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黄河下游过渡型河段床面形态变化特征及其对动床阻力的影响

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湖泊科学 2025年

作者：张广明王平耿旭申冠卿张原锋黄河水利委员会黄河水利科学研究院水利部黄河泥沙重点实验室

自1999年小浪底水库运用以来黄河下游过渡型河段的平滩流量小于其上下游河段，这种“瓶颈”现象严重制约了小浪底水库排放的洪水量级，研究其床面形态特征及动床阻力的变化对黄河下游河道排洪输沙具有重要意义。本研究采用多波束测深系... 详细信息

自1999年小浪底水库运用以来黄河下游过渡型河段的平滩流量小于其上下游河段，这种“瓶颈”现象严重制约了小浪底水库排放的洪水量级，研究其床面形态特征及动床阻力的变化对黄河下游河道排洪输沙具有重要意义。本研究采用多波束测深系统对黄河下游过渡型河段床面形态进行了观测，并结合近年来过渡型河段典型水文站的实测流量过程分析了床面形态变化对动床阻力的影响。研究表明:（1）黄河下游过渡型河段在流量低于1500～2000 m3/s时床面形态表现为沙垄，且背水面倾角较小，约为6.57°；流量大于1500～2000 m3/s时沙垄蚀退，床面形态趋于动平整。（2）过渡型河段在流量低于1500～2000 m3/s时动床阻力与综合阻力变化趋势类似；流量大于1500～2000 m3/s时，河相系数减小，河道主槽趋向窄深，动床阻力小于综合阻力，岸壁阻力的影响不可忽略。（3）床沙粗化是黄河下游床面形态变化的重要影响因素，当床沙中值粒径超过0.12 mm左右时，床面形态变化显著。本研究明晰了黄河下游过渡型河段床面形态转换的流量阈值，揭示了床面形态变化下黄河下游过渡型河段动床阻力的变化规律，研究对小浪底水库调度和黄河下游河道治理具有一定的指导意义。

关键词：床面形态黄河下游:过渡型河段动床阻力多波束测深系统

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沿黄九省区水资源利用效率及影响因素分析

南水北调与水利科技(中英文) 2025年

作者：刘浩然党素珍任玉玲凌牧午管亚硕连炎清河海大学长江保护与绿色发展研究院河海大学水文水资源学院黄河水利委员会黄河水利科学研究院

为捋清沿黄九省区水资源利用效率的现状，明晰水资源利用效率的影响因素，助力该地区水资源的高效利用，本文基于全局超效率SBM模型、层次分析法和Tobit模型，从农业、工业、生活、生态和综合5个方面对水资源利用效率的变化情况和影响... 详细信息

为捋清沿黄九省区水资源利用效率的现状，明晰水资源利用效率的影响因素，助力该地区水资源的高效利用，本文基于全局超效率SBM模型、层次分析法和Tobit模型，从农业、工业、生活、生态和综合5个方面对水资源利用效率的变化情况和影响因素进行了分析，得出主要结论如下：（1）沿黄九省区农业、工业、生活、生态和综合水资源利用效率在2003-2022年的均值分别为0.417、0.511、0.635、0.465和0.506，总体均呈上升趋势。黄河中下游省区的农业、工业、生活和综合水资源利用效率高于上游省区，黄河上游省区的生态水资源利用效率略高于中下游省区。（2）人均GDP、第三产业产值占比、R&D经费投入强度与综合水资源利用效率呈正相关，人均水资源量、人口城镇化率、农业工业用水占比与其呈负相关。基于本文对该区域水资源利用效率的研究，对沿黄九省区提出了如下发展建议：未来需优化产业结构和用水结构；加强水资源禀赋较好地区和城镇化水平较高地区的节水管控；沿黄西部省区需加强与节水相关的科技创新水平。本文对各行业水资源利用效率进行评价，有助于全面地了解各行业不同时期的水资源利用水平；对水资源利用效率影响因素进行分析，有助于针对性地助力水资源高效利用。

关键词：沿黄九省区全局超效率SBM模型水资源利用效率影响因素

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胶结砂砾石料的动力特性及损伤本构模型

水利水运工程学报 2025年

作者：张涛任红磊武颖利黄河水利职业技术学院南京水利科学研究院

胶结砂砾石料是一种新型且具有广泛应用前景的筑坝材料，但对胶结砂砾石料的动力特性缺乏足够的了解。开展了胶结砂砾石料的循环三轴动力剪切试验，探究胶结砂砾石料的动力特性，结果表明围压和胶凝掺量均会影响滞回曲线的形态，随围压... 详细信息

胶结砂砾石料是一种新型且具有广泛应用前景的筑坝材料，但对胶结砂砾石料的动力特性缺乏足够的了解。开展了胶结砂砾石料的循环三轴动力剪切试验，探究胶结砂砾石料的动力特性，结果表明围压和胶凝掺量均会影响滞回曲线的形态，随围压和胶凝掺量的增大，动剪模量增大、阻尼比减小。在广义Kelvin模型上串联损伤元件，构建了动力损伤本构模型，根据能量交互原理定义损伤变量D，并修正动剪模量和阻尼比的理论公式，推导得出损伤本构模型的刚度矩阵，该模型对胶结砂砾石料三轴动力剪切试验具有良好的拟合效果。并以某胶结砂砾石坝为例，讨论了坝体在动力荷载作用下的加速度响应及损伤分布规律。

关键词：胶结砂砾石料动剪切模量阻尼比损伤特性动力本构模型

黄河流域系统可持续运行的“139+”水沙调控指标体系

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水利学报 2025年

作者：江恩慧李洁玉王远见屈博刘刚贾佳黄河实验室水利部黄河下游河道与河口治理重点实验室黄河水利委员会黄河水利科学研究院郑州大学

水沙调控是黄河流域系统可持续运行的重要抓手。本文提出黄河流域系统可持续运行的“139+”水沙调控指标体系，以全面覆盖和深度协同的理念，指导流域系统多目标协同水沙调控。该体系以黄河流域水沙调控多目标协同为总目标，包含行洪输... 详细信息

水沙调控是黄河流域系统可持续运行的重要抓手。本文提出黄河流域系统可持续运行的“139+”水沙调控指标体系，以全面覆盖和深度协同的理念，指导流域系统多目标协同水沙调控。该体系以黄河流域水沙调控多目标协同为总目标，包含行洪输沙安全高效、社会经济稳定发展、生态环境良性维持3个分目标及“9+”个具体目标，对不同调控需求及水沙情景，每个目标函数可选取某个或多个具体指标的加权值，且指标对应的阈值也会随之动态调整。按照极枯水年“底线运行-降维优化”、偏枯水年“低限运行-降维优化”、平水年“适宜调控-多维协同”、偏丰水年和极丰水年“蓄洪调补-提质增效”的调控路径，具体分析了“139+”水沙调控体系在每种水沙情景中的表现形式。三门峡-小浪底水库多目标协同水沙调控结果表明，平水年行洪输沙-社会经济-生态环境三大子系统可达到优质协调，提升生态满足率和发电效益有助于提高耦合协调水平。

关键词：黄河流域水沙调控可持续运行耦合协调多目标协同

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基于随机解析模型的雨水渗渠下渗性能评估

人民黄河 2025年第2期47卷 95-99,136页

作者：王家昌刁义骄曹升乐江恩慧辛瑞瑞王俊山东大学土建与水利学院山东济南250061 黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003

为探索渗透型低影响开发设施的下渗性能快速评估方法,以雨水渗渠为研究对象,选取两个不同气候特征的北方城市(北京和兰州)为研究区,提出了一种随机解析水文模型,可用于快速定量评估雨水渗渠的下渗性能。系统分析了研究区不同渗渠设计工... 详细信息

为探索渗透型低影响开发设施的下渗性能快速评估方法,以雨水渗渠为研究对象,选取两个不同气候特征的北方城市(北京和兰州)为研究区,提出了一种随机解析水文模型,可用于快速定量评估雨水渗渠的下渗性能。系统分析了研究区不同渗渠设计工况(包括3种不同土壤类型、16种不同的砾石层厚度和10种不同的集水区与渗渠面积比)的地下水补给率变化情况。结果表明:1)根据不同工况的渗渠随机解析模型计算得到的地下水补给率与SWMM模型连续模拟结果一致性较好,验证了解析模型的可靠性;2)半干旱地区兰州的地下水补给率大于半湿润地区北京的,渗渠土壤下渗率与设施砾石层厚度的增大会导致地下水补给率增大,而集水区面积增大会导致地下水补给率减小。

关键词：雨水资源化利用地下水补给雨水渗渠随机解析模型北京兰州

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基于碎屑锆石及水文观测的黄河多沙粗沙区重要支流来沙变化分析

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工程科学与技术 2025年第1期57卷 37-47页

作者：白婷范念念王远见聂锐华刘兴年四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室四川成都610065 黄河水利科学研究院河南郑州450099

巨大的来沙量是造成黄河水沙灾害的重要原因。近年来,黄河及其主要支流实测输沙量明显减少,但产沙输沙的多时空尺度特征仍不明确。以多沙粗沙区的重要支流皇甫川和窟野河为例,利用现代水文资料和碎屑锆石物源结合的方法,分析产沙输沙变... 详细信息

巨大的来沙量是造成黄河水沙灾害的重要原因。近年来,黄河及其主要支流实测输沙量明显减少,但产沙输沙的多时空尺度特征仍不明确。以多沙粗沙区的重要支流皇甫川和窟野河为例,利用现代水文资料和碎屑锆石物源结合的方法,分析产沙输沙变化的多时空属性特征。通过统计检验方法对实测水文资料进行分析,发现年径流量和年输沙量均呈显著的减小趋势,其中:皇甫川径流、输沙序列的突变点发生在1978年和1998年,且均发生明显减小;窟野河径流的突变点发生在1979年、1997年和2011年,前两个突变点明显减小,最后一个突变点明显增加,而输沙的突变点发生在1979年和1997年,均明显减小。对皇甫川和窟野河现代河流沉积物(2020年)和几千年前的河流阶地沉积物分别进行了碎屑锆石测试分析,得出两条河流的泥沙主要由黄土和基岩组成,而现代河流泥沙中黄土的贡献率比阶地更大。造成这种输沙量急剧减小、黄土比例增加现象的原因是人类扰动加速了黄土侵蚀,但流域地表水和地下水资源的开采及水土保持措施减少了水量,使得泥沙的输移比减小,大量从坡面上侵蚀的黄土沉积在沟道之中,没有被输送到流域的出口,为极端天气下的来沙提供了物源。本文采用现代尺度的水文观测资料分析与地质沉积学的方法,结合不同尺度的方法,对黄河多沙粗沙区重要支流的来沙变化进行分析,可为调控治理黄河水沙灾害的相关研究提供一定的思路。

关键词：黄河径流量输沙量碎屑锆石物源

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河龙区间典型流域径流年内分配对水土保持生态建设的响应

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水土保持研究 2025年第1期32卷 141-147,159页

作者：陈玮孙彭成肖培青李琼芳焦鹏河海大学水文水资源学院南京210024 黄河水利委员会黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土保持重点实验室郑州450003

[目的]揭示河龙区间不同地貌区下典型流域的多年径流变化特征,明晰水土保持生态建设对其径流年内分配均匀程度的影响。[方法]选取河龙区间风沙区、土石山区和黄土丘陵沟壑区的秃尾河、三川河及延河流域,在收集各流域1960-2019年径流观... 详细信息

[目的]揭示河龙区间不同地貌区下典型流域的多年径流变化特征,明晰水土保持生态建设对其径流年内分配均匀程度的影响。[方法]选取河龙区间风沙区、土石山区和黄土丘陵沟壑区的秃尾河、三川河及延河流域,在收集各流域1960-2019年径流观测和水土保持措施数据的基础上,构建基尼系数指标,量化径流年内分配均匀度,分析了流域径流年内分配的演变趋势与空间差异,探究了河龙区间流域径流年内分配对不同类型水土保持措施的响应特征。[结果](1)1960-2019年,3个典型流域径流量极显著减少,秃尾河、三川河和延河的年径流量减少幅度分别为-0.05亿m^(3)/a,-0.03亿m^(3)/a,-0.02亿m^(3)/a;(2)3个典型流域径流年内分配特征显著差异,风沙区的秃尾河流域径流年内分配最为均匀,土石山区次之,黄土丘陵沟壑区的延河流域年内分配最不均匀,各流域的径流基尼系数分别为0.2,0.35,0.6;(3)不同地貌区径流基尼系数均呈下降趋势,径流年内分配趋向均匀;(4)水土保持林草植被、梯田和淤地坝建设与径流基尼系数具有显著负相关关系。[结论]水土保持生态建设具有调节径流年内分配,促进河川径流年内分配更加均匀的作用。

关键词：水土保持与荒漠化治理径流年内分配基尼系数河龙区间

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黄河下游行洪输沙-社会经济-生态环境系统耦合协调分析

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水资源保护 2025年

作者：顾艳林刘畅陈开雯屈博江恩慧白雪河海大学环境学院黄河水利科学研究院长江保护与绿色发展研究院

探究黄河下游行洪输沙、社会经济、生态环境的协同治理与发展，对促进黄河下游人水和谐，生态环境保护具有重要意义。本文针对黄河下游区域特征，综合考虑3个子系统对流域发展的影响，采用组合权重法确定指标权重，构建了行洪输沙-社会... 详细信息

探究黄河下游行洪输沙、社会经济、生态环境的协同治理与发展，对促进黄河下游人水和谐，生态环境保护具有重要意义。本文针对黄河下游区域特征，综合考虑3个子系统对流域发展的影响，采用组合权重法确定指标权重，构建了行洪输沙-社会经济-生态环境系统耦合协调度模型，并对耦合协调变化趋势进行分析预测。结果表明：3个系统的综合评价指数差异明显，社会经济增长速度明显高于行洪输沙和生态环境；子系统间的相互作用明显，但耦合协调度发展水平较低，经历从中度失调到濒临失调发展阶段的转变，未来有较大的提升空间。高水平耦合关系下，行洪输沙、生态环境系统滞后发展是制约耦合协调度提升的主要原因，其中行洪输沙子系统中河道稳定指数、平滩流量是主要因素，生态环境子系统中生境质量指数、生活污水排放量次之。

关键词：黄河下游行洪输沙社会经济生态环境耦合协调

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高混凝土面板堆石坝接缝止水试验研究和应用

岩土工程学报 2025年第1期47卷 30-37页

作者：郦能惠王立安任强张志韬张贤王新奇代巧枝南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024 黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450031

混凝土面板堆石坝是当前最有竞争力的坝型,为保障高混凝土面板堆石坝的安全,坝体和面板的应力变形性状以及接缝位移成为研究的重点之一,通过止水材料开发、接缝止水结构设计和止水结构防渗模型试验研究提出了高混凝土面板堆石坝新型止... 详细信息

混凝土面板堆石坝是当前最有竞争力的坝型,为保障高混凝土面板堆石坝的安全,坝体和面板的应力变形性状以及接缝位移成为研究的重点之一,通过止水材料开发、接缝止水结构设计和止水结构防渗模型试验研究提出了高混凝土面板堆石坝新型止水结构,并应用于高混凝土面板堆石坝工程。在此基础上进行了高坝新型接缝止水结构力学特性试验研究,形成了试验方法,建立了高坝新型止水结构的劲度表达式,通过在某高坝工程的应用表明提出的接缝止水应力应变关系全面反映高坝新型止水结构各主要部件对于面板与趾板以及面板之间力的传递的贡献,更好地反映复杂地形地质条件下高坝设计布置的影响,具有一定的工程应用价值。

关键词：混凝土面板堆石坝接缝止水应力变形性状劲度表达式

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