黄河下游游荡段过流能力调整对水沙条件与断面形态的响应

发布时间：2021-11-21 16:15

　　河道过流能力与主槽形态有关,而主槽形态又取决于上游水沙条件,分析过流能力与这两者之间的关系对研究黄河下游游荡段河床演变规律有重要意义。从典型断面和河段平均两个尺度,定量分析了黄河下游游荡段1986—2015年平滩流量与水沙条件（来沙系数和水流冲刷强度）及汛前主槽形态（河相系数）之间的响应关系。结果表明:①1986年至小浪底水库运行前,游荡段淤积严重,主槽萎缩,河道过流能力急剧下降,自小浪底水库运行后,游荡段发生强烈冲刷,其断面持续趋向窄深,过流能力逐年恢复;②建立了断面和河段平滩流量与水沙条件及河相系数的幂函数关系,二者相关系数均在0.5以上,但河段尺度相比于断面尺度的相关系数至少可提高17%;③河段平滩流量与前5年汛期平均水流冲刷强度及河相系数的相关系数接近0.94,相应计算公式能较好地反映平滩流量的变化过程,为分析其他河段平滩流量的变化提供了参考方法。 

【文章来源】：水科学进展. 2020,31(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

黄河下游河道平面

冲积河流的冲淤特点一般受进口水沙条件、河床边界条件和支流汇流等多方面因素的影响[17]。对于黄河下游而言,水沙条件的改变是影响河床演变最关键的因素之一。进入黄河下游河段的水量及沙量,通常可以用小浪底+黑石关+武陟(简称三站)之和来表示。图2(a)与图2(b)给出了1986—2015年黄河下游汛期(7—10月)与水文年(前一年11月到次年10月)的水量及沙量的变化过程。小浪底水库运行前后下游年均来水量微减,1986—1999年为276亿m3/a,2000—2015年为259亿m3/a,但非汛期水量占比由54%增加至64%。小浪底水库运行之后,无论是水文年还是汛期,下游水沙受人为控制程度加强,来沙量减少近90%。1986—1999年来沙量为7.40亿t/a,汛期来沙量为7.00亿t/a;2000—2015年来沙量为0.700亿t/a,汛期来沙量为0.600亿t/a。

式中: G bf i 、 G bf i+1 分别表示第i、i+1个断面的平滩特征参数,如平滩河宽Bbf、平滩流量Qbf; Δxi表示这两个断面之间的距离;N为河段内实测淤积断面数量;L为河段总长度; G ˉ bf 为河段平滩特征参数。基于这种方法计算得到的平滩流量作为游荡段平均的平滩流量 Q ˉ bf 。应当指出,河段平均法的计算精度与河段内布设的统测断面的数量有关。夏军强等[19]以2006年汛后为例,对黄河下游统测断面数量分别为91个和333个(对应的游荡段统测断面数量为28个和156个)时分析了下游各河段平均平滩流量的大小,计算结果发现,各河段数值相差均在3%以内。故此处游荡段平滩特征参数采用基于28个统测断面的计算结果。由此计算河段平滩特征参数如图4所示,其中河相系数指前一年汛后河相系数值。图4 河段平滩特征参数的逐年变化


本文编号：3509824