黄河滩区及安全避洪措施分析探讨

1.黄河河道中滩区的作用 1.1滩区能够有效减缓下游河床抬升速度 小浪底水库建成后,花园口百年一遇和千年一遇洪峰流量分别达15700m^3/s和22600m^3/s。当黄河下游发生较大洪水致使滩区漫滩后,经过滩区滞蓄后的洪水,泥沙大量落淤,清水回归主槽,主槽则发生冲刷,这样使得涨水中的主河槽迅速扩大刷深，排洪能力不断加强。     

黄河下游水沙调控对河道滩槽冲淤影响试验研究

针对黄河"82.8"洪水,运用模型试验手段研究在自然漫滩和控制漫滩条件下的黄河下游淤滩刷槽效果。通过对试验过程中实测的水位、流速、含沙量、泥沙粒径等多种水力泥沙要素及冲淤量进行分析,得出多种水力要素与主槽和滩区冲淤量的影响规律的关系式,并利用已有的实测数据对冲淤关系式进行验证。研究结论可指导不同来水来沙条件下,通过控制滩区来实现淤滩刷槽的目的。     

溃漫堤洪水多维耦联数值模型及应用

针对山洪沟防洪标准偏低、遭遇暴雨洪水时溃漫堤风险较大且较难准确预测的问题,开展洪水多维耦联数值模型研究.基于圣维南方程与VOF法的标准k-ε双方程原理,融合Abbott六点隐格式法、非结构化网格Roe格式的单元中心显式有限体积法与结构化网格PISO算法优势,系统构建溃漫堤洪水多维耦联数值仿真模型.以贺兰山汝箕沟为研究对象,模拟其遭遇百年一遇洪水时,沟道一维、溃口三维与淹没区域二维的多维水流动态耦合演进过程及影响情况.结果表明,溃漫堤洪水多维运动过程与流态模拟效果较好,所建多维洪水耦联数值模型计算精度较高,对多流态洪水动态耦合精确计算与淹没风险准确评估具有重要意义.     

干旱沟谷漫滩区暴雨洪水特性——以景泰县驼水沟为例

以景泰县驼水沟流域为研究区,利用景泰气象站1958-2013年最大24 h降水资料推求典型暴雨并建立暴雨强度--历时关系曲线.以驼水沟流域土地利用类型面积为权重计算流域平均径流系数,采用诺模图法求解流域汇流时间,并推求不同频率下沟谷漫滩区暴雨洪水特征参量,为干旱沟谷漫滩资料稀缺地区暴雨洪水计算提供方法借鉴.     

近岸波动平均水动力方程与波浪漫滩边界耦合的理论模型

波浪漫滩不仅影响局地水动力,对邻近拍岸浪区的水动力和泥沙运动也有重要影响。但是,近岸波动平均的流场计算尚没有包含波浪漫滩边界的影响。本文建立包含拍岸浪区的近岸波动平均水动力方程,它耦合了波浪漫滩区水流积分的波动平均方程。拍岸浪区和波浪漫滩区相互作用机制是水体、动量交换,它们由波浪漫滩区水流的波动平均值或水流积分的波动平均值提供,可以根据波浪漫滩区海滩坡度、海底摩擦及与拍岸浪区交界位置的波高、波向、波周期计算。这些水体和动量交换项可以作为近岸波动平均水动力方程的波浪漫滩边界条件,为考虑波浪漫滩影响的近岸波动平均流场计算提供理论基础。     

洪水淹没范围数据与动力学模型的融合

为将遥感数据定量地应用于洪水动力过程的分析,拓展遥感数据的应用潜力,开展了洪水淹没范围数据与洪水动力学模型融合的方法研究.以糙率作为控制变量,构建了基于新形式代价函数的变分模型来融合洪水淹没范围数据和洪水动力学模型.采用溃堤洪水过程的合成观测数据,在敏感性分析基础上开展了淹没范围数据同化试验.结果表明,不同区块的糙率对洪水过程的影响是不同的,洪水漫滩范围对在滩地入流口近区主流向上的糙率最为敏感;运用研制的变分模型可以将洪水淹没范围的数据信息自动融入洪水动力学模型,识别糙率参数,更好地实现洪水过程的分析.     

雪野水库洪水风险管理研究

随着经济的发展和社会的进步,城市水资源缺乏的问题日益严重.运用漫坝风险分析理论,综合考虑影响漫坝的洪水、风浪、库容、泄水能力四方面的不确定性,建立了雪野水库大坝对抗洪水系列与风浪系列联合作用下的漫坝风险模型,对雪野水库漫坝安全做出评价.结合下游河道的泄洪能力、淹没范围等具体情况,通过风险计算及分析比较,提出了相应的水库优化调度方案,使水库在不增加工程投资的情况下,调蓄能力增加了1988万m3,提高了水库的经济效益和社会效益.     

海口湾波浪漫滩区及其邻近水域悬沙观测特征初步分析

波浪漫滩是海滩上水陆分界线随波峰向岸推进,随波谷向海回退的现象,它是近年来海岸水沙运动研究的前沿科学问题,其水沙运动观测分析更是需要优先研究的课题。选择海口湾假日海滩,在2013年11月下旬进行了波浪漫滩区及其邻近水域悬沙观测,观测结果表明:1在进行漫滩流速分析时,分别对上爬和回退的平均速度进行统计,两个坡度下上爬速度大于回退速度分别占80%和65%,说明波浪漫滩过程上爬速度通常要大于回退速度;2波浪漫滩区比邻近水域的平均含沙量高1 000倍左右;3波浪漫滩区内从海向岸的悬沙浓度逐渐降低,下界(靠海侧)、中间位置、上界(靠岸侧)的平均悬沙浓度分别为67 059.6mg/L、50 290.9 mg/L、15 762.0 mg/L;4波浪漫滩区悬沙浓度变化随机性强,对其测量和特征分析提出了更高的要求。     

黄河下游洪水调控指标研究

依据200余场次洪水观测资料,应用统计分析、实体模型试验和数学模型计算等方法,对洪水按漫滩程度、水流含沙量高低、流量过程线形态特征和洪峰与沙峰相位差进行了分类;分析了塑造主槽的洪水关键因子;研究了黄河下游洪水过程调控关键技术指标。研究表明,黄河下游河槽高效输沙和塑造主槽作用较大的平滩流量约为4000m3/s,流量为4000m3/s条件下的洪水输送的临界含沙量为50kg/m3;对于不漫滩洪水,首选方案应按当时主槽的平滩流量控制,且平滩流量下的洪水流量过程以接近矩形波过程较好,峰前水量占洪水总水量的25%以上,洪水历时不小于7d;对于漫滩洪水,应控制洪峰流量大于平滩流量的1.5倍且大于洪水平均流量的1.2倍,同时应尽量控制洪水涨水期水量与洪水总水量之比不小于0.5,并保持洪峰与沙峰同步运行,洪水历时不小于7d;洪水调控分组含沙量大小主要取决于悬沙及床沙的级配;洪水来沙系数的调控指标视洪水类型而异,不漫滩洪水为0.012kg·s/m6,漫滩洪水为0.015kg·s/m6,同时还应控制分组泥沙的来沙系数。     

高填方渠道溃堤洪水三维风险图研究

目前的风险图绘制研究中,洪水淹没计算多基于一、二维数值模拟,洪灾风险分析较少考虑地形危险性,未能真实反映复杂下游区域洪水淹没情况及洪灾风险分布.因此,本文提出基于三维数值模拟和数据场耦合的高填方渠道溃堤洪水风险图分析方法.首先,建立耦合VOF法的SST k-ω三维溃堤洪水演进数学模型,该模型结合了k-ω和k-ε模型的优势,增加了交叉扩散项,考虑了剪切应力的输送过程,能更精细地模拟湍流过程;其次,基于三维溃堤洪水淹没计算,引入数据场模型,考虑区域地形与洪水各灾情信息的综合风险,绘制三维洪水风险图,并与二维洪水风险图相结合,实现洪灾风险分布的详细、直观表达.以某高填方渠道为例,阐述了风险图绘制方法,分析了溃堤洪水的风险分布特征.     

基于层次分析法的北京城市副中心内涝风险评估

基于“危险性-暴露性-脆弱性”的内涝风险评估框架，采用层次分析法构建了北京城市副中心内涝风险评估体系，运用模型模拟法、GIS空间分析法等多种方法获取评估指标值，对研究区进行了10、20、50 a一遇降雨情景下的内涝风险评估．研究结果表明:1）副中心现状排涝能力基本满足10 a一遇降雨，距离规划50 a一遇的排涝标准有较大差距；2）中高风险区主要集中在北运河以西、通惠河以南的原通州老城区，运潮减河以北、小中河以东的区域，以及京秦铁路沿线路段的下凹桥区；3）积水危险性与内涝风险度结果并不吻合，内涝风险度评价结果更为科学，也更具指导性．建议对高风险区采取“一点一策”的方式制定应急预案，提升副中心洪涝预报预警能力．      

引黄入并后汾河水库蓄水调度探讨

汾河水库是引黄水入并的调蓄水库。文章对汾河水库的运用状况、来水频率、库容变化进行了分折，并对引黄水入并后如何充分发挥汾河水库的调蓄功能，在保征水库防洪安全的访提下，做好拦洪、蓄洪和对黄河水的合理调蓄，继续发挥汾河水库的功能和作用的问题，进行了论述。     

黄河下游河道对水沙过程变异响应

 近年来黄河下游河道来水来沙量持续减少,河道演变特性发生变化,同时引起黄河下游河道的“小水大灾”、“横河”、“斜河”等问题。针对日趋严重的水灾问题,本文选取黄河下游典型站点分析黄河下游河道对水沙过程变异的响应,得到初步认识：一方面,由于黄河来水量减小,水流挟沙能力降低,致使黄河下游河槽持续淤积抬高、河槽变窄、河道过水断面变小,易引起“小水大灾”;另一方面,由于来水来沙量变异,黄河漫滩概率减小,使黄河下游河型发生缓慢的改变,引起河势变化,原有的部分工程措施因水流流路的改变被迫废弃,甚至产生负作用,形成水灾。     

1961～2011年长江中下游地区一季稻洪涝灾害时空变化 及风险评估

为探究长江中下游地区一季稻洪涝灾害的变化规律和风险分布,本研究利用该地区1961～2011年气象观测资料和1980～2011年一季稻发育期资料、面积产量数据,以累积湿润指数为基础构建灾害辨识指标,分析了一季稻洪涝灾害的时空变化;综合考虑致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性和承灾体暴露性建立风险评估模型,完成了风险度区划。结果表明：（1）近51年长江中下游一季稻洪涝灾害年际变化显著,除重度洪涝外均呈增加态势;大部分地区灾害发生频次为30～90次,高发区在湘鄂交界西部地区。（2）一季稻洪涝灾害发生概率高值区在长江沿岸地区和浙江东南沿海地区,达30%以上;灾损率为3.2%～5.2%,大致呈阶梯分布,从东到西逐渐减小;大部分地区种植比率低于10%,江苏省的种植比率明显高于其他省;风险度分布大致以长江为轴,由长江沿岸向外逐渐递减,最高值出现在湖南石门,达0.24。     

渭河下游平滩流量影响因子相关分析

渭河是黄河最大的支流,渭河下游河道主槽的严重萎缩和平滩流量的大幅度减小,严重威胁下游的防洪排涝.由于渭河下游非汛期来水来沙较少,因而对于平滩流量的计算,人们都忽略了非汛期水沙条件变化、潼关高程对汛后平滩流量的影响.近年来,随着汛期来水来沙量的减少,非汛期来水来沙条件对平滩流量的影响逐渐增大.本文运用人工神经网络方法,分别建立渭河下游华县站汛期和非汛期来水来沙条件等影响因子与平滩流量的人工神经网络模型,结果显示:当平滩流量计算中加入非汛期来水来沙、潼关高程等影响因子后,计算精度有大幅提高,且平均相对误差有所减小,平滩流量的计算更加准确.     

黄河流域农用地非点源磷污染危险性评价

 化肥的施用为中国的粮食的增产起到了不可忽视的作用,但是不合理的盲目施肥会对环境产生不良影响,特别是农田养分流失造成的农业非点源污染。为了系统、全面的识别黄河流域农用地磷流失风险高低的空间分布情况和主要影响因子,服务于农业面源污染防治和现代化农业管理,本研究以地理信息系统（GIS）的空间分析功能和养分平衡计算等方法为依托,参照国际常用的磷指数法尝试性的对黄河流域主要农用地进行了农业非点源磷污染风险评价,结果表明：风险指数以中高为主,分别占流域的41.85%和34.85%,主要分布在黄河沿岸及中下游农业开发地区,而低和很高的分别占到了11.62%和11.69%,分别集中位于流域的中部地区和东部广大下游冲积平原地区, 此流域属于农用地磷流失风险指数中等的流域。     

黄河流域城市旅游效率的空间网络结构及其影响因素分析

旅游效率是衡量旅游经济高质量发展的重要指标，识别黄河流域城市旅游效率的空间网络结构特征对于推动黄河流域的旅游高质量发展具有重要意义.该文采用SBM-DEA模型，对2007—2018年黄河流域98个地级市城市旅游效率进行测度，运用修正引力模型分析城市间的空间关联强度，利用社会网络分析方法揭示其空间网络特征与演化规律，并探讨其影响因素.研究结果表明：1) 黄河流域城市旅游效率空间网络整体发展态势向好，但发展速度缓慢；空间网络中核心城市多位于中下游，上游城市基本处于“孤岛”状态.2) 空间网络集聚模式表现为“局部聚集，全局松散”形态，网络核心区扩散效应不稳定且范围有限，尚未形成稳定的空间网络结构.3) 地理空间邻近、旅游发展水平、基础设施水平及地区产业结构等因素对空间网络的形成具有显著促进作用.研究提出，应从国家和地方等多个层次推动黄河流域城市的协调发展，形成由中心城市—城市圈—城市群—区域城市网络的分层网络发展路径，并促进旅游发展要素的一体化建设与升级.     

基于韧性理论的丘陵岗地雨洪管理模式建构研究

【目的】基于韧性理论构建丘陵岗地雨洪管理模式,计算研究区的承洪能力并提出相应的雨洪管理构建模式。【方法】根据演进韧性理论结合仿生学原理,选取南京栖霞山东片丘陵岗地为研究区,借助GIS空间分析计算,利用矢量地形数据,对其地形地貌、坡度、坡向、流向和汇水进行分析,提取自然洪泛区范围,在此基础上进行雨洪格局的划分。【结果】研究区洪泛区内可洪泛地约32.57 hm²,地表可洪泛比为55.38%,虽可浸性较高,滞渗能力较强,但可洪泛地分布较分散,连续性较弱,因此对雨洪的转移能力较差。基于此,创建了具有丘陵岗地特色的“掌状复叶”结构的雨洪管理模式,即适用于丘陵岗地的三级“脉序”结构的径流网络、三级“基部”结构的汇水中心和三级“叶肉”结构的自然洪泛区的雨洪管理模式; 提出了研究区内三级径流网络、三级汇水中心和三级自然洪泛保护区的“掌状复叶”结构的韧性雨洪管理格局。【结论】基于韧性理论的丘陵岗地“掌状复叶”结构雨洪管理模式可以有效渗透、转移和控制雨洪,有利于保护丘陵岗地的生态系统,可为构建类似地形地貌区的城市雨洪管理模式提供参考。     

Pre-assessment on the loss and impact caused by large-scale flood disasters

Through intensive studies, we have established an index system for evaluating the loss and impact caused by large-scale flood disasters, and constructed a methodological system for pre-assessing the loss and impact caused by large-scale flood disasters. Through numerical simulation, submerged characteristics of large-scale flood can be determined. According to the characteristics of spatial corresponding distribution between land-use types and types of disaster-affecting subjects, we have realized spatialization for social and economic statistic data, and have completed spatialization evaluation on the loss and social impact caused by large-scale flood disasters using the spatial analytical function of GIS software. It is possible that large-scale flood can occur in the lower Yellow River. Flood management requires pre-assessment on the loss and impact caused by flood disasters. Nevertheless, there is no appropriate pre-assessment method for the lower Yellow River at present. By imitating the flood happened in Yuanyang, the north bank of the lower reach of Yellow River in 1958, we did pre-assessment on the loss and social impact caused by the overflow flood. We found that this method can be used to predict the types, quantity and spatial distribution of economic loss caused by large-scale flood disasters. This method can determine population affected by disasters and degree and spatial distribution of disasters. Indirect loss can be predicted as well using this method.In general this method can meet theneeds of regions affected by flood for planning and making decisions in fighting floods and reducing loss.     

黄河下游宽河段沿岸地区土地利用景观格局特征

以2015年11类15 m×15 m土地利用空间分布栅格数据为基础, 基于景观格局指数, 对比和分析黄河下游宽河段沿岸县域、滩区和滞洪区内土地利用景观格局特征以及宽河段滩区两侧18个2 km缓冲区内土地利用景观格局梯度特征。结果表明: 旱地是沿岸县域范围内的优势景观, 其次是农村居民地, 两者占沿岸县域总面积的80%以上, 水田与其他水域具有一定的规模, 而草地规模较小; 受人类活动、功能定位和自然条件等因素影响, 黄河下游宽河段沿岸县域、滩区和滞洪区内土地利用景观格局存在明显的空间差异; 县域滩外区域分布有斑块规模大且较密集的建设用地, 景观破碎度高, 斑块形状复杂, 东平湖滞洪区景观多样性高, 呈现以水域为主体的复合生态景观, 其余滞洪区林地和草地规模小, 斑块密度低, 景观异质性较低, 宽滩区内整体景观破碎程度低于滩外区域, 游荡段滩区景观多样性较高, 建设用地规模相对较大; 宽河段滩区两侧6 km范围内, 水田和其他水域规模大, 分布密集, 城镇用地规模较小, 整体景观多样性高且较破碎, 6~18 km是过渡区域, 距离20 km以上景观格局基本上趋于稳定。