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黄河下游河道演变与河口演变相互作用规律研究

赵连军  
【摘要】:目前在黄河口淤积延伸和流路变迁对黄河下游河道反馈影响的问题上,许多学者意见不一。本文作者对现有的研究成果进行了认真的总结分析后认为,黄河下游河道演变与河口演变影响因素繁多,各因素之间的相互作用极为复杂。过去各家由于受研究手段的限制,不能理清各个因素的作用与全面地分析各种关系,切入点不同,结论也就各不相同。黄河口为弱潮陆相河口,从长时段看,因进入河口沙量很大,河口演变主要表现为流路的淤积延伸与改道,两者交替发展形成了目前的三角洲。黄河下游河道演变与河口演变的一个重要特点是,其受上游来水来沙条件变化的影响非常大,河床(包括河口)冲淤变形调整非常剧烈,这一点是其它任何河流也不可比拟的。例如,有的改道初期上游来沙量很大,其作用掩盖了改道溯源冲刷的发展,造成改道影响不大甚至没有影响的假象。因而,单纯的不全面的实测资料分析往往不能获得正确的认识。本文的主要特点之一,就是运用较全面反映各因素之间相互关系的水动力学泥沙数学模型,对黄河下游河道与河口冲淤演变之间的关系以及来水来沙对它们的影响作系统的、定量的研究。 针对黄河下游河道与河口水沙演进传播及演变特点,本文通过理论探讨与实测资料分析,建立了黄河下游河道糙率公式、含沙量及悬沙组成沿河宽分布公式及悬移质泥沙与床沙交换基本方程,对悬移质泥沙与床沙交换基本方程中的有关参数、黄河下游水流挟沙力计算、河槽在冲淤过程中河宽变化调整模拟方法、床沙粒径调整计算方法、河口淤积延伸计算模式等进行了深入研究,在此基础上,研制开发了统一计算黄河下游河道演变与河口演变耦合作用的水沙数学模型,并采用1976年7月~1996年6月水沙系列对模型进行了系统检验。 本文采用天然实测资料分析与多种组合方案下数学模型计算相结合的方法,把来水来沙、下游河道冲淤演变、河口淤积延伸以及流路改道作为一个整体来研究,探讨黄河下游河道演变与河口演变相互作用规律,得出如下几点认识与创新: (1) 黄河下游来水来沙年际变化很大,以致于河道演变出现了总体上为累积淤积,但在某些时期冲淤交替发展的过程。利津以下河口段河道的冲淤演变既受上游来水来沙条件的影响,又受河口改道变迁与延伸的影响。黄河口延伸长度与进入河口沙量成正比,但不同河口流路、或同一流路的不同发展阶段,其比例系数并不相同。 (2) 来水来沙条件是影响黄河下游河道演变与河口演变的主要因素,花园口~利津河段的年冲淤量与花园口来水量的平方成反比,与来沙量成正比,淤积量及淤积比随来沙组成的变粗而增大,根据实测资料回归建立了体现上述规律的长系列多年平均情况下该河段河道冲淤量计算公式。当花园口来沙量增加或减少时,各河段淤积量均随之增大或减少;河道冲淤幅度是自上而下逐渐变小的,河道纵比降也将作出新的调整;通过几百公里河道的冲淤调节,进入河口沙量仍不


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