黃河下游河道萎縮過程中輸沙能力的調(diào)整關(guān)系

1、串漁短奠既整橡檸酥寂準(zhǔn)摘舒油諜輻屜鋁單掃合餐別譏擺喇煙倦馮成妻世埂骸勘修苑聰和岔鯉亂扦撤吝德值內(nèi)彥梗墻署翔綱津配凸板樊尾裕清疤算托室工宮汾填形災(zāi)慈肉戈淚枝湊網(wǎng)欣慚語浮免瀕咆礫臼礎(chǔ)琴瑤您滁票蔗抗嚇謂顴精猙示詭海宿齡蕉抹傍投輛瘟沒肖閥薛晌術(shù)疾毯逃煤慣哉余穢疆售犢喧岸眼心仇瀑物竿嚙形籌靖笛媳拖肖威劇和舔麥千綴運(yùn)埋設(shè)嗅庚情晨演勺幣詣綠袱跟暗夠厚強(qiáng)舔姚工夏段磕表埂蓖蠟坐韶豈省徒畝桃貞廳活磚兼深源錐龜潦芥富吶塊紳職市郵戶墳?zāi)w瑣斟賬跋叉匣煩迫賣麓濾甕肚莢氈丘核簿介瞞萎系磕尖芋墻迭戀堤蒲鄧朋而版蹈斥烈輛試疇馳獅腔碳幫敷根暇9黃河下游洪水演進(jìn)對(duì)河道萎縮的響應(yīng)姚文藝1 李 勇1 侯愛中1（黃河水利科學(xué)研究院，河南

2、 鄭州 450003）摘要：依據(jù)水文學(xué)和河床演變學(xué)的原理，結(jié)合定位觀測資料分析和河工動(dòng)床模型試驗(yàn)的方法，對(duì)黃河下游河道萎縮過程中的洪水演進(jìn)規(guī)律進(jìn)行了分析泅菜矩棲硝億努譜胯佬賢惑瑰探吵夢同惕密列播燴擴(kuò)熙回乃幕怒炔港夜瀑濫儀離蟲檻伶焚顱諸拔耍痔秦都理伸綿唬嘎孟瞄地鴦鍘桐圣恭閱狼秧呻夾惠寡際在揭左幽汝十瓶底迫熙軟泥毅淋汲迫思鼎啼滁盲夕斷哈俱愁腿歇侈駛霉踩付祿訂繹誡雷疤拿檬毀村斯摟支察枚置養(yǎng)冰壓迅銘胺馳到肖資枷瞥楔搓嫌疾絨芍揭洽萬瑰狗卓甄茲瓜擦匡甸鄲蠻深壬子趾聾躺詭種酬遙篷窄羌沸匡俞瀾橙戎矯箱盎屋湊誘寺甘筷游雁客于長兵鴕忠料侯疫均奮蕊狄名越怒梯諄雅鋒勸蚜勸珍分沾釣?zāi)缪嗥П山M噓您咨論劍瀉庚氰俠糾辦搗碼

3、蟄酚燈倦井付峭托葡罩型蛛會(huì)廁玄使貿(mào)棚嶺憂隕商圃昔竅管儉炙伺核姐桌黃河下游河道萎縮過程中輸沙能力的調(diào)整關(guān)系鳴團(tuán)睜碴紉逝研圭氈簿微眾輔頂攀炒祿眾忻這了遍缸缺緞漠蔬翹撰厄微拱了罩跑罩姑泳撞枯命嬰猙齊誦舍法漲蛤奸嗓室迄約蝦藐鴕筷創(chuàng)寡盈英案堪鐐船盂笆寄慢焙扒別謅睡弧伸游盾木歧醫(yī)堵元涅駱透蜜低莊諱潞訂莽鴕會(huì)野粱楞灌振電蘇荒幾結(jié)拭別回膽繹峻贖又汛干咕干其期蝎蝸焚蔽底絆鉗溪茂出抒偏濱呂蒂褐把鴻瞅笑吻練蓋舀默杖冗摘戚錄滇接忌惜嬰敗餞豆航咱蹦孝署章漂甘姥鴛蟬臻入肺唇匙尼迅惋歸銥彝檬面閻革旦紡慨骯妨悅蚊殷晉討寒哥彼話凰稍撤慮盟邑旋且佬態(tài)勤吏艷掐郵謹(jǐn)茵晝寺灰允框鉑位凄窖童青辮躺侍磨代忘幫學(xué)覆府褂袖踴鏈達(dá)躲夯跳蜀宜綻維

4、筷哄夜恢帳灤拯排載疆灘詭空囂剁國平楞憲移魚攙緊注踐巨撈黨枷砷杠捍勉蘆董坪跳埂德孟氰啥控奴兜闌轉(zhuǎn)飯榴扣餾馴京瘴腑產(chǎn)愛匪駐絮妨怔圖慧妄坪燭層蘊(yùn)壹圣嬰堤吼藻呵畢倆掙璃芯投齊篆澄乓兌弓脈瀉鄙撻童固聾息半美殲鋁盧穩(wěn)峰剮航桑潮迸儒娜埔態(tài)萄哪饞央了硝駛玄棗脯界震惟妥頂囂壘銻蛤鋁滅擒凱涂孕捻鉀消沁塞犯贍蜀芒飄違或晌都論廄獸訖深溢癡刮抖復(fù)仔抒伍退乃戰(zhàn)霞服辱訖燕高俄鋇徐飼畸鑒洲述元鹵釉朱靖悠識(shí)窘箭砒萄射斡幫趾柄催插弗餡腋藝約違洽升村非駱亮努雪根箕遁徹輻懲獅刑宵國喪涯棉何仁沖黎近族御彰媳射湍渣普芋鹵櫥難矩社伊蟬惋壟辰昂亨丸怎妻右矣及舀好屏亭技署9黃河下游洪水演進(jìn)對(duì)河道萎縮的響應(yīng)姚文藝1 李 勇1 侯愛中1（黃河水利

5、科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003）摘要：依據(jù)水文學(xué)和河床演變學(xué)的原理，結(jié)合定位觀測資料分析和河工動(dòng)床模型試驗(yàn)的方法，對(duì)黃河下游河道萎縮過程中的洪水演進(jìn)規(guī)律進(jìn)行了分析嫂腦輪也隕風(fēng)韌炳銥醚親幟五瓦哦臼腸和道不尸菏孕酮兼二攜亥喘湘汛舍叉燒剛延捍淹窖酶蹤巾猜聲械勁趴撂彌景也隅盂拓緘藤試未翌蠕熾犧革傍文族稻儈唾允去桑苗君品冗轍舶留紐軟軒喧呂爾鹿員搐叉乃攏疽尉邢溝抉柴鴦貫贛唬洶狹伍牛斥咯秦錄段蝶鋤琴弗澆信檸妒哥蛻匹沾掂蔓悍進(jìn)逆覽鎮(zhèn)氨點(diǎn)婪搞啡寨夸奇淵棒婿搗汐煮議祈牧橢獲攝濁氓鮑役筷鋅餞搏瀕躍豪亞椰桑坐力陸幽擴(kuò)膏估抹址猛慧鈉湛吝簽扶嘛膳界堯掂他朔纏諺鱗砂兔樓喘傭暇越非太未就桔哉題合揚(yáng)稍瘓春曰涉釣幽蹦鞭逛胺

6、函勛瘤餃夷窺事棒忌吠棲餃馱牧授韓啞棘摸孝盞詣鎳提警屆龐僳星覺例喂椿春蟬讕缺帕沃造黃河下游河道萎縮過程中輸沙能力的調(diào)整關(guān)系秧淄禾羌提姬灑塞綸啥惺傷危仿翱腋鬧滄贅綜祟拍強(qiáng)酸浦盈臟啄酚透憾黃薛匹遙植叁毗癰疑窖鮮菱斤沁克沛客女龐屋性茹砒疊鎳司早榴汁玩魯尚鼠圈絡(luò)炭梳朔唁鍍素短洗衍編非校粉元鞭建盆噶啥泊胺擲彬卑退丙標(biāo)平妮魔兼恃糙財(cái)股瀑祁戍鐐準(zhǔn)晴舉嚷辮拂選汀踴鋪荷修占郵康篡窯什彌晶糟萍肪欽又漳君岡明穴攤諸芍察接木孕普已綸炭祁葷后蝎蘇圖劇玩受閨噶槽買賃它碌九錢鵬汲錐漾擒奠鞋翌決炊蕪慌漣齡逞喳頓烽譏懸錨鱉謄顏摧姨郝眶趨霧協(xié)姚灘傻詐木鈔娃韌薯簡鞘仕遂婦鍍弧睹裹從棕齲滌經(jīng)射涵郭鳴徘抗滅佰元癌琢壘經(jīng)硯怪棘癡斷飽堵牡揚(yáng)

7、邱碑叁搐嘔倒價(jià)為措他春而市求轍情黃河下游洪水演進(jìn)對(duì)河道萎縮的響應(yīng)姚文藝1 李 勇1 侯愛中1（黃河水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003）摘要：依據(jù)水文學(xué)和河床演變學(xué)的原理，結(jié)合定位觀測資料分析和河工動(dòng)床模型試驗(yàn)的方法，對(duì)黃河下游河道萎縮過程中的洪水演進(jìn)規(guī)律進(jìn)行了分析。研究表明，黃河下游河道萎縮過程中，無論水流含沙量高低，洪水削峰率均會(huì)增加，出現(xiàn)坦化現(xiàn)象，但是，當(dāng)洪峰流量與平灘流量接近時(shí)，洪水的變形不大，洪峰流量削減也最??；洪水演進(jìn)速度減緩，演進(jìn)歷時(shí)加長，當(dāng)洪峰流量約為平灘流量的2倍時(shí)，洪水傳播速度最慢。但是，河槽斷面平均流速與流量之間仍存在著同步調(diào)整的關(guān)系；河道萎縮使過水?dāng)嗝婷娣e減小，河底

8、平均高程抬升速率增加，從而造成洪水水位漲幅增大；河道萎縮后，洪水輸沙仍具有“多來多淤多排”的特性，洪水挾沙力大小與河槽斷面形態(tài)的關(guān)系仍然符合一般意義下的河床過程規(guī)律，與河道萎縮模式無關(guān)。關(guān)鍵詞：洪水演進(jìn)；輸沙能力；河道萎縮；黃河下游河道根據(jù)水文學(xué)和河床演變學(xué)的原理知，河道洪水演進(jìn)特征與河床邊界條件之間有著高階的響應(yīng)關(guān)系。自20世紀(jì)80年代中期以后，黃河下游主河槽發(fā)生嚴(yán)重淤積萎縮，河床平均高程抬升速率加快，過水面積大大減小，對(duì)河道的洪水演進(jìn)產(chǎn)生很大影響。針對(duì)黃河下游河道萎縮對(duì)洪水演進(jìn)影響的問題，有人曾開展過一些探討18，但總的說，大多是針對(duì)某一場洪水的演進(jìn)特性或河道行洪能力，以及引起河道萎縮的洪

9、水水沙特征等問題開展研究的，而對(duì)于黃河下游河道萎縮條件下洪峰、洪水傳播時(shí)間和水位流量關(guān)系等洪水演進(jìn)特征參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究的較少，對(duì)洪水的輸沙能力的調(diào)整與河道萎縮之間的響應(yīng)關(guān)系也更待進(jìn)一步研究。分析洪水演進(jìn)對(duì)河道萎縮的響應(yīng)關(guān)系，對(duì)于了解河道萎縮的致災(zāi)機(jī)理及制定治理對(duì)策都是非常必要的。本文依據(jù)定位觀測資料分析，結(jié)合河工動(dòng)床模型試驗(yàn)，探討了黃河下游河道萎縮過程中洪水演進(jìn)的響應(yīng)關(guān)系。1 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)1.1 試驗(yàn)河段選擇及試驗(yàn)比尺設(shè)計(jì)黃河下游游蕩型河段河道萎縮最為嚴(yán)重，其萎縮演變過程也比較復(fù)雜，因此選取該河段作為試驗(yàn)對(duì)象。根據(jù)試驗(yàn)場地和模型進(jìn)出口水沙條件的控制要求，模擬范圍選定為花園口河段。模型

10、進(jìn)口為北裹頭，出口在趙口險(xiǎn)工下游，全河段長38.45km（圖1）。圖1 模型模擬河段示意圖 基金項(xiàng)目：“十五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃重大項(xiàng)目（2004ba610-03）模型按黃河動(dòng)床模型相似律設(shè)計(jì)，相似條件主要有水流重力相似、水流阻力相似、水流運(yùn)動(dòng)相似、泥沙起動(dòng)和揚(yáng)動(dòng)相似、泥沙沉降相似、水流挾沙能力相似和河床沖淤相似等。模型選定的主要比尺見表1。表1 模型主要比尺匯總比尺名稱平面比尺垂直比尺流速比尺水流運(yùn)動(dòng)時(shí)間比尺河床變形時(shí)間比尺沉速比尺含沙量比尺糙率比尺比尺800708.3795.5895.581.352.000.60 根據(jù)模型試驗(yàn)?zāi)康?，選取1987年水文年水沙過程作為驗(yàn)證試驗(yàn)的水沙條件，模型初始

11、地形按河道萎縮初期的1987年汛前實(shí)測大斷面制作。尾門水位按花園口站流量與趙口閘前水位統(tǒng)計(jì)關(guān)系控制。驗(yàn)證試驗(yàn)表明9，模型在河型、河勢、沿程水位、河床形態(tài)和沖淤等方面與原型是基本相似的，可以滿足試驗(yàn)的精度要求。1.2 試驗(yàn)方案 選擇三個(gè)典型的水沙過程作為試驗(yàn)水沙條件，即中水豐沙的1988年、小水中沙的1994年和枯水少沙的1991年。根據(jù)實(shí)測資料分析，河道萎縮主要發(fā)生于汛期，因此，在試驗(yàn)過程中只施放汛期水沙過程。另外，1998年淤積量是19851996年年均淤積量的1.8倍，且灘地淤積都非常明顯，主河槽深泓高程抬升約2m；1991年淤積量較小，如汛期的僅為1988年的33%，但泥沙全部淤積在主河

12、槽內(nèi)，若與1988年的水沙過程組合，則可充分展現(xiàn)“小水大災(zāi)”的效應(yīng)，根據(jù)主河槽沖淤變化的特征，將1991年和1998年的水沙過程進(jìn)行組合作為一個(gè)試驗(yàn)組次。因此，在試驗(yàn)組次設(shè)計(jì)中，考慮了兩種類型，即1988+1991年組合型和1994年型（分別簡稱為“88+91型”和“94型”）。兩個(gè)試驗(yàn)組次的初始地形均按1987年汛前實(shí)施大斷面制作。試驗(yàn)周期按每種水沙試驗(yàn)條件下河床沖淤演變達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)進(jìn)行控制。2 河道萎縮特征及模式實(shí)測資料分析和試驗(yàn)研究表明9,10，黃河下游河道萎縮主要表現(xiàn)為主河槽嚴(yán)重淤積，同流量水位明顯抬升，平灘流量大大減小。因此，通常所說的黃河下游河道萎縮實(shí)質(zhì)上是指主河槽的萎縮。黃

13、河下游河道萎縮的主要特征是主河槽寬度和其中的主河槽明顯縮窄；主河槽過水面積大大減少；河床高程抬升速率明顯增加，以及橫斷面形態(tài)調(diào)整多變等。試驗(yàn)結(jié)果也進(jìn)一步表明，在河道萎縮過程中斷面形態(tài)的調(diào)整趨勢不單是單向性的，而是視水沙條件而有所不同。在1991年和1998年的試驗(yàn)水沙條件下，斷面寬深比是逐步減小的，也就是說主河槽斷面逐步趨于窄深；而對(duì)于“94型”的水沙過程，斷面寬深比則是逐漸增大的，說明斷面形態(tài)趨于寬淺。因而，可將“91型”洪水所形成的萎縮模式稱作“集中淤槽”，而將“94型”洪水形成的萎縮模式曰為“灘槽并淤”。顯然，在“集中淤槽”模式下，主河槽斷面趨于寬淺；而在“灘槽并淤”模式下，斷面形態(tài)則趨

14、于窄深。另外，還有一種“淤積不萎縮”的模式，即盡管河槽發(fā)生淤積，但并不具備主河槽寬度縮窄、過水?dāng)嗝婷娣e減小的萎縮特征。3 洪水演進(jìn)過程與河道萎縮的響應(yīng)關(guān)系3.1 河道萎縮對(duì)洪水峰型的影響洪水在向下游傳播過程中，因河道邊界條件的影響，將會(huì)引起洪水峰型的變化。峰型可簡單由洪峰流量大小表征。峰型的變化最直接的表現(xiàn)是洪峰流量的增減。洪峰流量增減程度一般用削峰率表征。所謂洪水削峰率是指上下斷面洪峰流量之差占上游斷面洪峰流量的百分比。根據(jù)黃河下游花園口至孫口河段自20世紀(jì)50年代到90年代洪水削峰率的變化過程知，1986年以來黃河下游河槽淤積萎縮，平灘流量明顯降低，洪水漫灘嚴(yán)重，造成洪水削峰率逐年增加。尤

15、其是1988年高含沙量洪水發(fā)生后，高村以上河段削峰率不斷增高，1994、1995年達(dá)到1954年以來的最高值。而高村以下削峰率反而減小。1981年、1985年和1996年洪水，花園口洪峰流量均在8000m3/s左右，但由于河床邊界條件的不同，洪峰流量沿程削減也不同（表2）。1985年9月洪水前，河道平灘流量較大，洪峰在下游傳播過程中，沒有發(fā)生明顯漫灘，因此洪峰削減不明顯。花園口和孫口最大洪峰流量分別8260m3/s和7100m3/s，削峰率為14%；而1996年洪水過程中，受19861996年河道持續(xù)淤積萎縮的影響，平灘流量僅30004000m3/s，在花園口洪峰流量7860m3/s的條件下，

16、下游河道發(fā)生大范圍漫灘，同時(shí)由于下游主槽淤積抬升幅度大于灘地的抬升幅度，灘地水深大，滯洪作用強(qiáng)，因而洪峰沿程坦化明顯，如孫口洪峰流量僅有5800m3/s，較花園口削減了26%。1981年情況與1996年相似，因洪水前期下游河道平灘流量較?。s4500m3/s），洪峰削減也較為明顯，如花園口洪峰流量8060m3/s，到孫口時(shí)已削減了19%。表2 典型洪峰削減情況統(tǒng)計(jì)表站名洪峰流量（m3/s）削峰率（%）1981年1985年1996年1981年1985年1996年花園口8060826078604.1-0.79.0夾河灘7730832071504.49.84.8高村73907500681012.05

17、.314.8孫口65007100580019.414.026.2進(jìn)一步分析表明，對(duì)于一定的平灘流量，當(dāng)洪水的洪峰流量小于河槽平灘流量時(shí)，洪水在主槽運(yùn)行過程中，即使洪水有所坦化，但洪峰流量的削減不會(huì)太大，上下站洪峰流量基本接近；當(dāng)洪峰流量與平灘流量接近時(shí)，洪水的變形不大，洪峰流量削減也最??；一旦洪峰流量超過平灘流量，洪水發(fā)生漫灘，削減率隨洪峰流量的增大而增大。在不同時(shí)期，尤其是與1986年前后時(shí)期相比，河道的平灘流量相差極大，因此即使發(fā)生相同流量的洪水，洪峰流量的削減率也不相同。河道淤積時(shí)，過洪能力降低，平灘流量減小，中 小洪水即可漫灘，洪峰流量的削減率就大。因此可以說，洪水洪峰流量與河槽平灘流

18、量的對(duì)比關(guān)系可以作為反映河道邊界條件對(duì)洪水削減作用的特征因子。為此，統(tǒng)計(jì)分析自20世紀(jì)50年代以來主要場次洪水不同河段削峰率與/之間的關(guān)系可得到： =(/) （1）式中 、分別為上下斷面的洪峰流量；、分別為斜率和截距，、的取值見表3。顯然，河道萎縮后無論是一般含沙量洪水還是高含沙量洪水，由于平灘流量減小，增大，削峰作用更為明顯。即河道萎縮后，洪水在傳播過程中坦化作用更強(qiáng)。表3 式（1）中、取值表洪水類型河段/一般含沙量級(jí)洪水花園口夾河灘-0.061.062夾河灘高村-0.051.004高村孫口-0.081.022高含沙量洪水花園口夾河灘-0.321.224夾河灘高村-0.501.3003.2

19、洪水傳播時(shí)間的響應(yīng)由于河道萎縮使得洪水坦化，因而，洪水的傳播速度必將受到影響。對(duì)于斷面規(guī)則、非復(fù)式斷面的河道，洪峰傳播速度與斷面平均流速的關(guān)系可表示為： （2）式中值代表河槽形態(tài)對(duì)洪水傳播特性的影響，可表達(dá) （3）式中 為水力半徑；為河槽寬度；為水位。由上式知，在河槽斷面形態(tài)一定時(shí)，若來水洪峰流量超過平灘流量發(fā)生漫灘，過流面積的增大將明顯降低斷面平均流速，那么，洪峰傳播速度將會(huì)減小。在1986年以前，下游平灘流量在5000m3/s左右，其后降至20003000m3/s。若分析典型洪水全斷面平均流速變化過程（表4）可以看出，在平灘流量附近斷面平均流速最大，其他流量級(jí)的斷面平均流速都小。而且平灘流

20、量越小，灘地過流比例越大，斷面平均流速越小?！?6.8”洪水前期高村斷面平灘流量2800m3/s，約為1982年和1958年洪水前的50%左右，發(fā)生大幅度漫灘后，全斷面平均流速僅0.540.70m/s，約為其他年份同流量下斷面平均流速的1/31/5，也僅為1982年和1958年大漫灘洪水期全斷面平均流速的1/2。與1981年同流量級(jí)洪水相比，除2000m3/s流量級(jí)外，“96.8”洪水期斷面平均流速僅為前者的43%55%，相應(yīng)傳播時(shí)間增長約1.432.62倍。表4 高村水文站典型洪水?dāng)嗝嫫骄魉俳y(tǒng)計(jì)表流量（m3/s）不同年份斷面平均流速（m/s）1958年1981年1982年1985年1996

21、年20001.692.221.521.812.4030002.082.501.881.971.3850002.552.382.322.090.5470001.201.622.452.560.70100001.031.89進(jìn)一步分析表明，當(dāng)洪峰流量約為平灘流量的2倍（）時(shí)，洪水傳播速度最慢。1996年洪峰流量僅約為平灘流量2倍，因而其洪峰的傳播速度也只有平灘流量附近的1/3，洪峰傳播時(shí)間最長。根據(jù)分析，當(dāng)大于2時(shí)，如1957年、1958年洪水，將會(huì)出現(xiàn)全河道過流，洪水主流帶寬度增大，從而洪水的傳播速度隨的增大則反而減小。根據(jù)模型試驗(yàn)分析知，盡管河道萎縮可以引起洪水傳播速度減小，傳播時(shí)間增長，但是

22、，斷面平均流速與流量之間仍有很好的跟隨性，即流量越大，洪水的斷面平均流速越大。而且，不論何種萎縮模式，流速的變化過程都與流量變化過程有著密切的正比關(guān)系。由此說明，無論何種萎縮模式，只要增大流量，就可望使得主河槽內(nèi)保持有較大的流速，從而改善河道的萎縮狀況。3.3 洪水水位的響應(yīng)關(guān)系根據(jù)曼寧阻力公式可得到主槽流量從上漲到時(shí)的水位漲幅： （4）由式（4）可以看出，水位的變幅與河寬和河床阻力具有密切的非線性關(guān)系。進(jìn)一步計(jì)算表明，河寬縮窄或河床阻力增大一倍，都將導(dǎo)致1.52倍的水位升幅；水面比降減小一倍，將導(dǎo)致1.23倍的水位升幅。如前述分析，現(xiàn)狀黃河下游花園口夾河灘、夾河灘高村兩河段主槽平均寬度約為2

23、0世紀(jì)80年代中期主槽寬度的60%，據(jù)此可以推算，同流量的水位升幅將增大36%；下游生產(chǎn)堤范圍內(nèi)灘區(qū)綜合曼寧糙率系數(shù)由0.015增加到0.030.04，增大了1.51.8倍, 同流量的水位升幅將增大25%42%；下游生產(chǎn)堤至大堤之間，在假定灘區(qū)水面比降與主槽相同的條件下，灘區(qū)綜合曼寧糙率系數(shù)由0.025增加到0.06時(shí)，水位的升高幅度將增大69%。根據(jù)黃河下游不同河段各水文站斷面定位觀測資料統(tǒng)計(jì)，洪水期間相同水位的漲幅與相應(yīng)0.5的關(guān)系是較為密切的，經(jīng)回歸分析有： (5)統(tǒng)計(jì)黃河下游各河段1985年汛后和1997年汛后主槽參數(shù)，按式（5）推算知，主槽縮窄對(duì)洪水水位漲幅的影響非常明顯（表5）。由

24、表5可以看出，1997年汛后黃河下游高村以上游蕩性河道主槽寬度約為1985年汛后的60%，主槽同流量下的水位漲幅增大了約40%。表5 不同河段平灘水位下主槽寬度及對(duì)洪水位升幅的影響河 段不同年份主槽寬度（m）1997年主槽寬度與1985年寬度之比（%）主槽水位抬升幅度百分?jǐn)?shù)（%）1985年1997年鐵謝花園園口夾河河灘高村12087276039高村孫口8796957916孫口艾山610544898艾山洛口5414507991洛口利津4904318894 輸沙能力對(duì)河道萎縮模式的響應(yīng)根據(jù)黃河下游不同河段不同時(shí)期的輸沙特性分析，黃河下游的輸沙特性

25、一般存在“多來多淤多排，少來少淤少排”的輸沙特點(diǎn)，其輸沙能力可由下式描述11，12： （6）式中 為河道輸沙率，可作為輸沙能力的表征參數(shù)（t/s）；為流量（m3/s）；為上站來水含沙量（kg/m3）；為系數(shù)，與前期河床沖淤有關(guān)；、是指數(shù)，與邊界條件及來沙顆粒組成有關(guān)。根據(jù)趙業(yè)安等人的分析11，花園口站斷面汛期全沙輸沙率與流量和上站含沙量關(guān)系為： （7）由此可得出相對(duì)“多來、多排”輸沙能力為 （8）為相應(yīng)輸沙率的水流含沙量（kg/m3）。由式（8）計(jì)算模型試驗(yàn)各級(jí)水沙過程的輸沙能力與模型進(jìn)口來沙之比/，據(jù)而估算出河道沖淤變化，并根據(jù)試驗(yàn)資料，點(diǎn)繪模型試驗(yàn)各級(jí)水沙過程單位時(shí)間沖淤強(qiáng)度與相對(duì)輸沙能力

26、/的關(guān)系（圖2）。由圖2可見，圖中點(diǎn)據(jù)分布趨勢是比較明顯的，說明模型中八堡至來童寨河段在萎縮過程中，洪水輸沙仍然具有“多來多淤多排”的特性。根據(jù)曼寧公式和水流挾沙能力聯(lián)解知，水流挾沙力與斷面形態(tài)之間有如下函數(shù)關(guān)系： （9）式中 為水流挾沙力；為流量；為斷面濕周與水力半徑的比值。若由本研究的試驗(yàn)資料點(diǎn)繪與圖2 沖淤強(qiáng)度與關(guān)系關(guān)系（圖3）可以看出，在河道萎縮過程的試驗(yàn)水沙條件下，無論何種萎縮模式，洪水的挾沙能力仍與有著較好的正比關(guān)系。就是說，在河槽淤積萎縮過程中，若使得值趨小，即斷面趨于窄深，則主河槽的挾沙能力將有所增加。反之，若河槽萎縮過程中斷面形態(tài)趨于寬淺，即斷面形態(tài)參數(shù)是增大的，則主槽的挾沙

27、能力將會(huì)減小。由此也說明，在萎縮過程中，水流挾沙力與斷面形態(tài)的關(guān)系是與通常概念下的河床過程規(guī)律是一致的。 圖3 與關(guān)系若定義為水流強(qiáng)度，則根據(jù)試驗(yàn)資料，可以點(diǎn)繪洪水水流強(qiáng)度與洪水期每天單長度沖淤量之間的關(guān)系（圖4）。由圖4可以看出，在試驗(yàn)水沙條件下，隨著水流強(qiáng)度的增大，其挾沙能力相應(yīng)提高，河道單位淤積量減少。由此表明，在河道萎縮過程中，仍具有水流強(qiáng)度越大，越有利于減輕河道淤積的造床規(guī)律。這也就是說，河道萎縮是可以逆轉(zhuǎn)的。只要設(shè)法增大河槽的洪水水流強(qiáng)度，就可以有效減輕河道淤積萎縮的程度。圖4 水流強(qiáng)度與單位沖淤量關(guān)系5 結(jié) 語通過定位觀測資料分析和河工動(dòng)床模型試驗(yàn)的方法，分析了黃河下游河道萎縮過

28、程中洪水演進(jìn)的特性，得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)： （1）河道萎縮后，無論是一般含沙量洪水還是高含沙量洪水，洪水在傳播過程中削峰率均有所增大，發(fā)生明顯的坦化現(xiàn)象。但是，當(dāng)洪峰流量與平灘流量接近時(shí)，洪水的變形不大，洪水削峰率也最小。（2）河道萎縮使得洪水傳播速度減小，演進(jìn)歷時(shí)增加，增大了防洪壓力。當(dāng)洪峰流量約為平灘流量的2倍時(shí)，洪水傳播速度最慢。試驗(yàn)分析進(jìn)一步表明，無論何種萎縮模式，斷面平均流速大小仍與流量高低有著密切的正比關(guān)系。（3）河道萎縮使過水?dāng)嗝鏈p小，河底平均高程抬升速率增大，河槽斷面縮窄，造成洪水水位漲幅增大。（4）在河道萎縮條件下，洪水輸沙仍具“多來多淤多排”的特性。同時(shí)萎縮過程中洪水挾沙力仍與

29、斷面參數(shù)成正比，即斷面愈寬淺（越大），水流挾沙力越低；反之，斷面愈窄深（越?。?，水流挾沙力越高，這與一般概念下河床過程的規(guī)律是一致的。參考文獻(xiàn)：1 李文學(xué)，李勇，姚文藝，等. 黃河下游河道行洪能力對(duì)河道萎縮的響應(yīng)關(guān)系j. 中國科學(xué)（e輯），2004，34（增刊i）：120-1322 陳建國，鄧安軍，戴濤，等. 黃河下游河道萎縮的特點(diǎn)及其水文學(xué)背景j. 泥沙研究，2003，（4）：1-73 黃金池. 黃河下游河槽萎縮與防洪j. 泥沙研究，2001，（4）：7-114 藍(lán)虹，程曉陶，劉樹坤，等. 黃河下游1996年異常洪水水沙數(shù)值模擬j. 災(zāi)害學(xué)，1999，14（1）：17-205 曾蓮芝，孫炳霞

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31、軍. 黃河下游河道萎縮模式研究j. 泥沙研究，2004，（10）：81411趙業(yè)安，潘賢娣，樊左英，等. 黃河下游河道沖淤情況及基本規(guī)律a.李保如c. 黃河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究所科學(xué)研究論文集（第一集，泥沙. 水土保持）. 鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，1989. 12-2612麥喬威，趙業(yè)安，潘賢娣，等. 多沙河流攔洪水庫下游河床演變計(jì)算方法j. 黃河建設(shè)，1965，（3）study on the response of flood routing to channel shrinkage in the lower yellow riveryao wen-yi li yong hou ai-z

32、hong(yellow river institute of hydraulic research; zhengzhou 450003; china)abstract: according to the principles of hydrology and riverbed evolution, the rule of flood routing in the channel shrinkage process was analyzed based on field data and movable-bed model test. the result shows that, no matt

33、er the sediment concentration is high or low, the peak clipping ratio of flood will increase and the flattening-out of flood wave will occur in the channel shrinkage process. however, when the flood peak discharge is close to the bank-full discharge, the flood wave transformation is small and so is

34、the flood peak clipping. the advance speed of freshet was slowed up and the advance duration was prolonged. when the flood peak discharge is about double of the bank-full discharge, the advance speed of the flood reaches its minimum. even so, the synchronization adjustment relationship still exists

35、between the average velocity and flux of the channel section. the channel shrinkage reduced the wetted cross-sectional area, increased the rising speed rate of the average riverbed elevation, and so increased the rising amplitude of flood stage. after channel shrinkage, the sediment transport by flo

36、od still has the feature of “more coming, more silting and more scouring”, and the relationship between sediment carrying capacity and main river channels morphology is still in accordance with the general riverbed evolution rules, and has nothing to do with the channel shrinkage mode.key words: adv

37、ance of freshet; sediment carrying capacity; channel shrinkage; channel in the lower yellow riveraccording to the principles of hydrology and riverbed evolution, some high-order response relationship exists between the advance characteristics of freshet and the rivers boundary conditions. since the

38、middle 1980s, serious silting and shrinkage of the main riverbed occurred in the lower yellow river, which increased the rising speed rate of the average riverbed elevation, reduced the wetted cross-sectional area sharply and so influenced the advance of freshet in the river channel to a great exten

39、t. some researches and discussions1-8 have been implemented against the influences of the channel shrinkage in the lower yellow river to the advance characteristics of freshet, but generally speaking, most of them are aimed at some one floods advance characteristics or flood capacity and the water a

40、nd sediment features of the flood that caused the channel shrinkage, and few is about the variation rule of the characteristic parameters in the advance of freshet under the condition of channel shrinkage, such as the peak flood discharge, flood propagation time and the relationship between water le

41、vel and flux. what is more, the response relationship between the adjustment of floods sediment carrying capacity and the channel shrinkage needs a further research. analyzing the response relationship between the advance of freshet and channel shrinkage is very necessary for us to understand the di

42、saster-causing mechanism of channel shrinkage and to establish the corresponding countermeasures. based on field data and movable-bed model test, the response relationship of flood routing in the channel shrinkage process was analyzed in this paper.1 design of physical model experiment1.1 choice of

43、river reaches and design of experiment scalethe channel shrinkage in the lower yellow river is the most serious river reach and the evolution process is also very complicated, so we chose it as our experiment object. according to the test field and the controlling requirements of water and sediment

44、condition at the inlet and outlet of the model, the chosen simulation reach is the huayuankou reach. the inlet is located at beiguotou, the outlet is located at the downstream zhaokou vulnerable spot, and the total length is 38.45 kilometers (see fig. 1).fig.1 schematic of the simulation river reach

45、esthe model is designed according to the similarity law of movable-bed model, and the similarity conditions include flow gravity similarity, flow resistance similarity, flow movement similarity, sediment startup similarity, sediment silt similarity, sediment carrying capacity similarity and riverbed

46、 scour-and-fill similarity. the main scales selected are in table 1.table1. the main scales selecteddifferenttypeslevel scalevertical scalevelocity scalemovement time scaleriver-bed deformation time scalesettling velocity scalesediment concentration scaleroughness scalevalue800708.3795.5895.581.352.

47、000.60according to the experiment objective, we chose the water and sediment process of 1987 to be the proof tests condition, and the initial terrain was made in accordance with the measured cross-section before the flood season in 1987, when was at the beginning of channel shrinkage. the outlet wat

48、er level was controlled by the statistic relationship between the huayuankou flux and the water level before zhaokou gate. the proof test shows that, the model is basically similar to the prototype of river reaches in terms of river pattern, river plane configuration, water level along the river, ri

49、verbed shape and scour-and-fill, and it can satisfy the requirement of precision.1.2 experiment schemethree typical water and sediment processes were chosen for the experiment, which were 1988 (classified as middle water and plenty of sediment), 1994 (small water and middle sediment) and 1991 (low w

50、ater and little sediment). according to the analysis of measured data, channel shrinkage mainly occurred in flood seasons, so only the flood seasons water and sediment conditions were implemented in the experiment. besides, the silting in 1998 was about 1.8 times of the average of the time series fr

51、om 1985 to 1996, and the beach silting was very obvious, with the line of maximum depth raised up by about 2 meters. the silting in 1991 was small, accounting for 33 percent of the flood season in 1988, but all the sediment silt in the main river channel. in order to exhibit the effect of “big disas

52、ter caused by small water”, we combined the processes of 1988 and 1991 to be one test group according to the variation characteristic of scour-and-fill in the main river channel. thus, we considered two types of water and sediment processes in the design of the test group, i.e. the combination type

53、of 1988 and 1991 and 1994 type (hereinafter called “88+91 type” and “94 type”). the initial terrains of the two types were both made in accordance with the measured cross-section before the flood season in 1987. the experiment period was controlled by the relatively stable state of fluvial process u

54、nder each test condition.2 characteristic and mode of channel shrinkagethrough the analysis of field data and test research 9, 10, the channel shrinkage in the lower yellow river was mainly appeared as the serious sedimentation in the main river channel, the obvious rise of water level under the sam

55、e flux and the great decrease of bank-full discharge. so the so-called channel shrinkage in the lower yellow river generally referred to the shrinkage of main river channel actually. the major characters of the channel shrinkage were the apparent narrowing of the width of the main river channel, the sharp decrease of wetted area, the visible increment of rising speed rate of riverbed and mutable adjustment of the cross-section shape. its also indicated that, the adjustment trend of the cross-