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黄河口演变与流路稳定综合治理研究

2018-09-10余欣张原锋于守兵窦身堂王万战

人民黄河 2018年3期

余欣 张原锋 于守兵 窦身堂 王万战

摘要:简要回顾了黄河口演变与治理研究现状,结合黄河口面临的入海水量锐减、单一流路长期行河和小浪底水库的调节运用等新情势,提出在流路演变、岸线变化、关健技术和方案措施方面的近期研究目标。重点突破四大关健科学技术问题——尾闾河道出汉机制、海岸形态对陆海动力响应、河口流路演变多时空尺度混合模拟和河口流路水沙调配。明确六方面研究内容——黄河口尾闾出汊的孕育过程及触发机制、黄河口流路演变过程的动力机制及流路稳定的指标体系、黄河三角洲海岸演变过程与动力机制、黄河口演变的多时空尺度混合模拟技术、清水沟流路水沙通量调配技术与示范、稳定百年的黄河口入海流路方案与治理措施等。项目成果可以为黄河口综合治理和黄河三角洲高效生态经济区建设提供技术支撑。

关键词:黄河口;出汉机制;稳定指标体系;水沙调配技术;稳定方案

中图分类号:TV856;TV882.1 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1000-1379.2018.03.001

1 研究现状回顾

黄河每年挟带巨量泥沙入海,塑造了广阔的黄河三角洲。黄河三角洲一般指的是以宁海为扇面顶点,北起套尔河口、南至支脉沟口,面积约6000km2的扇形地区,系1855年黄河铜瓦厢决口改道夺大清河人渤海以来,入海尾闾经9次大的改道变迁、泥沙淤积塑造的冲积平原。目前,已在黄河口流路演变规律、流路出汉改道、海岸淤进蚀退和治理措施等方面取得较多研究成果。

自然状态下黄河口演变具有三角洲区域内的大循环演变规律和单一流路发育的小循环演变规律。在整个近代三角洲的发育过程中,是由上而下向海推进的;而在每一条流路的具体演变阶段上,摆动顶点又是从下而上演进的。随着河口来水来沙的变异和科学治河水平的提高,河口呈现人工控制下的演变模式。在人为干扰较小的条件下,河道演变呈现“改道后漫流—归股并汊—单股无汊—重新出汊—改道”的阶段性。每次改道都再现了由地下河演变至地上河再决口改道的过程。流路演变初期和末期泥沙淤积严重,而中期河道顺直单一,输往外海的泥沙比例明显增大。

自然状态下河道频繁发生摆动、出汉和改道。摆动指三角洲扇面顶点以下范围内尾闾口门相对较小的口门改移,贯穿于河口尾闾演变的全过程。改道是发生在三角洲扇面顶点附近的较大范围内的流路变迁,标志着一条流路的终结和新流路循环演变的开始。通常,流路改道点以上至扇面顶点2/3长度的河道很稳定,只有口门附近20km左右变动性较强。在河口沙嘴突出平均海岸线20km时,在洪水和风暴潮的顶托下,通过裁弯取直切开滩唇,发生出汉摆动。其中,流路河床呈“悬河”状态为出汉的必要条件。当口门变动引起的出汉向高潮线以上发展时,河道变动加剧,直至大改道。改道点位置主要取决于防洪大堤端点,此时流路的UJ值(U为流速,J为水面比降)已经调整到极限状态。目前,清水沟流路改走其他流路的人工控制条件为西河口流量10 000m3/s时水位达到12m。

黄河三角洲年均造陆42km2(1976-1985年)。随着来水来沙减少,河口延伸速率和造陆速率大幅减小。当河口来沙量小到一定程度时,陆地与滨海区则有可能处于冲刷状态。当河口来沙量与来水量之比为10kg/m3时,沙嘴变幅为0,口门处于相对稳定状态。影响河口入海泥沙沉积和输移的因素:来水来沙的特性、尾闾河段边界条件和滨海海洋动力状况。神仙沟口外存在等值线呈舌状伸向莱州湾和渤海湾的强流速区,清水沟河口和刁口河废弃河口存在两个高浓度泥沙中心,分别对应于黄河入海泥沙和底质再悬浮泥沙。近岸切变锋的阻隔及幅聚作用是大部分泥沙沉积在河口及沿岸13m水深以内的主要动力因素。基于海洋动力的年输沙量基本稳定,为2.0亿~2.4亿t,主要将粒径小于0.025mm的泥沙搬运至深海。三角洲海岸的演变趋势具有双向性,即行河海岸的淤进和不行河海岸的蚀退。

已有关于黄河口治理方向的主要观点有两个:①相对稳定清水沟流路,实施有计划的改道,保持必要的摆动范围,充分发挥海域容沙能力,控制河口岸线延伸和下游淤积速度;②长期稳定清水沟流路,采取强化黄河自身动力、利用海洋动力、定向疏浚等措施。整治措施主要有三大方面:①增加进入河口的水量,减少进人河口的沙量,如黄土高原水土流失治理、水库拦沙、引黄放淤以改造盐碱地;②加大输往外海的沙量,如采用疏浚、拖淤、截支强干等措施;③扩大河口区域堆沙空间,如有计划地摆动和改道,加高加固堤防等。代表性的整治思路有:“大小水分流”,“人工控制有计划改道”,“挖沙降河”,“引海水冲刷”,“一主一辅,双流定河,高位分洪,导堤入海”,“二级分汉,多汉并存,人工控制,按需排放”,“抓两头、固中间”,“建设西河口水沙调节工程”“创建稳定的多沙嘴海岸形态”。

20世纪80年代中期以来,陆向来水来沙锐减而海向来沙比例增加,河口面临新变化:河口河道严重萎缩,拦门沙发育减缓且影响程度减弱,行水河口沙嘴仍在不断淤积延伸,不行河海岸蚀退或刷深严重。另外,河口受人工干预程度增大,生态环境恶化。黄河口演变出现的新形势要求河口治理方向不应局限于防洪,还要与生态环境、水土资源配置和河口三角洲的可持续发展结合起来。未来黄河治理应站位流域一河口一海洋这个系统整体,突破“就河口论河口”的局限。研究流域水沙变化、水库调控及海洋动力对河口的影响,统筹考虑小浪底水库减淤、黄河下游河道排洪输沙功能增加、黄河口流路稳定等多目标的优化。通过小浪底水库调控,提高河口河道过流能力,控制河口出汉摆动,并结合入海流路安排,实现黄河口的长期稳定。

2 研究目标

黄河口演变与流路稳定综合治理的研究目标为:针对黄河口尾闾河道淤积延伸、三角洲海岸变化和流路稳定措施等,重点解决尾闾河道出汉机制、海岸形态对陆海动力响应、河口流路演变多时空尺度混合模拟和河口流路水沙调配等四大关键科学与技术问题。通过研究,掌握黄河口河道淤积延伸规律,建立尾闾河道的稳定指标体系,提出出汉的阈值条件和控制措施;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,定量评价未来30~50a海岸变化;构建黄河口海岸变化与流路稳定的水沙调配体系,通过应用示范实现入海径流泥沙淤积格局的有效调配,提出延长流路稳定使用年限、防治海岸侵蚀的方案与对策,提升黃河口的综合治理水平;提出黄河口入海流路稳定百年的行河方案与综合治理措施。

3 关键科学技术问题

针对黄河口流路演变为游荡散乱—归股—出汊摆动一改道循环过程的特征,以及行河流路岸线淤积延伸、不行河流路岸段蚀退的分异特性的现实问题,结合黄河中游小浪底水库运用、黄河下游防洪及河口稳定的整体治理架构,黄河口综合治理需解决四方面的关键科学技术问题。

3.1 河口尾闾出汊过程及触发机制

出汊是尾闾段小的规模改道,也是河口流路演变过程中进入后期摆动、失稳的重要标志,反映了径流泥沙及海洋动力的综合作用。弄清出汉的触发机制,控制出汉位置与时机,是延长流路使用寿命、长期稳定河口流路的关键。出汉源于局部河段的撕裂,出汉触发机制的研究关键在于揭示撕裂的发育和动力过程,以及尾闾出汉的触发条件,并结合流路各单元(径流段、感潮段、拦门沙及前缘)演变规律、水沙动力及海洋动力作用研究,提出流路稳定综合判别指标体系。

3.2 变化环境下海岸形态对陆海动力的响应关系

当前,水沙变化及海岸工程建设改变了河流动力及其与海洋动力的对比关系。阐明海岸形态的响应过程,建立海岸形态调整与动力因素的关系,是预测未来海岸形态变化的基础。黄河三角洲海岸形态对海洋动力的响应主要表现为蚀退,重点研究海洋动力对不行河流路、工程防护区的侵蚀机理;海岸形态对径流泥沙的响应主要表现为淤进,水沙变化条件下,重点研究洪水泥沙过程对岸线的淤进作用机理,进而研究近岸海床演变过程,建立海岸形态特征值与水沙通量、海洋动力的定量关系。

3.3 多时空尺度河口流路演变混合模拟技术

河口流路演变受陆海多要素影响。综合利用多维数学模型模拟水库调控、河道水沙演进、海洋动力过程的优势,以及实体模型模拟尾闾出汉等流路平面变化的优势,构建混合模拟技术,是研究流路运用方案的有效途径。混合模拟技术的研发重点在于改进波浪作用下河口岸滩冲刷侵蚀、泥沙沉积与再悬浮、水库一河道一河口交互馈控等数值模拟技术,完善长系列流路演变实体模型模拟技术,构建以数学模型为主线、基于出汉触发条件的实体模型预判启用和交互运行技术。

3.4 河口流路水沙調配技术

径流泥沙和河口段河道形态是影响流路稳定的重要因素。研究维持河道过流能力的水沙过程,提出水库水沙控制指标及调控技术,结合有计划的流路安排,是减缓流路延伸及岸线蚀退的重要手段。水沙调配技术重点在于研究维持黄河口清水沟流路上段较高过流能力及控制下段汉河运用,以延长流路使用寿命;研究洪水泥沙过程对上段河道形态变化、过流能力的作用,结合水库调水调沙运用,提出维持河道过流能力的水沙调配技术并进行技术示范;研究流路下段控制运用的时机与方式,提出水沙调配技术方案。

4 重点研究内容

针对黄河口综合治理的关键科学技术问题,按照“过程与机理—模拟与调控—方案与对策”的总体思路,重点内容涉及流路、岸线、模拟技术、调配技术、稳定方案和综合治理措施等6个方面。

4.1 黄河口尾闾出汊的孕育过程及触发机制

研究尾闾水沙过程以及潮流和波浪过程共同作用下扇形三角洲沟汉撕裂形成、发育、消亡及出汉改道的动力过程和关键影响因素,提出沟汉孕育发展与消亡的阈值条件,揭示尾闾出汉改道的触发机制和控制措施;分析尾闾出汉后河道的冲淤演变过程及其对上游河段的影响,提出出汉对尾闾及黄河下游河道防洪减淤的影响范围和程度。

(1)流路尾闾河道沟汉的撕裂产生及发育过程。利用不同时期黄河口近岸地形、遥感卫片等资料,分析黄河口尾闾三角洲撕裂形成沟汉的频度,沟汉产生的数量、尺度及位置等,揭示沟汉撕裂产生与发育的基本特征;结合径流动力、海洋动力及三角洲下垫面条件与平面形态等影响因素,比较这些因素对沟汉发育或消亡过程的影响,揭示其内在联系和主要影响因素。

(2)尾闾河段沟汉产生的时空特征及动力环境。分析黄河口尾闾河道水沙特点,以及近海区域潮流、风浪和寒潮的变化特征;通过统计尾闾出汉时沟汉特征数据(位置、尺度、规模)及相应动力环境要素和下垫面参数,分析下垫面条件(位置、比降、泥沙组成等)和不同动力条件(流量、含沙量、潮流、风浪及寒潮等)对沟汉形成及沟汉尺度的影响,揭示沟汉形成及演变过程的内在动力环境。

(3)尾闾三角洲出汉的触发机制。建立河口扇形三角洲的全动床概化实体模型,模拟三角洲沟汉撕裂产生及发育出汉的基本过程;试验研究径流水沙、海洋潮汐、潮流及波浪等不同动力因素对沟汉撕裂产生、孕育发展及出汉分流等不同阶段的影响,建立动力因子与沟汉尺度之间的相互关系,揭示其内在机理及关键影响因素;通过河口三角洲平面形态与坡面组成、行水流路纵横比降等不同下垫面因素的调整,分析不同形态参数对沟汉形成不同阶段的影响;建立主要动力因子、形态因子与沟汉尺度之间的相互关系,提出触发沟汉形成的动力环境和下垫面形态。

(4)尾闾出汉后河床冲淤变化及其对上游河段的影响。通过分析不同流路行河时期尾闾出汉的河床边界条件、分流分沙以及河床演变等,研究不同汉道的冲淤变化及上游河段冲淤调整过程;分析不同流路出汉期间各汉道几何形态对出汉河段分流分沙、输沙能力及泥沙级配的影响;研究不同流路行河时期尾闾出汉对上游河道的溯源冲刷、溯源淤积的影响范围及程度,揭示其内在关系,探讨黄河下游溯源性影响和沿程性影响边界的判别方法;分析尾闾河道出汉对其上游河道防洪减淤的影响。

4.2 黄河口流路演变过程的动力机制及流路稳定的指标体系

揭示不同时间尺度下黄河口蚀积演化的空间格局及其规律,阐明河口不同单元对河流入海水沙通量变化的差异性响应;揭示不同时间尺度下河口沉积动力过程对入海水沙变化的响应机理,阐明河口地貌演化与沉积动力过程的耦合关系,揭示河口流路演变的动力机制;辨识影响河口流路稳定的主控因子,建立河口流路稳定的判别指标体系。

(1)不同时间尺度下黄河口蚀积演化空间格局。基于年际、不同季节(洪枯季)和事件性洪水前后的观测数据,结合卫星遥感资料,研究河口不同单元的蚀积演化过程,阐明河口不同单元在不同时间尺度下的蚀积演化规律;定量估算黄河年际入海泥沙在河口的沉积通量,揭示河口不同单元对河流入海水沙通量变化的空间差异性响应。

(2)河口沉积动力过程对入海水沙变化的响应及其地貌效应。基于卫星遥感及定点连续现场观测资料,研究表层羽状流和底层高浓度悬沙沉积动力过程的时空变化,揭示其对入海水沙变化的响应过程;在充分考虑河流入海水沙变化的条件下,应用耦合波浪一潮流一沉积物的三维数值模式,模拟季节、年际等不同时间尺度下河口沉积动力过程和水沙输运过程,揭示不同时间尺度下河口沉积动力过程对入海水沙变化的响应机理,阐明河口沉积动力过程与河口地貌演化的耦合效应,明晰黄河口流路演化的动力机制。

(3)河口流路穩定的影响因子及判别指标体系。基于河流入海水沙变化一河口沉积动力过程一河口地貌演化的耦合关系,应用历史数据和观测资料,模拟历史时期年际一年代际河口流路地貌演化过程,辨识影响流路稳定的关键因子。基于上述因子设定不同情景下的数值试验,模拟不同情景下河口沉积动力过程和地貌演化,获取流路临界改道情况下河流水沙条件、河长、河槽形态、粒径级配、拦门沙形态等关键参数,结合实测资料挖掘与分析,建立河口流路稳定的判别指标体系。

4.3 黄河三角洲海岸演变过程与动力机制

阐明黄河三角洲不同性质海岸的演变过程和规律及其动力机制,揭示黄河三角洲近海海床地貌演变特征及控制因素;研究黄河三角洲泥沙输运扩散和地貌演变,建立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。

(1)行河流路河口海岸调整机理。以现行清水沟流路的清8汉河口附近海岸为重点研究对象,充分利用已有资料,并收集高精度遥感系列数据,开展黄河调水调沙期间和枯季河口区地形及水文泥沙的现场补充调查,深入分析1996年清8出汉以来现行河口海岸不同时间尺度的动态演变过程。结合相应的黄河入海水沙和河口区海洋动力状况,从地貌动力学的角度揭示行河流路河口海岸调整机理,在此基础上确定行河流路河口海岸动态稳定的径流水沙阈值。

(2)不行河流路河口海岸蚀退机理。以现行清水沟流路1996年改汉后的老河口附近海岸和1976年改道后的刁口河流路河口附近海岸为重点研究对象,以系列遥感数据为基础,分析不同时期改汉(道)后的河口海岸在海洋动力作用下的侵蚀后退演变过程;通过现场动力、泥沙、沉积和地形的同步观测,研究波流共同作用下的海岸泥沙运动规律,在此基础上揭示海岸侵蚀后退的极限和海岸平衡形态。

(3)工程防护区近岸侵蚀过程及机理。工程防护区的海岸演变突出表现为海岸防护工程下岸滩的下蚀作用。以目前侵蚀严重的孤东大堤近岸区域为重点研究对象,基于系列水下地形监测资料,分析岸滩的侵蚀过程和工程稳定性;开展防护区近岸水下地形和动力泥沙观测,深入研究波流动力作用下近堤岸滩下蚀的机制和泥沙输运趋势,在此基础上提出减缓岸滩侵蚀的有效对策。

(4)三角洲近海海床演变过程及机理。以黄河水下三角洲为研究区域,收集整理已有的水下地形长期固定剖面监测资料和多期全测图数据,系统分析近海海床冲淤演变的时空分布特征;开展近海海床沉积地貌调查,研究沉积物组成变化、分布特征和运移趋势;通过水文泥沙同步观测,进一步研究泥沙输运格局,揭示近海不同区域海床演变的动力机制;建立三角洲不同性质海岸与近海海床演变之间的定量关系。

(5)海岸形态调整与径流水沙、海洋动力的定量关系与模拟检验。研究不同区域河口海岸形态调整对径流水沙、海洋动力(波浪、潮流)的响应机制,并建立典型岸段海岸形态特征值与水沙通量、海洋动力的定量关系。同时,研发海岸形态与径流水沙、海洋动力的耦合模型,复验模拟黄河入海泥沙输运扩散和河口海岸地貌动态演变过程,结合建立的定量关系、不同径流水沙情境下河口海岸的形态演变进行模拟检验。

4.4 黄河口演变的多时空尺度混合模拟技术

完善适应于黄河口复杂环境的三维数学模型,基于时序通信接口和云服务封装技术,实现黄河中游水库、下游河道、河口波流输沙集成的多模型耦合;优化并检验多沙弱潮河口流路演变过程的实体模型模拟技术;探索大范围数学模型与局部实体模型的协同互馈框架,实现黄河口流路演变多时空尺度混合模拟。

(1)波流耦合作用下黄河口三维数学模型完善。在深入分析黄河口潮流、波浪等常规波流输沙特征及风暴潮、寒潮强动力输沙特征的基础上,结合相关研究成果,改进黄河口不同波流组合动力条件下输沙计算模式,形成能反映黄河口羽状流、异重流等输沙流态,以及河口拦门沙、海岸侵蚀等过程的黄河口径流、潮流、波流分组沙输沙三维数学模型,并利用基于MPI(信息传递接口)的技术实现模型的并行化。在此基础上,利用基准解数据、实验室数据及原型数据资料进行测试、率定和验证。

(2)基于云服务的水库一河道一河口整体数值模拟技术。遴选水库、河道、河口等模型间水力要素交互与馈控信息,重点改进或完善尾闾出汉、流路稳定等判别方法,开发面向流路稳定的水库水沙调控模块、河口淤积延伸模块以及馈控信息提取模块,基于时序通信接口和云服务封装技术,研究黄河中游水库、下游河道、河口波流输沙集成的多模型耦合框架,构建友好、人机交互的模型计算结果多终端动态展示组件。

(3)长水沙系列下河口流路演变实体模拟技术与检验。建立清水沟流路大尺度河口实体模型,复演现行清水沟流路清8汉河1996年运用以来流路发育出汉、淤积延伸过程。通过试验结果与实测资料的对比分析,进一步检验和完善适用于长系列水沙的黄河口流路出汉及演变的实体模拟技术体系。

(4)基于物联网的黄河口流路演变混合模拟技术与试验。综合利用数学模型适用于大空间长时间尺度的水库调控、河道水沙演进和实体模型在流路出汉模拟的各自优势,研究黄河口大范围数学模型与局部实体模型的集成协同框架,探索数值一实体模型间信息请求响应和数据时序协同机制,研发数据流驱动的数学模型实时校正与实体模型精准控制模块,实现以数学模型为主线、出汉事件为实体模型触发的数学一物理模型同步互馈模拟。

4.5 清水沟流路水沙通量调配技术与示范

提出维持清水沟上段较高过流能力的水沙通量及过程控制指标,北汉河运用时机及运用方式;结合黄河调水调沙,提出维持清水沟流路较大过流能力的调控指标及技术方案并进行示范,为稳定清水沟流路提供技术支撑;利用水沙通量及河口海岸形态关系等研究成果,结合方案计算,预测未来30~50a黄河口岸线的变化。

(1)清水沟流路北汉河运行方式和水沙通量指标。清水沟流路上段河道過流能力是影响流路稳定的重要因素之一。利用清水沟实测水沙资料及河床断面资料,分析清水沟过流能力变化特征及其对流路稳定的影响,采用平滩流量滞后响应模型及水力因子分析等方法,研究小浪底水库运用以来,清水沟流路清7断面以上河道过流能力对水沙通量及过程的响应关系,提出维持清水沟流路较大过流能力的水沙通量指标;分析清水沟流路改走北汉对减缓孤东围堤附近侵蚀防护的作用,对流路冲淤演变影响及改汉点以上过流能力的影响,综合研究提出清水沟流路改走北汉河的时机及运用方式。

(2)稳定清水沟流路的水沙调配技术与示范。根据小浪底水库淤积情况,分析不同洪水水库排沙关系,提出小浪底水库排沙关键指标;利用2000年以来黄河下游实测洪水资料,分析黄河下游不同河段水沙演进过程及河道冲淤规律,研究有利于维持主槽一定排洪输沙能力的流量、含沙量指标;结合目前小浪底水库调水调沙运用原则,维持清水沟流路较大过流能力的水沙通量指标,综合研究提出小浪底水库水沙调控指标及技术方案,在调水调沙期或汛期择机进行技术示范;在示范期加密清水沟河道过流能力、水沙因子等现场观测,评价技术示范效果。

(3)清水沟流路河口未来30~50a岸线变化。基于水沙通量及河口海岸形态关系等研究,结合流域水沙变化趋势,采用历史水沙资料及岸线遥感资料,分析清水沟流路河口岸线变化规律,利用设计的黄河口长系列水沙过程,分析清水沟流路30~50a淤积延伸特征,研究清水沟流路岸线变化趋势;进行清水沟流路长系列水沙过程的演变模拟,综合研究提出未来30~50a清水沟流路河口岸线变化。

4.6 稳定百年的黄河口入海流路方案与治理措施

揭示黄河三角洲演变对黄河下游河道的反馈机制及效应;结合黄河水沙变化趋势最新研究成果,设计黄河口百年水沙系列和运用方案,并开展不同流路运用方案效果计算;开发并利用效应评估模型,对不同行河方案和治理措施进行综合评价。综合提出稳定百年的黄河口入海流路行河方案和综合治理措施。

(1)三角洲演变对黄河下游河道冲淤的反馈机制及效应。分析1855年以来黄河三角洲泥沙在不同尺度地貌单元的淤积分布和沉积组成的变化特征;基于实测河床断面形态和水沙资料,结合改道顶点上下河段的详细地形测量,分析三角洲顶点冲淤和水位升降过程,识别过程的周期、趋势和突变特征,揭示黄河三角洲发育过程中河口改道延伸与侵蚀基准面变化的关系;以三角洲顶点体现河口侵蚀基准面的作用,探讨下游冲淤对河口三角洲建造的影响,通过建模和参数率定,计算河口侵蚀基准面变化对黄河下游冲淤的影响;基于未来黄河口行河方案下三角洲建造所产生的河口侵蚀基准面升降变化过程,分析未来百年尺度黄河口三角洲发育对黄河下游冲淤的影响。

(2)治理方案综合效益评估技术。重点针对各治理方案产生的治理效果和效益进行研究,从黄河下游减淤、河口地区防洪、生态环境、区域经济社会发展、海岸减蚀、投资费用等方面建立综合效益评价指标体系。针对指标体系进行各指标细化分解,利用德尔菲法、嫡法、关联度法等方法,引入专家评估体系,确定各评价指标权重或评价方法,建立各指标定量与定性表达方法。针对定量评价指标体系,利用层次分析法、模糊评判法、主成分分析法等方法建立综合评价模型,满足不同流路方案、治理措施等效益量化评价需要。

(3)稳定百年的流路运用方案与优化。基于黄河口尾闾出汉机制、泥沙沉积过程及未来岸线变化的研究,研究未来百年河口流路模式,包括清水沟、刁口河等多条流路的运用;利用混合模拟技术,针对河口流路运用模式,进行百年系列的方案试验及优化;构建黄河口未来不同水沙条件、不同运用方案下流路稳定运行年限、岸线变化、流路长度等特征值的图谱;开展流路方案综合效益评价,提出黄河口流路稳定运行推荐方案。

(4)黄河口流路稳定百年的综合治理措施及效应。分析防洪堤防、河道整治工程、防潮堤及其他工程(如改汉、生态分水闸)的现状及存在的问题,评价其在减缓流路延伸速度、延长流路行河年限等方面的作用及局限性;提出黄河口地区有利于流路稳定的防洪措施、防潮堤、流路调整(改汉或改道)工程措施的布局方案,并利用研发的技术模拟工程措施的长期及短期效果。综合上述研究,提出河口流路稳定百年运行的水沙调控措施及工程措施。

5 结语

20世纪80年代以来,随着黄土高原水保措施开展、工农业引水增加、小浪底水库的调节运用等,黄河口演变出现了新形势:入海水量锐减,单一流路长期行河,行水河口沙嘴仍在不断淤积延伸,不行河海岸蚀退或刷深严重。针对黄河口当前出现的新情况、新问题,通过黄河口演变治理研究提出应对措施,维持河口长期稳定,避免基础设施建设、油田开采等社会经济活动在时间上的不连续性和地域上的无计划性,可以为国务院批复的《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》以及山东省与国务院国资委签署的“关于共同推动黄蓝‘两区发展合作备忘录”等重大区域规划的实施提供稳定的发展环境。