huán)境,而且還取得了年均減少入黃泥沙3.5 億~4.5 億t的巨大成就。
但同時應(yīng)該看到,隨著人們對黃河水資源開發(fā)力度和依賴程度的不斷增強,黃河面臨著來水量大幅減少,河道主槽嚴(yán)重萎縮,過洪能力銳減,懸河和“二級懸河”加劇等方面的嚴(yán)峻考驗。為此,自2002年以來,利用黃河小浪底水庫開展了3次大規(guī)模的調(diào)水調(diào)沙試驗和多次調(diào)水調(diào)沙生產(chǎn)運行。在利用人造洪水輸沙入海的同時,利用人造洪水顯著的造床作用,擴大主槽斷面,加大平灘流量,這不僅有利于洪水的排放,而且為大流量輸沙創(chuàng)造了更為有利的條件;謴(fù)和維持具有一定過流能力的中水河槽,是黃河健康修復(fù)研究的主要內(nèi)容之一。
前言
第1章 緒論
1.1 問題的提出
1.2 研究內(nèi)容及現(xiàn)狀
第2章 黃河水沙及主槽過流能力變化
2.1 黃河流域概況
2.2 黃河干流水沙的沿程變化
2.3 黃河下游水沙變化特點及發(fā)展趨勢
2.4 黃河下游主槽過流能力變化特點
第3章 黃河下游漫灘洪水控制指標(biāo)
3.1 漫灘洪水水沙特征
3.2 漫灘洪水灘槽水沙交換模式
3.3 漫灘洪水灘槽沖淤模式
3.4 漫灘洪水灘槽沖淤影響因子
3.5 漫灘洪水控制指標(biāo)分析
3.6 小結(jié)
第4章 黃河下游非漫灘洪水的塑槽機制及控制指標(biāo)
4.1 洪水期黃河下游水沙配置及量化指標(biāo)
4.2 不同洪水對黃河下游河道的影響
4.3 汛期不同條件下泥沙輸移規(guī)律
4.4 非漫灘洪水泥沙輸移規(guī)律
4.5 不同峰型洪水對泥沙輸移的影響
4.6 洪水歷時對河道排沙的影響
4.7 水庫攔沙期河床粗化對下游河道輸沙能力的影響
4.8 小結(jié)
第5章 黃河下游平水期不同水沙過程對河道主槽萎縮的影響
5.1 平水期來水來沙變化特點
5.2 非汛期下游河道沖淤變化分析
5.3 近年來高村以下河段非汛期沖淤變化分析
5.4 引水引沙對下游河道沿程沖淤調(diào)整的影響分析
5.5 汛期平水期不同水沙過程對河槽沖淤調(diào)整的影響
5.6 小結(jié)
第6章 河道主槽斷面對長系列徑流泥沙過程的響應(yīng)
6.1 沖積河流的滯后響應(yīng)模型
6.2 實用的平灘流量計算方法
6.3 平灘流量對長系列徑流泥沙的響應(yīng)
6.4 平灘流量的響應(yīng)模式分析
6.5 平灘面積對長系列徑流泥沙過程的響應(yīng)
6.6 小結(jié)
第7章 維持黃河下游河道主槽不萎縮的輸沙需水量
7.1 研究思路
7.2 小浪底水庫不調(diào)節(jié)的輸沙需水量計算
7.3 小浪底水庫不同水沙調(diào)節(jié)能力的輸沙需水量計算
7.4 維持黃河下游主槽不萎縮的輸沙需水量及其變化范圍
7.5 小結(jié)
第8章 維持黃河內(nèi)蒙古河道主槽不萎縮的水沙條件
8.1 概述
8.2 水沙條件
8.3 主槽萎縮及成因
8.4 泥沙輸移規(guī)律
8.5 主槽斷面對徑流和洪水過程的響應(yīng)
8.6 合理主槽過流能力及維持的水沙條件
8.7 小結(jié)
第9章 總結(jié)與展望
9.1 理論研究成果
9.2 維持黃河主槽不萎縮的水沙條件
9.3 河床演變方面的一些重要認(rèn)識
9.4 研究展望
參考文獻(xiàn)
黃河泥沙主要由洪水輸送,洪水期下游河道沖淤變化劇烈,特別是漫灘洪水發(fā)生時,主槽形態(tài)往往發(fā)生大的調(diào)整,漫灘洪水是塑造主槽的主要動力之一。不同漫灘程度、不同含沙量洪水黃河下游主槽塑造特點也各不相同。黃河下游漫灘洪水往往會出現(xiàn)“淤灘刷槽”現(xiàn)象,主槽平灘流量大幅度增加,灘槽高差增大,河勢趨于穩(wěn)定,常有“大水出好河”之說。因此,漫灘洪水雖然會給下游沿岸灘區(qū)造成一定的災(zāi)害,但是在處理黃河下游泥沙、改善泥沙淤積分布,特別是維持主槽不萎縮等方面卻具有不可替代的作用。長期以來,人們十分關(guān)注對黃河下游漫灘洪水的研究,得出了一些有關(guān)漫灘洪水的沖淤特性及計算等方面的成果。劉月蘭等系統(tǒng)分析了黃河下游漫灘洪水的灘槽水沙交換特點,認(rèn)為黃河下游河道平面形態(tài)呈寬窄相間的藕節(jié)型,水流自窄段進(jìn)入寬段,泥沙自主槽進(jìn)入灘地,灘地發(fā)生淤積;水流自寬段進(jìn)入窄段,灘地較清的水流回歸主槽,對主槽水流起稀釋作用,有助于主槽泥沙的輸送或沖刷。同時,利用黃河下游“多來多排”的輸沙模式及武漢大學(xué)水利水電學(xué)院挾沙能力公式,結(jié)合馬氏京干洪水演進(jìn)方法,提出了黃河下游漫灘洪水灘槽沖淤計算方法(劉月蘭等,1987)。