黄河口演变对下游河道反馈影响的计算研究

水利水电技术第３８卷２００７年第９期　黄河口演变对下游河道反馈影响的计算研究　王崇浩，张世奇，曹文洪　（中国水利水电科学研究院，北京１０００４４）　【摘要】利用适合于黄河下游河道和黄河口水域的一、二维连接泥沙数学模型，计算研究了黄河口　演变、入海流路的淤积延伸对下游尾闾河道的反馈影响。通过比较考虑和不考虑入海流路淤积延伸２　种情况的计算水位和淤积量的变化得出：单一的河口延伸对下游河道淤积的影响过程是一个相对较长　的过程，需要几年、甚至十几年的发展，影响程度自下游到上游逐渐减弱。　【关键词】黄河口；尾闾河道；反馈影响；数学模型　中图分类号：ＴＶ１４　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—０８６０（２００７）０９－００１６－０６　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　Ｍｏｕｔｈ　ｏｎ　ｉｔｓ　ｔｒａｉｌ　ｃｈａｎｎｅｌ　ＷＡＮＧ　Ｃｈｏｎｇ—ｈａｏ，ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｉ—ｑｉ，ＣＡＯ　Ｗｅｎ—ｈｏｎｇ　（Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｈ．ｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　１－Ｄ　ａｎｄ　２－Ｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｈｅｒｅｉｎ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　Ｍｏｕｔｈ　ｏｎ　ｉｔｓ　ｔｒａｉｌ　ｃｈａｎｎｅｌ、Ｂｙ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｗｉｔｈ　ａｎｄ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘ－　ｔｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｆｌｏｗ　ｐａｔｈ，ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｖｅｒ　ｍｏｕｔｈ　ｐａｔｈ　ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒａｉｌ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｉｓ　ａ　ｌｏｎｇｅｒ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｙｅａｒｓ　ｏｒ　ｅｖｅｎ　ｏｖｅｒ　１　０　ｙｅａｒｓ，ａｎｄ　ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｗｅａｋｅｒ　ａｎｄ　ｗｅａｋｅｒ　ｇｒａｄ－　ｕａｌｌｙ　ｆｒｏｍ　ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ　ｔｏ　ｕｐｓｔｒｅａｍ　ｉｎ　ｇｅｎｅｒａ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ　Ｍｏｕｔｈ；ｔｒａｉｌ　ｃｈａｎｎｅｌ；ｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　１　引言　上的分歧。就河口淤积延伸的影响而言，以往的认识　基本可分为两类：一类是所谓的“平行抬高”论，即　黄河水少沙多，且海洋动力相对较弱。大量泥沙　认为黄河下游河道的淤积抬升是河口不断淤积延伸造　人海后因流速顿减沉积在河口附近，造成河口岸线淤　成的，因是平行抬高，所以河口向上的影响是很远　积外延，致使河流侵蚀基面抬高，比降变缓，水流受　的¨　；另一类为“沿程淤积为主”论，即认为黄河　阻，发展到一定程度，受阻水流自然另寻低洼捷径人　下游河道的淤积主要是水沙条件决定的，而河口淤积　海，造成出汊摆动，河长缩短。河口淤积抬升侵蚀基　延伸对黄河下游河道的溯源淤积影响是下大上小，而　准面和河口摆动改道短时期缩短河长必然对河口以上　不是平行抬高，其影响长度是局部和有限的＿４－６］。　河道产生反馈影响。反馈影响的程度和范围直接关系　河口演变对下游河道的反馈影响是一个十分复　到治黄的方针，然而对此问题，研究者们长期争论不　杂的问题，反馈影响发展过程受到流域水沙条件、　休，从而也一直困扰着治河工作者，使得治河方针难　大型水利枢纽调节、下游河道冲淤调整、尾闻河道　于决策。　及河口海域状况等诸多因素的影响，这些交织在一　河口演变对河口以上河道的反馈影响通过溯源淤　起的因素很难进行分割，从而造成问题的复杂性。　积或溯源冲刷的形式向上游传递，但如何传递，传递　有多远，是多年来研究者们争论不休¨　的问题，河　收稿日期：２００７—０７—０２　口反馈影响的范围从几十公里到几百公里，不一而　基金项目：国家自然科学基金重点项目（５０３３９０５０）资助。　足。影响范围量级上的差别反映了研究者们理论认识　作者简介：王崇浩（１９６８一），男，浙江奉化人，高级工程师，博士。　１６　ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．３８Ｎｏ．９　维普资讯 http://www.cqvip.com 以往的研究多以观测资料为依据，而观测资料是多　种因素综合作用的结果，很难分割出河口演变的反　馈影响，从而导致了认识上的分歧。加之测验数据　跨越年代久远，数据精度不统一，研究者在利用这　些数据时又难免加进了各自的主观意识，这样得出　不同认识也不足为奇。　为合理治黄提供科学依据，必需正确认识河口　演变对下游河道的反馈影响，为此应将河口演变本　身的影响从交织在一起的诸多影响中分割出来。利　用物理模型或数学模型是可以分割影响因素进行研　究的。反馈影响的物理模型需要的试验场地范围较　大，且因反馈影响向上发展过程较长，试验周期　长，这样就了物模的实际应用。相比之下，数　模有其优越性。但由于黄河多沙，演变复杂，不论　是河道模型还是河口模型都有相当的难度，把二者　结合进行反馈影响计算的模型难度就更大，所以多　年来鲜见这方面的研究。我们经过多年的研究，开　发建立了一套能够反映河口演变对下游河道反馈影　响的一、二维连接的整体数模，对这套模型做了全　面的率定和验证，并成功地计算了黄河口规划流路　的使用年限　Ｊ。本文将用此模型研究河口淤积延伸　对下游河道反馈影响的发展过程，目的是推动数学　模型在这方面的研究，尽早解决在河口演变反馈影　响方面的模糊认识和分歧。　２一、二维连接的整体泥沙数模基本原理和　方法　２．１　一维河道泥沙模型　一维泥沙模型主要采用韩其为等开发的模型　Ｊ，　并针对黄河入海水流含沙量较高的特点，对模型进行　了相应改进。　模型的水流因子计算由圣一维南方程求得，离散　方程为　Ｈ　ｆ　＋　２￣４／３１＋　‘　、Ｈｉ，ｉ＋１　Ｈｉ　Ｊ　／　１　＋　＼　，ｌ、　２ｇ＼　＋ｌ　Ｊ　式中，　为水位（ＩＩ１）；Ｑ为流量（ＩＩ１　／ｓ）；Ａ为过水面　积（ＩＩ１　）；Ｂ为水面宽（ＩＩ１）；ｎ为曼宁糙率系数；ｇ为　重力加速度（ｎｒ／ｓ　）；　为河段长度（ｍ）；下脚标ｉ、　．　分别为时段序号和断面编号。　输沙计算是模型的核心部分，在获得足够水力因　子的条件下，分别对含沙量、悬沙及床沙级配和河床　变形进行计算。输沙计算采用非均匀不平衡输沙理　水利水电技术第３８卷２００７年第９期　王崇浩，等∥黄河口演变对下游河道反馈影响的计算研究　论　Ｊ，针对黄河水少沙多的特点，引进高含沙水流　的输沙理论。离散后的不平衡输沙过程中含沙量的计　算公式为　Ｓｕ＝Ｓｉ　＋（ｓ　ｌ—Ｓｉ＊川）∑Ｐ“　“Ｊ＋　Ｓｉ　一】∑Ｐ“川　一Ｓｉ＊Ｊ∑Ｐ　¨Ｊ　（２）　式中，Ｍ为泥沙分组数；　“．　：。一　等　；　＝　等　（１－ｌａ￣Ｌ，ｉ，ｊ）；　为第　组　泥沙的沉速（ｍ／ｓ），　为恢复饱和系数，河道计算　中冲刷取１．０，淤积取０．２５［９１；Ｓ为悬移质含沙量　（ｋｇ／ｍ　）；Ｓ　为水流挟沙力（ｋｇ／ｍ　），需考虑含沙　量对泥沙沉降的影响，以反映黄河下游含沙量较为　的特点　；Ｋｏ为挟沙能力系数，　为不均匀沙的　平均沉速（ｍ／ｓ）。　根据上、下断面沙量平衡的原则计算泥沙冲淤后　河床面积变化方程为　＝　（３）　式中，ｙ。为泥沙干容重（ｋｇ／ｍ　）；Ａｔ为计算时间步　长（Ｓ）。　２．２二维海域泥沙模型　模型的基本方程为非恒定平面二维水流连续和运　动方程以及不平衡输沙的泥沙输移扩散方程　Ｊ。　（１）水流连续方程　Ｏｔ＋￣　Ｅ（ｔｔ＋　）　］＋ＬＥ（ｔｔ＋　）　］＝０（４）　ｄｙ　（２）水流动量方程　ａｔ　＋　ａｘ　＋　ａｖ　一ｉｖ＋ｇ　Ｏ一　ｘＰ　Ｈ　＋Ｃ　＝０（５）、　　ａｔ　ａ＋　ｘ　ａ＋　ａＶｖ　。＋　ｐ１　＋ｇ　Ｏｙ一　　＋‘Ｈ寻＝　０（、　６）　（３）泥沙运动方程　［（　±　）　］＋　［（丝±　！　］＋　［（丝±　！　］　ａ　　。ａ　。　ａ　＝　（Ｓ　一Ｓ）　（７）　（４）床面变形方程　［（　±　）　］＋　［（型±　！　］＋　［（丝±　！　］　ａｔ　ａｘ　ａｖ　，，　＝一ｙ０一　　（８）ｏ，　式中，ｔ为时间（Ｓ）；Ｈ为平均水深（ＩＩ１）；　为平均海　平面以上的潮位（ＩＩ１）；Ｕ、Ｖ分别为　和Ｙ方向的垂　线平均流速（ｎｒ／ｓ）；Ｓ、Ｓ　分别为垂线平均含沙量及　１７　维普资讯 http://www.cqvip.com

王崇浩，等∥黄河口演变对下游河道反馈影响的计算研究　挟沙力（ｋｇ／ｍ　）；Ｐ为海水密度（ｋｇ／ｍ　）；ｇ为重力加　速度（ｍ／ｓ　）；ｆ为柯氏力参量；丁。、丁　分别为水面及　水底切应力（Ｎ／ｍ　）；　。为床面泥沙干容重（ｋｇ／ｍ　）；　＇７为冲淤厚度（ｍ）；Ｏｔ为泥沙运动参数。　２．３模型边界条件处理及一、二维连接技术　一维河道模型的上游控制边界为艾山水文断　８流路　面，可由实测流量过程和含沙量过程给定边界条　件；二维模型的下游边界为海区开边界，边界条件　道流路　可给定为实测潮位过程和含沙量过程；一维模型的　下边界和二维模型的上边界由连接断面的水力、泥　沙因子给定。　黄河河口是弱潮河口，平均潮差只有１　ｍ，潮汐　水流影响的河段很短，为确保一维恒定河道模型的应　图１　黄河口入海流路布置　用，将连接断面设于潮流界上游，连接断面的水流为　向海的单向流动。连接断面上满足一、二维模型水位　示。前２０年考虑小浪底水库调节出库水沙过程，多　相等、流量相等和沙量相等的条件，即　年平均水、沙量分别为２６４．２亿ｍ　和１．９７亿ｔ；第　１　ｎ　ｎ　２ｌ一５Ｏ年有古贤水库和小浪底水库联合调节进人黄　Ｈ・＝音（∑　，ｑ。　ｉ＝Ｉ　　＝（∑“１　１　　ｈｉＢ　）　，　河中下游的水沙，多年平均水、沙量分别为２７８．９亿　ｍ　和３．００亿ｔ；第５１～８Ｏ年起２个水库基本失去调　（ｑｓ）　＝（∑“ｔ＝１　　ｈｉＢ　Ｓ　），　（９）　节功能，多年平均水、沙量分别为１９３．５亿ｍ　和　式中，下标“１”和“２”分别表示连接断面处的一维和　３．７８亿ｔ。８０年平均艾山站年水、沙量分别为２４３．２　二维边界条件；　为沿断面河宽方向的二维模型网格　亿ｍ　和３．ｏ４亿ｔ。　数；其余符号意义同前。　７００　模型建立后利用黄河口及下游河道地形及水沙实　６００　司　ｔ　．　－－．测资料进行了全面率定和验证，并成功计算了黄河口　５００　－－－￣ｔｌ　ｔ　’　，、　ｔ　规划流路使用年限＿１。。。　４００　卿３００　３河口淤积延伸对下游河道的反馈影响计算　苗　２００　分析　１００　一　河口演变对下游河道的反馈与沿程淤积等其他影　０　ｌ０　２０　３０　４０　５０　６０　７０　８０　响掺混在一起，为此将河口演变的影响单独分离出　８　时间／年　７　６　５　４　３　２　Ｏ　来，即可得到河口演变单因素的影响。计算中分两种　图２艾山水文站设计年水沙量过程　＿　＼嘲　情况：一是按正常的河口演变与下游河道互动的冲淤　演变过程；二是假定人海泥沙全部被海洋动力带走，　３．２计算结果及分析　滨海地形不变，冲淤演变只在径流人海断面以上的河　３．２．１　河口延伸对水位的反馈影响范围　道中发生。二者所用水沙条件及河道地形等其他条件　图３比较了现行清８流路运行３４年和北汉流路　均相同，对比这两种情况下的计算结果，则可分离出　运行３７年后（相应的１０　０００　ｍ　／ｓ西河口水位达到　河口演变对下游河道的反馈影响。　１２．０　ｍ）的３　０００　ｍ　／ｓ流量下的艾山以下各断面水位及　３．１　计算条件　变化值。图中可以看出，在兰家以下河道，３　０００　ｍ　／ｓ　以２００４年汛后艾山下游实测大断面或２０００年汛　流量的水位抬升值从口门清７断面向上游基本上呈递　后海域实测地形作为初始地形，以现行清８人海流路　减趋势，明显由溯源淤积所引起。由此可以认为，在　和规划的北汊流路（图１）为例进行演变计算。　本次计算所用的水沙条件和边界条件下，黄河河口延　计算所用的艾山水文站水沙过程由黄河勘测规划　伸对下游河道的溯源淤积反馈影响可至兰家断面附　设计有限公司提供的８Ｏ年设计水沙系列，如图２所　近，该断面在利津上游约５５　ｋｍ，距西河口约１０１　ｋｍ，　１８　水利水电技术第３８卷２００７年第９期　维普资讯 http://www.cqvip.com 王崇浩，等∥黄河口演变对下游河道反馈影响的计算研究　∞　如　加　ｍ　０　面间发生，在同样的水沙条件和边　界条件下重新计算下游河道淤积和　水位变化过程，通过比较河长延伸　超　Ｅ　和不延伸情况下的计算结果，研究　＼　一　Ｅ　了单纯由黄河口淤积延伸引起的对　＼　毯　迫　下游河道的反馈影响距离。　篙　芒　图４为３　０００　ｍ　／ｓ流量下计算　３４年末河口延伸单一因素对黄河下　游河道各断面的水位影响沿程变　０（－ｑ（－ｑ　ｕ、。。（－ｑ（－ｑ一。。０一卜　寸（－ｑ。。一卜ｕ、（－ｑ卜ｕ、　。。一０　一。。　ｃ；童　意　鲁　舌　………（－ｑ（－ｑ（－ｑ（－ｑ（－ｑ≤　化。图中的水位变化值通过比较考　（－ｑ（－ｑ（－ｑ　、　、　、　、　、　虑与不考虑河口延伸的计算结果得　距艾山里程／ｋｍ　到。由图中可见，单纯由河口淤积　（ａ）现行清８流路运行３４年本　延伸引起的黄河下游河道的水位抬　升也同样自口门向上游逐渐减少，　至兰家断面，由河口延伸单一因素　媳　引起的水位抬高值只有Ｉ．７　ｃｍ。　一　３．２．２河口延伸对水位的反馈影　Ｅ　＼　响过程　瞧　篙　２　●　●　●　●　●　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　图５给出了兰家下游各断面　０　８　６　４　２　０　８　６　４　２　３　０００　ｍ　／ｓ流量下水位随现行清８　流路淤积延伸过程的变化。由图　１　９　一　一９　一　中可见，随着下游河道淤积的发　。２　昌　器２　０　苫　……器翟＆：…　（－ｑ（－ｑ（－ｑ（－ｑ（－ｑ（－０葛客　ｑ（－ｑ（－ｑ　ｎ　ｎ　ｎ　葛　、　、　展和人海流路的延伸，尾间河道　距艾山里程／ｋｍ　的水位反馈影响由口门逐渐向上　（ｂ）北汉流路运行３７年本　游发展。计算得到的现行清８流　图３艾山以下各断面３　０００　ｒｎ。／ｓ水位及变化　路使用不同时期的河长发展、反　馈影响范围和距离列于表Ｉ。现行　距目前清８流路人海断面汊５约１５７　ｋｍ，距北汊流　清８流路使用ｌ０年、２０年和３０年的反馈影响范围　路目前规划人海口位置１４８　ｋｍ。　分别在ＣＳ６、利津和贾家断面附近，分别离目前该　实际上，这一溯源淤积影响是沿程淤积和河口延　流路人海断面约５４　ｋｍ、１００　ｋｍ和Ｉ５０　ｋｍ；至流路　伸双重作用的结果。为清楚地了解河口淤积延伸对下　使用到西河口１０　０００　ｍ　／ｓ水位１２　ｍ时，西河口以下　游河道反馈作用单一因素的影响，假定黄河口清８流　河长达７２．３　ｋｍ，反馈影响至兰家断面，距目前人海　路不延伸，即黄河人海泥沙能及时全部输往深海，滨　断面约Ｉ５５　ｋｍ。　海地区的地形不变，冲淤演变过程只在艾山至人海断　表１　３　０００　ｒｎ。／ｓ流量下水位的反馈影响距现行流路　目前入海断面的里程　Ｅ　流路使用　西河口以下　反馈影响　反馈影响距现行流　＼　时间／年　河长／ｋｎｉ　范围　路目前人海断面　的里程／ｋｎｉ　篙　０　５６．５９　０　５　５９．０ｌ　清４　２９．８　ｌ０　６１．１２　ＣＳ６　５４．３，　ｌ５　６２．３７　前左　６８．９　２０　６４．５　利津　ｌ００．５　２５　６７．２５　王旺庄　ｌ２３．４　图４计算３４年末河长延伸单一因素引起的　３０　７１．５４　贾家　ｌ５０．４　下游河道３　０００　ｒｎ。／ｓ流量的水位影响　３４　７２．３２　兰家　】５５．４，ｔ　，　水利水电技术第３８卷２００７年第９期　１９　维普资讯 http://www.cqvip.com 王崇浩，等∥黄河口演变对下游河道反馈影响的计算研究　ｓ＼　越繁　２　２●　●Ｏ　Ｏ　Ｏ　如∞如∞如∞如　７．８４％。　从各河段的累计淤积过程也可以看出河口的淤积　延伸对下游河道自下而上的溯源淤积影响过程，而且　单一的河口延伸对下游河道淤积的影响过程是一个相　对较长的过程。西河口以下河段不考虑河长延伸情况　：｝Ｉ１祀测崮恤　蠡鲁　篓　长　嚣嵩琶皿堑１　ｕ　星墨墨　骚　的淤积量在计算开始就明显比考虑延伸情况为小，而　Ｈ』　１　利津一西河口河段发生在第ｌ７年，艾山一利津河段　图５　３　０００　ｍ。／ｓ流量下的水位随现行　在２８年。　清８流路淤积延伸过程的变化　４结论　３．２．３　河１：７延伸对下游河道淤积量的反馈影响　以上计算研究了黄河口淤积延伸造成的水位反　通过计算并比较分析３　０００　ｍ　／ｓ的水位变化和　馈影响距离和过程。那么，由单一河长延伸引起的　计算分析考虑和不考虑河口淤积延伸过程下的黄河　对黄河下游淤积发展的影响有多大呢？图６比较了　下游河道水位抬高和淤积过程，得到以下几点认识　现行清８流路考虑与不考虑河口延伸条件下黄河下　和结论：（１）单一流路使用到１０　０００　ｍ　／ｓ西河口水　游河道的３４年计算累计淤积量。由图中可见，河　位１２　ｍ时，河口淤积延伸对下游的反馈影响在利　口的淤积延伸对整个艾山以下河道的淤积都有一定　津上游５５　ｋｍ的兰家断面附近，距西河口约１０１　的影响，影响的大小自下游至上游逐渐增大，如在　ｋｍ，距目前清８流路人海断面汊５约１５７　ｋｍ，距北　考虑河长延伸情况下清７一汊５、西河口一清７、利　汉流路目前规划人海口位置１４８　ｋｍ。（２）河口淤积　津一西河口和艾山一利津各河段的３４年累计淤积　延伸对整个艾山以下河道的淤积都有一定的影响，　量分别为０．４４８亿ｔ、１．１６８亿ｔ、０．６４２亿ｔ和　影响有大小自下游至上游逐渐减小。现行清８流路　３．８０４亿ｔ，不考虑河长延伸得到的３４年计算累计淤　条件下计算３４年，不考虑河长延伸情况清７一汉　积量分别为０．１１９亿ｔ、０．８９４亿ｔ、０．５７７亿ｔ和　５、西河口一清７、利津一西河口和艾山一利津的　３．５０６亿ｔ，所以不考虑河长延伸可分别减少淤积　累计淤积量比考虑河长延伸情况分别减少　０．３２９亿ｔ、０．２７４亿ｔ、０．０６５亿ｔ和０．２９８亿ｔ，各　７３．３３％、２３．４９％、１０．Ｉ９％和７．８４％。（３）单一　河段减淤幅度分别为７３．３３％、２３．４９％、１０．１９％和　的河口延伸对下游河道淤积的影响过程，是一个　相对较长的过程，需要几年、甚　至十几年的发展。（４）随着下游　河道淤积的发展和人海流路的延　伸，尾间河道的水位反馈影响由　０　５　ｌ０　ｌ５　２Ｏ　２５　３Ｏ　３５　０　５　ｌ０　ｌ５　２０　２５　３０　３５　时问／年　时问／年　口门逐渐向上游发展。一般来说，　（ａ）艾山一汝５　（ｂ）艾山一利津　河长越长，向上游的反馈影响距　Ｏ．７　一　一０．６　离就越长。　＼０．５　＼　嘲０．４　卿　０．３　参考文献：　裘０．２　盘０　ｌ　：　Ⅲ嚣　［１］　王恺忱．黄河河Ｖ１对下游河道影响［Ｒ］．　黄河水利委员会水利科学研究院，　ｌ９９２．　［２］　王恺忱，黄河河Ｖ１演变规律及其对下　呈　２．。５　游河道的影响［Ａ］．黄科院科学研究论　嘲０．３　倒１．５　文集［Ｃ］、１９９／）．　豁　１．０　［３］　张仁，谢树楠，废黄河的淤积形态和　嘴　潞　黄河下游持续淤高的主要原因［Ｊ］．泥　沙研究，１９８５，（３）：１．１０．　’　［４］　谢鉴衡，等．论黄河下游纵剖面的形态与　变化［Ｊ］．人民黄河，１９８０，（１）：６．１５．　图６　现行清８流路考虑与不考虑河口延伸下黄河下游河道计算累计淤积过程比较　（下转第３１页）　水利水电技术第３８卷２００７年第９期　维普资讯 http://www.cqvip.com 焦爱萍，等∥单股窄薄片状射流入射水垫塘流场数值模拟研究　４．２水垫塘消能分析　由图５、图６可看出，紊动能和紊动能耗散率在　射流轴线附近集中，即水流的能量转换主要发生在射　紊动能和紊动能耗散率是反映能量传递和转换特　性的重要指标　］。水流从射人到流出水垫塘之间所　丧失的能量，首先是由时均能转化成紊动能，继而由　于流体粘性而耗散。　图５窄薄射流在反拱形水垫塘内沿不同高度的紊　动能分布。　流轴线附近的少部分水体中。　从紊动能及其耗散率的在不同垂直高度的数值分　布看出，紊动能和紊动能耗散率的最大值是在水垫塘　内靠近水面的位置。也就是说在剪切运动最显著的水　舌入水后一定距离内，消能作用最大，因此采用表孔　图６为窄薄射流在反拱形水垫塘内沿不同高度的　宽尾墩一深孔窄缝挑坎联合泄洪，将水舌沿河床纵向　紊动能耗散率分布。　（ｃ）　２Ｏ　ｍ　图６窄薄射流在反拱形水垫塘内沿不同高度的紊动能耗散率分布　水利水电技术第３８卷２００７年第９期　分散，提高剪切消能区范围，对水垫塘泄洪消能是有　利的。　５结论　本文采用ＶＯＦ法和ＲＮＧ　ｋ－ｃ紊流模型结合溪洛　渡反拱形水垫塘对单股窄薄射流进行三维数值模拟，　得到详细的流场的时均流特性和紊动特性，分析了水　垫塘内水流运动规律及消能机理，为进一步深入研究　表孔宽尾墩一深孔窄缝挑坎联合泄洪造成的多股多层　窄薄片状射流新型消能型式在水电工程中的应用奠定　基础。　参考文献：　［１］　许唯临，廖华胜，等．水垫塘三维紊流数值模拟及消能分析　［Ｊ］．水动力学研究与进展，１９９６，（５）：５６１—５６９．　［２］　许唯临．高坝水库泄洪消能研究［Ｊ］．工程力学，２００３，（增　刊）：１０７—１１３．　［３］　许唯临，廖华胜，杨永全，等．水垫塘三元流态及消能特征的　数值和实验研究［Ｊ］．力学学报，１９９８，３０（１）：３５，４２．　（责任编辑欧阳越）　（上接第２０页）　［５］　周文浩，范昭．黄河下游河床近代纵剖面的变化［Ｊ］．泥沙研　究，１９８３，（４）：１４—２５．　［６］　尹学良．黄河口的河床演变［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，　１９９７．　［７］　李泽刚．黄河ＶＩ近期演变规律及发展趋势预测［Ｊ］．人民黄河，　１９９６，（９）：１９—２１．　［８］　曾庆华，张世奇，胡春宏，等．黄河ＶＩ演变规律及整治［Ｍ］．郑　州：黄河水利出版社，１９９７．　［９］　韩其为，何明民．水库淤积与河床演变的（一维）数学模型［Ｊ］．　泥沙研究，１９８７，（３）：１４—２９．　［１０］　王崇浩，张世奇，曹文洪．尾间河道及海域整体冲淤数学模型　研究［Ｊ］．水利学报，２００７，３８（６）：６５４—６６０　［１１］张世奇．黄河ＶＩ及三角洲冲淤演变计算原理及方法［Ｊ］．泥沙　研究，１９９７，（２）：２３—２６．　（责任编辑聂建平）　３１