河流回水對黃河尾閭段決口的影響

《河流回水對黃河尾閭段決口的影響》是依託中國海洋大學，由褚忠信擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：河流回水對黃河尾閭段決口的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：褚忠信
• 依託單位：中國海洋大學

中文摘要

黃河為典型平原海岸河流，其在尾閭段的頻繁擺動為大型河流近現代史上所罕見，使黃河河口區成為研究河流回水與決口的優良天然實驗室。針對目前國內外鮮有黃河口回水動力學及其對河流決口影響的文獻報導，本項目擬基於耦合河流回水和離岸羽狀流的準二維數值模型，結合現場測量，研究在不同特徵流量事件與尾閭段決口特徵時間尺度上黃河河口區的水位、流速、沉積速率與河道充填耗時的變化，明確回水區上游邊界隨著黃河豐水、平水、枯水和洪水的空間變動規律，揭示回水、羽狀流和相對海平面上升對黃河河口區河道沖淤的影響，探索黃河尾閭段決口的機制。該項目的成功實施，不但可加深理解大型平原海岸河流的回水動力學行為及河控三角洲的演化機制，而且為（入海、入湖與入水庫）河流的治理提供重要的科學依據。

結題摘要

黃河是典型的平原海岸河流，其尾閭段頻繁擺動，使其成為研究河流回水與改道的優良實驗室。本項目建立了耦合河流回水與離岸羽流擴散的黃河三角洲河道準二維數學模型，模擬了在流量事件與尾閭段改道不同時間尺度下的黃河河道沉積動力學過程。模擬結果顯示，在黃河入海低流量期間，在三角洲河道內出現回水現象，發生黃河回水動力學行為，具體表現為：河流水面縱剖面呈上凹狀，河道水流流速減弱，發生沉積作用，河床高程增加；在黃河高流量（洪水）期間，發生drawdown行為或稱之為洪水地貌動力學行為，具體表現為：河流水面縱剖面呈上凸狀，在入海口附近河流流速急劇增加，河床遭受沖刷，河床高程降低。黃河回水與洪水的地貌動力學行為的疊加效應，導致回水區的上游端點附近淤積速率最大，這實際上也是三角洲河流容易發生改道的地點。在黃河三角洲上，實測的河流改道長度與模擬的最大回水長度基本一致，也說明河流在回水區上游端點附近容易改道，這種認識支持尾閭段河流改道的最近新發展的理論。回水區的長度隨流量發生變化，回水區的上游邊界，隨著黃河流量減小/增大，具有順河道往上游/下游遷移的空間變化規律。模擬結果顯示，離岸羽狀流控制著河口沙壩的形成，海平面上升增加了三角洲河道的沉積速率，從而縮短了河道填充時間。改道地點具有隨海岸線進積有向下遊方向幕式遷移的現象。回答了有關黃河改道的四個核心問題，即改道地點、改道周期、控制因素和形成地貌。具體地，黃河一般圍繞兩個相對固定的地點改道，一個改道地點位於鄭州花園口附近，改道受河床坡度控制，改道周期約607年，形成沖積扇地貌；另一個改道地點位於黃河尾閭段的河流回水區的上游邊界, 改道受回水控制，自然改道周期約7年，形成三角洲地貌。有關黃河回水與改道的認識，為理解河流改道地點，改道頻率，海岸線粗糙度，三角洲形成與地貌演化及其相互作用提供了新思路。