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1、水库修建后黄河下游的河床演变摘要：水库下游河道演变是一个复杂的过程，与水库的运行方式和河道边界条件密切相关。 对下游水库的河流过程进行了大量的研究。 但是，其中只有少数集中在径流 - 沉积物条件与河道模式指标之间的关系上。 河流治理工程对河流过程的影响很少得到处理。本文分析了黄河下游三个断面的演变过程，包括铁谢一伊洛河河口河段，花园口一黑岗口河段和焦鹤滩一高村河段，分析了1960年至2015年期间河道边界线和主流的变化 根据黄河水利委员会水文司获取的现场实测资料，分析了河道类型指标如弯曲度，主流徘徊距离，宽深比等。 然后描述河流训练对河道演变的影响。 自1960年以来，黄河上建有龙羊峡水库，刘
2、家峡水库，小浪底水库等大中型水库。 这些可再生的泥沙阻塞了上游的径流，保留了沉积物，改变了下游径流和沉积物的条件。其结果是，年径流量和洪水的频率和高峰均有所下降。 因此，河道的流动动力学及其作用也随之减小，从而改变了河道的动态状态。 使用单一参数辨别规则和辨别方程获得的辨别结果表明，在所研究的范围内，徘徊程度减弱。 河道形态指标的变化表明，随着年总水量的减少，弯曲度的增加和漫游距离的减小。 然而，徘徊程度与沉积物浓度关系不大。 此外，河道治理工程对治理河道起着重要的作用。由于河道治理工程的改善，河道在相同的径流和泥沙条件下变得更加稳定。 提出了一个考虑到河流培训工作影响的新的判别规则。 发现判
3、别结果与实际河势相符，表明判别规则适用于黄河下游。 结果表明，径流和泥沙条件是河道演变的最重要因素。 河道整治也限制了主流游荡的范围，在河流过程中起着重要的作用。 这两个因素的结合导致了河流的稳定。关键词：游荡性河段; 河道; 黄河下游;水沙条件; 河道整治工程1、 引言黄河水量大，含沙量大，河床易受侵蚀，主流游荡，在世界范围内享有盛名。自公元前600年以来，黄河决堤1590次，改道26次，严重影响了沿岸居民的生活。一般来说，由于非平衡沉积物输运，河流底部边界会发生变形（Cao et al。，2011）。过去，黄河每年运载16亿吨沉积物，其中大部分沉积在黄河下游，造成河道抬高和主流游荡（Pen
4、g and Li，1997; Hu，2003; Wang等人，2006;姚和王，2006;张等人，2011）。近年来，在黄河上修建了大中型水库，开展了一系列河流治理工程，以控制水流量。在黄河上游，龙羊峡水库和刘家峡水库已经建成，蓄水能力超过300亿立方米。三门峡水库和小浪底水库位于黄河下游。一般来说，大多数河流是高效的水和沉积物输送机（Williams，2012）。通常情况下，随着水的流动，沉积物和活动底部边界相互作用。冲击河流沿岸侵蚀沉积泥沙，导致河道迁移。洪水持续时间是冲刷侵蚀和沉积的重要因素之一（Auble和Scott，1998; Scott等，1997）。随着水库的运行，水库的下游河段
5、将受到侵蚀（Ligon等，1995; Richards，1982; Thoms，1987），而退化趋势往往是大坝关闭后呈非线性函数。水库通常会减少高流量的频率和持续时间（Shields et al。，2000），河水的动能也相应减少。大坝关闭后，河道的横向移动减少。美国的牛奶河和密苏里河的研究表明，在大坝关闭后，移民率减少了大约75（Bradley and Smith，1984; Johnson et al。，1976）。水库建设引起的渠道格局变化已成为河道调整研究的重要课题。 已经在天然河流和实验室模型上进行了大量关于水库诱导河道调整的研究（Petts，1979; Thoms，1987）。
6、下游是第一次经历淘洗，然后淘洗率逐渐下降（徐，1997）。 另一方面，由大坝引起的洪峰流量减少倾向于导致河流狭窄，迁移减少（Shields et al。，2000）。黄河水库为防洪防沙作出了巨大的贡献。它们也影响了下游的演变（Peng and Li，1997; Han，2002; Fu and Zhang，2003）。黄河下游已经开展了一系列的河道治理工作，河道的动态状况有限。因此，即使河床变得粗糙，河道也不能扩大。以前的研究很少关注河流治理对河流过程的影响。本研究以黄河下游三个游荡河段为例，分析了水库和河道整治工程对河流过程的影响。分析了1960-2008年三个游荡河段的河道动力状态和主要流
7、向。河流模式指标如弯曲度，主流徘徊距离和宽度/深度比等，通过判别规则进行判别，从而定量地描述河道的演变特征。此外，研究了径流和泥沙条件以及河道整治对河流过程的影响。2资料与方法2.1研究区域整个黄河下游河段主要分为三类：徘徊河段，蜿蜒河段和过渡河段（徘徊河段之间），如图1所示。伊洛河口到花园口（YH），花园口到黑岗口（HH），黑岗口到嘉禾潭（H-J）和嘉禾潭到高村（J-G）。本研究分别研究了徘徊范围内头部，中部和后部的T-Y范围，H-H范围和J-G范围。黄河下游有两座大型水库：三门峡水库建于1960年，1999年建成小浪底水库，三门峡水库蓄水后，大部分沉积物被封存在水库，下游经历过侵蚀， re
8、siltation。三门峡水库建设前，河道不规则，河道主流徘徊。水库于1960年竣工，一开始就把水和沉积物堵住，把含沙量低的水排走，然后冲刷河道。图2显示了1960年和1972年H-H河段的游动范围。三门峡水库开放后，河道游走范围受到一定限制，游动范围减小。 1972年的河道比1960年的河道更加规范。由于水库泥沙淤积，水库运行规律发生了变化，泥沙排入下游。从那时起，下游逐渐沉淀下来。 1986 - 1999年，下游年沉降量为3.12亿吨，其中主通道沉积量占74.7，其余为洪泛平原。小浪底水库位于峡谷河口处，位于三门峡水库下游，在黄河干流上储量较大（126亿立方米）。水库于1999年10月投入
9、使用，但自那时以来，流入黄河下游的径流和泥沙发生了相当大的变化。在汛期，大部分上游径流被洪水防御和发电所淹没，并在非汛期排入下游。相反，上游的大部分沉积物在水库中被阻塞。自2002年以来，水沙调控工作已经展开，细小的泥沙从水库被排出。一年中大部分时间，清水或低沉的水流经下游通道。 直到2013年，黄河下游河道的河床才被平均2 m的河流冲刷（Qi et al。，2012），河道的断面形态呈现出狭窄的深度特征。游荡的范围已经开始被调控。另外，改进后的河道整治工作限制了对立整治之间的区域主流，使游线范围受到限制。图3a和3c分别显示了1987年，2004年和2010年的下游游走范围。 1987年，河
10、道整治工程不完整，主渠道未得到控制。 2004年和2010年，随着小浪底水库的运行和河道整治工程的改善，河道沿河整治工程受到限制，结果更加稳定。图4分别显示了1986年，2000年和2015年H-H范围内的徘徊范围。 随着2000年小浪底水库的运行，2015年的主流受到了培训工作的限制。在湖泊学中，河流类型分为直线型，辫状河流型（Leopold和Wolman，1957），辫状河包括游荡河流。 而且，游荡河在中国特别重要。 河道梯度，中值直径，弯曲度和宽度/深度比是判断河流模式的一般参数（Wang et al。，2014; Leopold and Wolman，1957）。 此外，一些研究人员已
11、经开发了各种方程，包括许多参数来区分河流模式（Qian et al。，1987; Xie，2004; Zhang et al。，1996）。 下面列出了单因素和方程式。（1） 河流模式识别的单一参数Lu et al。 （2002）指出，曲度可以用来区分河流模式，蜿蜒河流的阈值 1.3。 在黄河中，宽/深比定义为B / h，其中B是对应于平滩的流道宽度（m），h是对应于平滩的水深（m）。 Lu提出了不同河流类型的B / h阈值：平均衰退河流3.5B/ h 7，直线河流7B/ h 18，游荡河流18B/ h 24。 主流游荡范围是指任何一年主流的摆动范围。 Xie（2004）进行了主流摆动幅度与河
12、流模式之间关系的研究，如方程1。其中为河流类型指数，徘徊河流0.01，辫状河流0.010.5，蜿蜒河流0.550，直线河段50; Bmax是一年（m）的主流游动范围。 根据黄河下游平滩流量的平均宽度和值，Bmax可以作为指标：徘徊河流Bmax300m，辫状河流100mBmax300 m，Bmax100 m 为蜿蜒的河流。 （2）多参数判别方程Zhang et al。 （1996）分析了野外观测和物理模型数据，并提出了综合稳定性指标Zw，如方程2。其中r是水的密度，1103 kg / m3; rs为淤积密度，2.65103 kg / m3; D50是床的中位直径（mm）; H和B分别为对应于岸流
13、排放的水深和沟道宽度（m）; J为床坡，10-4。 阈值为：（1）Zw 15，曲流河。 参数B，H和J的值是由黄河水利委员会水文司的现场测量得到的。3.结果根据黄河下游现场实测资料，计算河流形态指标，对河道特征进行判别。然后分析影响河道演变的因素变化。 3.1规则判别的河流模式3.1.1基于单参数的判别结果三个研究河段的弯曲度，主流漫游距离和宽深比的参数如图5-7所示。这说明自1960年以来，弯曲度逐年上升，主流徘徊距离和宽深比都有所下降。A. 弯曲度图5中，研究河段的弯曲度小于1.3，表明三河段为不蜿蜒的渠道。但从此以后，曲度逐渐增加。曲线上有许多极值点，例如，1972年HH河段的弯曲度为1
14、.23，1976年的JG河段达到1.24，1987年的河段达到1.19。河内河段有3条河弯在1971年和1972年，但范围分别为504.29米和1245.71米。因此，弯曲的长度增加了，弯曲度也增加了。在JG河段，1975年至1976年河流弯道的数量从6个增加到8个，1976年的弯曲度也是如此。同样，在TY河段，1986年有7个河流弯道，1987年有10个河段弯道，弯曲度增加。曲线上的其他极端点也与河流弯曲的数量和游动范围有关。虽然河流的波浪起伏在1960年到2010年之间起伏，但整体趋势是向上的。图5b显示了五年来的曲折滚动平均值呈上升趋势。在2000年到2008年之间，T-Y河段，H-H河
15、段和J-G河段的平均弯曲度分别增加到1.18,1.14和1.26，这意味着河流向蜿蜒的河流方向发展。B. 主流徘徊距离图6显示了三个主要流域的年平均主流徘徊距离。 J-G河段的极端点，如1967年的1974.29米，1985年的H-H河段1965米，1981年的1756米仍然存在。 这些极端点与连续两年的年水量变化有关。 花园口站1966年的年水量为452亿立方米，1967年为706亿立方米，1984年为536亿立方米，1985年为474亿立方米。 那么在年总水量突然增加或减少时，游动范围将增加。 然而，2000-2008年T-Y，H-H和JG段范围呈现下降趋势（图6b），分别为222 m，3
16、45 m和177 m，这是 1960年至2008年的最小值。表1给出了各时期平均主流游荡距离和所研究河段的对应河流格局特征。 根据歧视规则，T-Y和J-G自1993年以来就已经展现了辫状河的特征。 H-H范围一直表现出流浪的特征，但主流游荡范围在2000 - 2008年间一直在不断下降，达到最低。 由于小浪底水库运行引起的水沙量减少，主流水动力条件下降，流动范围减小。C. 宽度/深度比图7显示了三个研究河段的宽度/深度比率B / h。极端点反映了河道宽广浅的事实。随着水沙数量的减少和河道整治工程的完善，河道治理呈现出狭窄，深刻的发展趋势。表2显示，2000 - 2008年的宽度/深度比B / h在1960 - 2008年期间是最低的。近年来，宽度/深度比例一直在减少。随着小浪底水库调水调沙，黄河下游河床已连续冲
