黄河下游水沙变化与冲淤演变研究——以花园口-高村为例

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黄河下游水少沙多的特点时刻威胁着两岸人民的财产安全。为研究水沙变化与冲淤演变的关系,本文基于黄河下游花园口与高村两站1960-2016年实测水沙数据,首先采用Mann-Kendall检验法、有序聚类法及累积距平法检验水沙变化趋势及突变时间点。同时,采用累积量曲线斜率变化率法定量分析水沙突变因素;其次根据马卡维耶夫法计算两站造床流量及确定滩地高程来计算平滩流量,分析造床流量及平滩流量变化过程,探究水沙变化对造床流量、平滩流量的影响;最终采用断面法计算花园口至高村河段冲淤量,分析冲淤量变化过程,探究河道冲淤平衡状态所需条件,所得成果如下:1、两站年径流量突变时间为1986年、1985年,年输沙量突变时间为1999年、1996年,水沙变化整体呈现显著下降趋势;降雨量及人类活动对年径流量减少的贡献率分别为4.57%和95.43%、9.24%和90.76%,两站径流量减少的主要驱动力为人类活动。2、分析表明:两站历年造床流量、平滩流量变化过程较为相同。两站的造床流量随着径流量或输沙量单一因素的增大而增大。平滩流量受到径流量的累积性影响,前期三年径流量的累积影响较大。3、当满足花园口站全年、汛期平均含沙量分别为13.43kg/m3、26.18kg/m3;全年、汛期平均来沙系数分别为0.0093kg·s/m6、0.011kg·s/m6;两站造床流量临界范围分别为3700-4200m3/s、2400-2700m3/s等条件,花园口至高村河段易处于冲淤平衡状态。在1960-2000年时间段内,两站滩地高程变化较大,河滩不稳定且该河段整体呈现淤积情况。2000年之后,滩地高程变化减小,河滩较为稳定,河段的持续性冲刷造成平滩流量呈现上升的趋势。
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