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小浪底水库降水排沙对其下游河床演变的影响

水科学进展 2024年

作者：申冠卿张原锋王平张广明黄河水利科学研究院

为充分认识水库排沙对其下游河床演变及防洪的影响，基于2018—2020年黄河水沙观测资料，研究了小浪底水库排沙期黄河下游河道泥沙输移规律、排洪“瓶颈”河段与宽河段泥沙空间调整及洪水前后水沙关系变化。结果表明：2018—2020年6场... 详细信息

为充分认识水库排沙对其下游河床演变及防洪的影响，基于2018—2020年黄河水沙观测资料，研究了小浪底水库排沙期黄河下游河道泥沙输移规律、排洪“瓶颈”河段与宽河段泥沙空间调整及洪水前后水沙关系变化。结果表明：2018—2020年6场洪水共排沙10.911亿t，下游河道淤积比为58.0%～84.2%，明显大于1965—1999年与之来沙系数相近的洪水，泥沙淤积以粗沙占比最大，粗沙、中沙及细沙占比分别为44.4%、29.0%和26.6%；淤积主要集中在花园口以上河段，占比为79.1%，花园口—高村、高村—艾山段占比分别为15.9%和3.5%，花园口以上富余的河槽容积对暂滞泥沙发挥了有效作用，洪水期淤积物一般在排沙后当年或之后1～2a内可被冲走，对河道排洪基本无影响；洪水期悬沙与床沙相互交换，悬沙沿程变细，洪水过后花园口站床沙细化较明显。水库洪水期相机排沙改善了洪水后水沙关系，提高了水资源利用效率。研究成果丰富了多沙河流修建水库对下游河床演变影响的认识，为河道防洪及水库水沙调控提供支撑。

关键词：河床演变水库排沙泥沙输移水沙关系黄河下游

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跌坎溯源冲刷的影响因素与两种发展模式

中国科学：技术科学 2024年第7期54卷 1390-1398页

作者：杨飞王远见江恩慧黄河水利委员会黄河水利科学研究院郑州450003 水利部黄河下游河道与河口治理重点实验室郑州450003

水位降至水库淤积三角洲顶点高程以下时,顶点处形成的跌坎溯源冲刷是动态的河流裂点.本文采用水沙动力学模型模拟室内水槽试验和实际大型水库中的跌坎溯源冲刷过程.水槽试验模拟结果能够较好地反演非黏性沙跌坎的快速衰减过程和黏性沙... 详细信息

水位降至水库淤积三角洲顶点高程以下时,顶点处形成的跌坎溯源冲刷是动态的河流裂点.本文采用水沙动力学模型模拟室内水槽试验和实际大型水库中的跌坎溯源冲刷过程.水槽试验模拟结果能够较好地反演非黏性沙跌坎的快速衰减过程和黏性沙跌坎的持续稳定溯源冲刷过程.非黏性沙跌坎冲刷后河床坡度较大且大于上游顶坡,跌坎快速衰减.黏性沙跌坎中水流切应力超过临界起动切应力的部分才能产生冲刷,最大冲刷位置靠近跌坎底部,使得跌坎能够持续稳定存在.对于小浪底水库的淤积三角洲,黏性沙跌坎在2020年汛期低水位运行时呈现逐渐衰减的溯源冲刷过程,模型较为准确地模拟了该跌坎的位置变化与冲刷塑造的淤积纵剖面.实际大尺度黏性沙跌坎与水槽试验中非黏性沙跌坎的溯源冲刷过程更为接近.结合数值模拟算例可以确定跌坎存在两种溯源发展模式:衰减型跌坎和增强型跌坎.两者塑造的地形差异明显,增强型跌坎下游河床坡度比上游要缓,而衰减型跌坎相反.非黏性沙跌坎属于衰减型跌坎.跌坎高度、跌坎顶坡坡度、泥沙粒径、单宽流量等控制变量均存在阈值,使得跌坎在衰减型和增强型之间变化.

关键词：溯源冲刷水库三角洲衰减型跌坎增强型跌坎黏性沙

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黄河水沙变化：历史、现状与未来

水利学报 2024年

作者：刘晓燕王鹏党素珍黄河水利委员会黄河勘测规划设计研究院有限公司黄河水利委员会黄河水利科学研究院

在现状防洪工程格局下,实现长治久安,核心在于黄河下游能否长期“河床不抬高”,而决定河床淤积抬高的关键因素是水沙条件。本文分析了2200多年来黄河下游决溢频次、黄土高原气候和社会环境变化,利用史料、前人研究成果和实测数据等,对... 详细信息

在现状防洪工程格局下,实现长治久安,核心在于黄河下游能否长期“河床不抬高”,而决定河床淤积抬高的关键因素是水沙条件。本文分析了2200多年来黄河下游决溢频次、黄土高原气候和社会环境变化,利用史料、前人研究成果和实测数据等,对不同历史时期黄河水沙的变化情况进行了分析。研究表明,从西汉时期至1970年代,黄河水沙量总体呈现为“水量越来越少、沙量越来越多”的趋势:在东汉故道行河的前837年（公元70—907年）,黄河沙量只有4亿～5.5亿t/a、下游水量超600亿m3/a,随后的127年黄河沙量增至7亿t/a左右、下游水量减至580亿m3/a;1579—1918年黄河沙量增加到15亿t/a、下游水量减至570亿m3/a;1933—1979年是黄土高原产沙最丰的时期,黄河潼关站实测输沙量为16.2亿t/a,若还原坝库拦沙后“天然”输沙量达19.2亿t/a。1980年代至今,黄河水沙呈现出“水沙均减”的趋势,其中,2000—2023年潼关站实测输沙量为2.34亿t/a,还原坝库拦沙后“天然”输沙量为5.5亿t/a,与唐代持平,下游实测径流量290亿m3/a,是唐末的46%。未来,依靠持之以恒的水土保持,黄河沙量或许可以长期控制在4亿～5亿t/a,达到东汉故道行河前期的来沙水平,但因下游来水量难超270亿m3/a,黄河下游现行河道的行河寿命难以比肩东汉故道。

关键词：黄河水沙变化黄土高原历史时期现状情势未来预测

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黄河下游花园口以上河段滞沙能力分析

泥沙研究 2024年第2期49卷 48-55,47页

作者：申冠卿王平张武欣黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003 巩义黄河河务局河南巩义451200

黄河下游河床调整主要取决于来水来沙和河床边界条件,河床调整沿程不均衡特征明显,花园口以上河段床演变对水沙条件的变化响应尤为突出,泥沙冲淤调整幅度最大。基于河道冲淤及水沙演进特性、滞沙可行性、河槽几何特性等分析,提出了花园... 详细信息

黄河下游河床调整主要取决于来水来沙和河床边界条件,河床调整沿程不均衡特征明显,花园口以上河段床演变对水沙条件的变化响应尤为突出,泥沙冲淤调整幅度最大。基于河道冲淤及水沙演进特性、滞沙可行性、河槽几何特性等分析,提出了花园口以上河段可作为泥沙天然反调节“库”概念,结合黄河下游实测洪水资料,采用水力计算方法,计算了花园口以上河段的河槽排洪能力及不同河槽规模条件下河槽允许滞沙量,提出了反调“库”滞沙能力,可为小浪底水库排沙指标的确定提供依据,对维持小浪底水库有效库容、弥补后续清水河床沙源不足、改善黄河下游河槽冲淤不均衡现象具有重要意义。

关键词：不均衡调整河槽动态库容滞沙能力泥沙反调节库水沙调控黄河下游

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黄河砒砂岩区土地利用生态系统服务价值响应

水土保持研究 2024年第5期31卷 337-343页

作者：曹倡景张璐梁通张攀韩珈琦杨文杰华北水利水电大学郑州450046 黄河水利委员会黄河水利科学研究院郑州450003

[目的]探究生态系统服务价值对土地利用变化的响应并预测未来变化的趋势,为砒砂岩区土地利用格局规划提供科学参考。[方法]以砒砂岩区2000—2021年四期遥感影像为基础,基于GIS技术和ESV评估方法,分析了20年来LUCC与ESV的变化特征,探究L... 详细信息

[目的]探究生态系统服务价值对土地利用变化的响应并预测未来变化的趋势,为砒砂岩区土地利用格局规划提供科学参考。[方法]以砒砂岩区2000—2021年四期遥感影像为基础,基于GIS技术和ESV评估方法,分析了20年来LUCC与ESV的变化特征,探究LUCC引起的ESV的响应关系,并利用马尔科夫模型对两者的发展趋势进行了预测。[结果](1) 2000—2020年,LUCC总面积保持不变,建设用地增幅最明显,共增加762.73 km^(2),增长率达4.57%;草地减幅最明显,共降低548.79 km^(2),减少率达3.28%。(2) ESV整体水平呈下降趋势,从199.496 5亿元下降到189.971 9亿元,下降4.78%,其中,草地ESV变化最大,减少7.462 9亿元,占总体下降率的78.35%。(3) ESV与草地、林地、耕地、水域及建设用地面积变化呈正相关,与未利用地呈负相关。(4)经预测,未来10年耕地、林地、草地、水域面积会下降至2020年的96.69%,98.94%,94.27%,99.12%;建设用地、未利用地会增加至150.03%,121.61%,砒砂岩地区整体ESV水平会继续减少至92.81%。[结论]耕地、林地、草地和水域的面积在减少,建设用地及未利用地的面积会增加,ESV会持续减少,ESV变化与土地利用变化之间呈线性关系,未来建设用地的面积会增加,ESV会继续减少,合理调节建设用地的面积有利于黄河砒砂岩区生态建设和植被恢复重建。

关键词：砒砂岩土地利用/覆被变化生态系统服务价值黄河流域

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煤矿取用水智慧水务管理系统建设实践

水电能源科学 2024年第5期42卷 76-79页

作者：贾一飞张翔宇李恩宽李强坤白乐黄河水利科学研究院河南郑州450003

为提高煤矿的取用水效率,建立了煤矿取用水智慧水务管理系统,该系统采用MLP神经网络模型,通过深度学习不同煤矿各用水环节的用水指标,并与相关用水定额进行综合对比,确定适合于系统应用煤矿各环节的合理用水区间,通过实时计算分析用水数... 详细信息

为提高煤矿的取用水效率,建立了煤矿取用水智慧水务管理系统,该系统采用MLP神经网络模型,通过深度学习不同煤矿各用水环节的用水指标,并与相关用水定额进行综合对比,确定适合于系统应用煤矿各环节的合理用水区间,通过实时计算分析用水数据,及时预报预警不合理的用水环节,并将该系统应用于内蒙古鄂尔多斯市某煤矿中。结果表明,系统应用后该煤矿年取水量由117.75×10~4m~3降至86.87×10~4m~3,节水率达到26.23%,节水效果明显。可为后续煤矿类智慧水务管理系统的建设提供参考。

关键词：煤矿智慧水务信息化水资源管理系统设计

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初论黄河下游河道的河槽线

人民黄河 2024年第1期46卷 44-48,67页

作者：胡一三曹常胜夏修杰黄河水利委员会河南郑州450003 黄河水利科学研究院河南郑州450003

黄河白鹤镇至陶城铺河段两岸堤距宽,历史上河道冲淤变化迅速、河势游荡多变,经多年河道整治,总体上河势得到基本控制,滩槽逐步稳定。在此条件下,为促进黄河的生态保护和滩区发展,提高河道管理水平,将河道粗分为河槽与滩地,首次提出河槽... 详细信息

黄河白鹤镇至陶城铺河段两岸堤距宽,历史上河道冲淤变化迅速、河势游荡多变,经多年河道整治,总体上河势得到基本控制,滩槽逐步稳定。在此条件下,为促进黄河的生态保护和滩区发展,提高河道管理水平,将河道粗分为河槽与滩地,首次提出河槽线的概念,明确了河槽线的含义及绘制河槽线的原则,强调绘制河槽线要以防洪安全为前提,给出了河槽线的绘制方法及其现场标示办法,分析了河槽线的作用等。

关键词：河槽线河道整治黄河下游

基于地理探测器的河南省植被NDVI时空变化及驱动力分析

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生态学杂志 2024年第1期43卷 273-281页

作者：聂桐董国涛蒋晓辉雷宇昕高思琦何佳瑛西北大学城市与环境学院西安710127 黄河水利委员会黄河水利科学研究院郑州450003 黑河水资源与生态保护研究中心兰州730030

植被作为陆地生态系统的主体,能够有效反映全球或区域尺度下的生态环境变化状况。分析植被覆盖时空动态变化特征及驱动力因素,对区域生态系统可持续发展具有重要意义。本文利用归一化植被指数(NDVI)作为指标,研究2000—2019年河南省植... 详细信息

植被作为陆地生态系统的主体,能够有效反映全球或区域尺度下的生态环境变化状况。分析植被覆盖时空动态变化特征及驱动力因素,对区域生态系统可持续发展具有重要意义。本文利用归一化植被指数(NDVI)作为指标,研究2000—2019年河南省植被时空动态变化特征,基于地理探测器模型分析河南省植被的空间异质性及其驱动力,并通过Hurst指数分析植被的未来趋势。结果表明:2000—2019年河南省NDVI整体呈现波动上升趋势,增长速度为0.01610 a^(-1),其中2009—2019年增长速度减缓并出现减小趋势;土壤类型、土地利用类型、GDP和人口密度4类因子对NDVI空间分布的影响程度最大;单一因子影响力均低于任两个因子的交互解释力,其中,自然和人为因子的交互作用对NDVI空间分布有明显的影响;由Hurst指数分析发现,河南省未来NDVI变化呈现反可持续性特征,Hurst指数研究区域的植被覆盖度百分比为58.3%,整个研究区未来主要呈现下降趋势。

关键词： NDVI 驱动力地理探测器 Hurst指数河南省

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黄河下游河道悬沙与床沙粒径智能预测研究