黄河下游河段平滩流量与水沙及河床边界的响应研究

黄河下游河道淤积严重，主槽不断萎缩，平滩流量显著减小，来源于中游多沙粗沙区的高含沙洪水是造成黄河下游河道淤积危害严重的水沙。因此，认识下游河道平滩流量对多沙粗沙来源区洪水的响应关系，对黄河下游河道治理和流域管理具有重要参考价值。课题拟以黄河下游河道的河段平滩流量为研究对象，选取典型多沙粗沙来源区高含沙洪水及一般含沙洪水，通过数值模拟和实测资料分析，揭示黄河下游河道各河段平滩流量在典型洪水年的年内变化过程；通过对比分析各典型洪水的河段平滩流量，阐明黄河下游河道入口水沙及河床边界条件对河段平滩流量的影响，揭示不同洪水及河床边界对河段平滩流量的影响机制，建立河段平滩流量与水沙变化和河床边界条件变化的响应关系式。

黄河下游河道平滩流量显著减小，主要在于河道严重淤积及主槽持续萎缩，而黄河下游河道的严重淤积主要由高含沙洪水造成。因此，认识下游河道平滩流量对高含沙洪水的响应关系，对黄河下游河道治理和流域管理具有重要参考价值。本研究首先通过对比分析WOL、WIL、RIL及B/H方法确定了适合于多流路河段的断面平滩水位估算方法，通过对比分析算术平均法、几何平均法及收敛法确定河段平滩流量估算方法，研究了平滩特征（断面平滩水位、河段平滩流量和收敛河长等）与水沙条件及滩槽淤积之间的关系；其次，将适合于黄河下游高含沙洪水演进的一维水沙动力学模型改为有限体积法，采用HLL格式离散控制方程，同时将断面平滩水位及河段平滩流量的估算方法与模型相结合，根据模拟得到的断面特征实时估算断面和河段的平滩特征，反应河床边界条件及入口水沙对平滩特征的影响；最后，模拟表明，高含沙洪水平均含沙量的沿程调整遵循幂指数关系，而含沙量沿程调整受洪水流量、含沙量、含沙粗细及断面横向调整等的影响。.通过本项目的研究，改进了高含沙洪水动力学模型，深入认识了黄河下游洪水水沙及河床变形与平滩特征之间的相互作用以及洪水的沿程调整特性。