黄河口演变与流路稳定综合治理研究

2017-12-22

  【项目类别】国家重点研发计划“水资源高效开发利用”专项

  【项目编号】2017YFC0405500

  【起止年限】2017.07~2020.12

  【项目负责人】余欣

  【牵头单位】黄河水利委员会黄河水利科学研究院

  【参与单位】中国水利水电科学研究院、华东师范大学、中国海洋大学、黄河勘测规划设计有限公司、武汉大学、浙江大学、中科院地理与资源研究所、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、山东黄河河务局黄河河口管理局等10家单位

  ● 背景

  稳定黄河口流路,是适应“淤积-延伸-出汊摆动-改道”自然规律,建设黄河三角洲高效生态经济区(国函〔2009〕138 号)、落实《黄河流域综合规划(2012-2030)》(国函〔2013〕34 号)的基本要求,是保障黄河下游防洪安全、维持黄河河口良性生态,发挥三角洲资源优势,促进包括人口200 万人、GDP 已达16 万元/人的东营市等在内的区域经济社会持续发展的重要前提。近代黄河口经历了3 个阶段11 次大的流路变迁,1976 年人工辅助改道以来,形成了现行清水沟流路与备用刁口河流路的基本格局。黄河口流路的演变为游荡散乱-归股-出汊摆动-改道的循环过程,出汊摆动是决定流路能否稳定的关键。因此,开展流路出汊机制及稳定指标体系等关键科学问题的研究,通过混合模拟及水沙调配等关键技术的研发,在小浪底水库淤积、黄河下游防洪及河口稳定整体优化框架下制定科学的流路运用方案及治理措施,对于长期稳定清水沟流路并相机使用刁口河流路,促进黄河三角洲高效生态经济区发展具有重要意义。

  ● 研究目标

  围绕黄河口的演变及稳定流路,建立黄河尾闾河道出汊的阈值条件,提出流路稳定的指标体系;阐明河口海岸形态调整与流域水沙、海洋波流动力耦合作用的定量关系;研发具有自主知识产权的黄河口流路演变及岸线侵蚀的模拟技术;定量评价未来30~50 年海岸变化;构建有利于侵蚀海岸防治与流路稳定的水沙调配技术并进行示范;提出稳定行河百年的流路运用方案及治理措施,支撑黄河三角洲地区经济社会发展。

  ● 研究内容

  针对项目提出的关键科学问题,重点开展黄河口尾闾出汊的孕育过程及触发机制,流路演变过程的动力机制及流路稳定的指标体系等流路演变的研究;黄河三角洲海岸调整过程与动力机制,海岸形态调整对径流水沙、海洋动力的响应等岸线变化的研究;流域-河口-海岸多时空尺度混合模拟技术,清水沟流路水沙通量调配技术等模拟与调控技术的研究;以及稳定百年的黄河口入海流路运行方案、技术措施等方面的研究。


  ● 研究进展

  (1)确定项目研究实施方案

  基于“过程与机理—模拟与调控—方案与对策”的总体思路,利用室内试验、野外观测等手段以及动力学、地貌学等多学科的交叉,开展流路演变过程与机理的研究,获得流路出汊及稳定运行的条件;在现有的数值模拟及实体模型技术的基础上,利用云服务和物联网技术等,研发河口流路演变的混合模拟与水沙调配技术;将流路出汊及稳定运行条件等成果,黄河调水调沙成果,嵌入混合模拟技术之中,开展流路稳定行河的水沙调配技术示范,进行黄河口流路稳定运行方案及治理对策的研究。

  (2)开展黄河口考察

  项目组织部分研究人员,针对黄河口清水沟流路水沙调控技术示范河段的河道地形、河势变化及河道工程等,进行了现场查堪,并向当地河务、水文部门了解了以往调水调沙前后河道变化情况,并探讨了提高河道过流能力的水沙调控技术示范的指标、时机等关键技术问题。同时,获取了大量现状河道信息及资料。

  (3)黄河现行流路河口三角洲岸线动态监测

  基于长时间序列遥感数据及观测资料,开展了现行流路河口三角洲岸线变化研究,发现了岸线动态变化与调水调沙密切相关,提出了现行流路河口三角洲岸线动态稳定的径流水沙阈值,为系统研究海岸演变动力机制奠定了基础。