王振宇教授作关于“黄河调水调沙”的学术报告
黄河流域水沙变化趋势多模型预测及其集合评估

2023年7月水 利 学 报SHUILI XUEBAO第54卷 第7期文章编号:0559-9350(2023)07-0763-12收稿日期:2022-09-09;网络首发日期:2023-05-30网络首发地址:https:??kns.cnki.net?kcms2?detail?11.1882.TV.20230529.1420.002.html基金项目:国家重点研发计划项目(2016YFC0402407);水利部重大科研项目(SKS-2022086);中国水利水电科学研究院基本科研业务费专项项目(SE0145B022022)作者简介:胡春宏(1962-),中国工程院院士,主要从事江河治理领域研究。
E-mail:huch@iwhr.com黄河流域水沙变化趋势多模型预测及其集合评估胡春宏1,张晓明1,于坤霞2,徐梦珍3,赵 阳1(1.中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100048;2.西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安 710048;3.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京 100084)摘要:黄河水沙变化情势深刻影响着黄河流域水沙调控工程布局、流域内外水资源配置和跨流域调水工程建设等黄河保护与治理开发重大问题的决策。
但受研究时段、方法及其边界条件等影响,黄河水沙变化预测成果差异大,难形成共识。
本研究基于水沙变化归因和预测结果的不确定性解析,构建了多模型预测成果集合评估技术,预测了黄河流域未来50a水沙量。
结果表明:既有流域水沙变化归因与预测成果差异大,原因在于不同方法因数据输入、变量构成及精度评价方法差异带来的不确定性;提出了基于输入-结构-输出的模型适用性判别准则和评价技术,并基于标准化的数据输入,从数据需求、物理基础、应用效率、输出尺度和预测精度等五个维度,集合评价了现有水沙变化预测模型的适用性;构建了流域水沙变化多模型集合评价-多结果加权融合-BMA集合预测的集合评估技术,根据9类模型预测成果,集合预测了黄河流域未来50a年径流量为240亿m3,年均输沙量为2.5亿t。
黄河水沙变化及研究展望

黄河水沙变化及研究展望姚文艺;焦鹏【摘要】黄河水沙变化是事关黄河治理开发与管理的基础性战略性问题,水沙变化研究也是我国水科学领域的重大科学问题。
从黄河水沙变化研究的热点出发,总结了几十年来黄河水沙变化研究的主要成果,包括黄河水沙变化主要特征、水沙变化主要评估方法及原理、水沙变化成因及其影响因素贡献率,以及黄河未来水沙变化趋势预测等,分析了黄河水沙变化研究中存在的不足,在此基础上,考虑黄河流域复杂的水沙环境及水沙变化新情况,提出了利用复杂性科学的理论和方法开展黄河水沙变化研究的思路,以及需要进一步研究的主要问题。
【期刊名称】《中国水土保持》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】9页(P55-62,63)【关键词】研究进展;减水减沙效益;水沙变化;黄河【作者】姚文艺;焦鹏【作者单位】黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室,河南郑州450003;黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室,河南郑州450003【正文语种】中文【中图分类】S157黄河是世界上水流含沙量最高的河流,其水沙变化所产生的影响是事关黄河治理开发与管理的基础性战略性问题,开展黄河水沙变化研究是我国水科学领域的重大科学问题之一。
研究黄河水沙变化、把握黄河水沙变化规律,对于进一步完善治黄方略、构建流域水沙调控体系、实施流域水资源配置与管理及重大水利工程布局,意义重大,影响深远。
自20世纪80年代以来,我国通过多类相关科技计划对黄河水沙变化特性、成因、规律及发展趋势开展了系统的大量研究工作,取得了多项成果和基础数据,为不同时期的黄河治理开发实践提供了重要的科学依据。
本文从黄河水沙变化特征、水沙变化分析方法及原理、水沙变化成因及发展趋势预测等几个方面,总结了几十年来有关黄河水沙变化研究的主要成果,在此基础上结合黄河水沙变化新情况,提出黄河水沙变化研究需要进一步探讨的问题。
20世纪70年代黄河水沙发生了明显变化,引起了多方关注[1]。
黄河上游沙漠宽谷段风沙水沙过程与调控机理

项目名称:黄河上游沙漠宽谷段风沙水沙过程与调控机理首席科学家:拓万全中国科学院寒区旱区环境与工程研究所起止年限:2011.1至2015.8依托部门:中国科学院二、预期目标(一)总体目标探明黄河上游沙漠宽谷河道粗泥沙来源,揭示粗泥沙风-洪产输机制、水沙过程变异、塌岸淤床过程及洪-床-岸相互作用四项风沙水沙关键过程,发展风水复合侵蚀与沙漠河流泥沙动力学理论,构建黄河上游沙漠宽谷流域多源数据平台及风沙-水沙-河道流域分布式动力学模型,建立沙漠宽谷流域-河道一体化的“固-拦-调-放-挖”风沙水沙综合调控体系,为防治黄河上游“新悬河”,构建水沙调控体系提供科学支撑。
凝聚一批年轻学科带头人和骨干、充实完善实验基地和科技大平台,推进我国沙漠学与河流学等相关学科的发展。
(二)五年预期目标1. 通过河道钻孔取样、测年分析与地球化学及矿物学指标测量,重建近千年尺度河道沉积的时空演变特征,定量分析不同沙源对淤积河道粗泥沙的贡献率,准确界定淤积沙漠宽谷河道粗泥沙界线及重点源区。
2. 通过对沙漠区风水复合侵蚀及风沙水沙过程的观测、实验与模拟研究,建立风水复合地表侵蚀模型及沙漠河流泥沙动力学模型,准确计算沙漠粗沙入黄量,科学认识沙漠对黄河的作用与影响。
3. 揭示沙漠宽谷河道与河流水沙过程互馈机制,结合黄河上游水沙变化与水库调节关系的定量分析,科学认识大型水库调节作用对沙漠宽谷河段水沙关系变异的影响。
4. 通过对沙漠河流“悬移质-推移质-断面”的实地观测,结合实体模型实验,建立沙漠河流推移质泥沙输移理论模型,正确认识沙漠粗沙在沙漠河流中推移输移规律。
5. 通过对沙漠宽谷河岸坍塌过程的观测与模拟,建立河岸坍塌动力学模型,揭示高含沙洪水入黄后沙坝形成与演变过程。
通过构建基于洪-床-岸相互作用的2-D河流CFD模型,揭示沙漠宽谷河道不稳定性机理,确定沙漠宽谷河道相对平衡的水沙阈值,准确评估可控洪峰过程对沙漠宽谷河道的冲淤效应,为正确制定沙漠宽谷河道“冲沙减淤”方案提供科学依据。
黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势分析及其主控因素贡献率探究

黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势分析及其主控因素贡献率探究发表时间:2019-07-24T12:02:40.653Z 来源:《基层建设》2019年第10期作者:郭丽伟郭成山田国强杨轶文[导读] 摘要:随着季节气候的变化以及人类活动的影响,黄河中游的多沙粗沙区会发生剧烈的水沙变化,而针对黄河中游多沙粗沙区的径流量和输沙量,产生影响的驱动因素进行仔细的研究分析,从而更好的预测黄河中游多沙粗沙区的水沙变化情况,为黄河中游多沙粗沙区水资源的合理分配提供理论支撑。
黄河水利委员会中游水文水资源局山西省晋中市 030600摘要:随着季节气候的变化以及人类活动的影响,黄河中游的多沙粗沙区会发生剧烈的水沙变化,而针对黄河中游多沙粗沙区的径流量和输沙量,产生影响的驱动因素进行仔细的研究分析,从而更好的预测黄河中游多沙粗沙区的水沙变化情况,为黄河中游多沙粗沙区水资源的合理分配提供理论支撑。
关键词:黄河中游;多沙粗沙区;水沙变化;贡献率引言随着季节气候的不断变化以及人类活动的不断加剧,促使黄河流域的径流量和输沙量产生了较大的变化,并且,气候变化会严重影响水文的循环过程,从而使得水资源进行重新分布,提高了洪涝灾害的发生几率。
其中,人类活动对径流量和输沙量的影响,主要体现在下垫面的变化中,即地表径流的形成、径流的下渗现象、水资源的时空分布等。
因此,针对黄河中游径流量和输沙量的研究,不再局限于气候变化方面的影响,还要考虑人类活动变化的影响。
一、研究区域概况本文研究区域为黄河流域中的主要产沙区,即青阳岔水文站、韩家峁水文站、横山水文站、殿市水文站、李家河水文站、绥德水文站、赵石窑水文站、丁家沟水文站、高家川水文站、王道恒塔水文站、神木水文站、温佳川水文站、高石崖水文站、皇甫水文站、申家湾水文站,这些地区具有水少沙多的特点,是黄河流域下游洪水以及泥沙的主要来源区域,并且,这些地区的降水都集中在每年的7月-9月,约占全年降水量的70%左右,而且,在每年的7月-9月范围内,侵蚀产沙量以及输移量高于全年的80%。
黄河小浪底调水调沙问题数学建模

黄河小浪底调水调沙问题数学建模
黄河小浪底调水调沙问题是指通过调整黄河水流的水量和输沙量来解决黄河小浪底河道的淤积问题。
数学建模可以帮助我们分析和预测黄河小浪底的水流和沙传输规律,从而提出合理的调水和调沙方案。
以下是数学建模中可能涉及的一些步骤和方法:
1. 数据收集和处理:收集黄河小浪底相关的水文数据、地质资料和历史数据,对数据进行整理和处理,建立合适的数据模型。
2. 建立水流模型:通过流体力学理论和水流实验数据,建立黄河小浪底水流的数学模型,包括水流速度、水动力和水力调控方面的参数。
3. 建立沙传输模型:根据黄河小浪底河道的地质特征和沙传输规律,建立沙传输的数学模型,包括输沙通道的沙动力和沙质输运规律方面的参数。
4. 模型验证和参数拟合:利用已有的观测数据和实验数据验证建立的水流和沙传输模型,并通过参数拟合来优化模型的准确性和适用性。
5. 模拟预测和优化调控:利用建立的数学模型,进行水流和沙传输的模拟预测,通过调整输水和输沙量来优化黄河小浪底的调水和调沙方案,以达到降低淤积和维护航道的目的。
数学建模可以辅助相关专业的研究人员和决策者做出科学的决策,使调水和调沙方案更加合理和有效,减少淤积和保护黄河流域的生态环境。
北京市防汛社会动员工作探讨

第25卷第3期2015年06月V ol.25NO.3Jun.2015中国防汛抗旱1.1局部极端降雨天气频发受全球气候变化和城市热岛效应影响,近年来局部强降雨呈多发态势。
北京市将局部降雨量大于70mm /h 的强降雨定义为局部极端降雨天气,2004~2010年累计发生局部极端降雨天气35站次,2011年发生17站次,2012年增至21站次。
2012年7月21日,北京市遭遇了1949年以来最大一场特大暴雨灾害,全市平均降雨量170mm ,城区平均降雨量215mm ,房山区平均降雨量301mm ,暴雨中心房山区河北镇降雨量541mm ,达500年一遇。
极端降雨天气具有突发性、局地性、降雨强度大、预报预警难的特点,给预防灾害、应急处置带来难度。
1.2城市防洪风险点多面广从大型防洪工程角度,永定河可防御200年一遇洪水,潮白河、北运河干流可防御50年一遇洪水,但新建的以及经过除险加固的水利工程未经受大洪水的考验;从城市水系角度,通惠河、清河、坝河、凉水河4条主要排水河道以及30多条支流,按照“西蓄东排、南北分洪”的原则担负城区主要排水任务,但还有部分中小河道尚未治理达标;从城市排水系统角度,排水管网设计标准一般地区采用1年一遇至3年一遇,重点地区为5年一遇至10年一遇,在发生极端降雨天气时仍会发生城市内涝、交通瘫痪等问题;从城市运行角度,分布在城市各处的地下设施、在建工地、危旧房屋、低洼院落存在地面坍塌、工地塌方、雨水倒灌等防汛隐患;从山区防汛角度,山洪泥石流易发区险村险户尚未搬迁完毕,尤其是山区旅游景点、山区道路存在较大潜在危害。
1.3防汛保障工作要求高像北京这样的特大城市,人员聚集、财富集中,发生自然灾害易造成较大的人员、经济损失,社会影响较严重。
作为首都,北京受到的社会关注度极高,保障标准要求更高。
为有效应对流域性大洪水和局部极端降雨天气,提高防汛应急管理水平,不仅需要提高工程标准、技术水平、设施配套等工程措施,也需要健全防汛社会动员体系,落实基层责任、预报预警、信息沟通、公众参与等非工程措施,实现最广泛的社会力量参与政府主导的应急管理工作中,增强整体抗灾能力。
构建黄河水沙调控体系的实践和展望(王震宇)

构建黄河水沙调控体系的实践和展望(王震宇)#TRS_AUTOADD_1233799132859{MARGIN-TOP:0px;FONT-SIZE :12pt;MARGIN-BOTTOM:0px;LINE-HEIGHT:1.5;FONT-FAMILY:宋体}#TRS_AUTOADD_1233799132859P{MARGIN-TOP:0px;FONT-SIZE:12pt;MARGIN-BOTTOM:0px;LINE-HEIGHT:1.5;FONT-FA MILY:宋体}#TRS_AUTOADD_1233799132859TD{MARGIN-TOP:0px;FONT -SIZE:12pt;MARGIN-BOTTOM:0px;LINE-HEIGHT:1.5;FONT-F AMILY:宋体}#TRS_AUTOADD_1233799132859DIV{MARGIN-TOP:0px;FON T-SIZE:12pt;MARGIN-BOTTOM:0px;LINE-HEIGHT:1.5;FONT-FAMILY:宋体}#TRS_AUTOADD_1233799132859LI{MARGIN-TOP:0px;FONT -SIZE:12pt;MARGIN-BOTTOM:0px;LINE-HEIGHT:1.5;FONT-F AMILY:宋体}/**---JSON--{"":{"line-height":"1.5","font-famil y":"宋体","font-size":"12pt","margin-top":"0","margin-botto m":"0"},"p":{"line-height":"1.5","font-family":"宋体","font-size":"12pt","margin-top":"0","margin-botto m":"0"},"td":{"line-height":"1.5","font-family":"宋体","font-size":"12pt","margin-top":"0","margin-botto m":"0"},"div":{"line-height":"1.5","font-family":"宋体","font-size":"12pt","margin-top":"0","margin-botto m":"0"},"li":{"line-height":"1.5","font-family":"宋体","font-size":"12pt","margin-top":"0","margin-botto m":"0"}}--**/黄河复杂难治的主要症结在于“水少、沙多,水沙关系不协调”。
【精品】黄河小浪底调水调沙工程数学实验实验报告

【精品】黄河小浪底调水调沙工程数学实验实验报告1.实验题目通过数学模型探讨黄河小浪底调水调沙工程的水沙变化趋势,并评估其对生态环境和经济发展的影响。
3.实验原理黄河是中国第二长河,是我国重要的工农业水源,也是重要的生态环境保护区。
但由于多种因素的作用,黄河的水沙问题一直是亟待解决的难题。
为了减轻黄河的水沙负荷,中国政府实施了一系列调水调沙工程,其中黄河小浪底调水调沙工程是其中之一。
黄河小浪底水库位于河南省和山西省交界处,是黄河上最大的水库之一。
黄河小浪底调水调沙工程主要包括灌溉、发电和供水三个方面,可以有效调节黄河的水流和泥沙,缓解洪涝灾害和沙漠化问题。
为了了解这个调水调沙工程对黄河水沙变化的影响,我们需要建立数学模型。
由于忽略水沙相互作用会降低模型的精度,因此我们采用水沙联动模型来进行实验。
水沙联动模型的核心是水沙运移方程。
水流运移方程考虑了水的流速、水深、河道形状等因素,可以计算出水的流量和速度。
沙运移方程则考虑了颗粒粒径、浓度、运动速度等因素,可以计算出水中的泥沙含量和粒径分布。
通过模拟水沙运移方程,我们可以得到黄河小浪底水库的水沙变化情况。
4.实验步骤(1)建立数学模型。
首先,根据黄河小浪底的实际情况,我们建立了水沙联动模型。
具体来说,我们采用了Lax-Wendroff格式来求解水沙运移方程,计算时间步长为1s,空间网格大小为1m。
同时,为了评估工程的经济效益,我们考虑了灌溉、发电和供水三个方面,并对它们进行了量化分析。
(2)模拟实验结果。
我们模拟了调水调沙工程前后的5年时间,并得到了黄河小浪底水库的水沙变化趋势。
具体来说,我们计算出了水库的水位、流量、泥沙含量和粒径分布。
通过特征值分析和比较分析,我们得到了以下结论:a.调水调沙工程可以显著降低黄河的泥沙负荷,减小沿岸的淤积和堆积现象,提高了生态环境的稳定性。
b.调水调沙工程还可以有效控制洪涝灾害和沙漠化问题,保障了当地农业生产和人民生活的需求。
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几 天 突击 , 只要 按 “ 标准 答 案 ” 去死 记硬 背 就 可得 高 分 的传统 模 式 , 根据 学 生平 时考 评 和最 后 考试 两 个 方 面的表 现 综合 打 分 。在平 时 安排 一 些案 例 分析 ,
职 业教 育. 0 82: - 6 2 0 () 5- . 4 4
完善。
例 和工 程施 工 方案 的选 择 等课 堂讨 论 ,提 出问题 ,
让 学 生 根据 自己 的理 论 知 识 或 经 验 表述 自己 的观
点 , 出 问题 的答 案 。从 而提 高分 析 问题 和解 决 问 找
题 的能力 。
参 考文献 :
【]王 玉珏 , 1 齐善 忠.“ 基 处理 ” 程 建 设 验 收 资料 [ BO ] 地 课 D / L. 【0 9 0 - 2.t: i a. c . uc/ll a guu/e/ 20 — 8 1] t / y n rte . dq w nyje b hp/ u y id n z / w
中进行 以项 目化教 学 为 中心 的教 学改 革 尝试 , 明 证
个项 目 , 用 多 媒 体技 术 , 该 项 目呈 现 在 课 堂 运 将
上 , 过教师讲解 , 通 阐述 该 类 地 基 处 理方 式 的适 用
范 围 、 固机 理 、 计 计算 、 工 工艺 、 量检 验 等 。 加 设 施 质
3 结 语
工科 教 育 以培 养工 程师 为 目标 。当前为 解决 学
【 任编辑 责
张振 元】
王振 宇教 授 作 关 于“ 河调水 调 沙” 黄 的学术报 告
20 0 9年 l 0月 3 日上午 , 0 由黄 河水 院建 校 8 O周年 校庆 “ 河论 坛” 黄 学术 组 、 学报 编辑 部 、 科研
的能 力 。最 后 的集 中考 试宜 采用 开 卷 的形 式 , 学 使
【】赵 成钢 。 7 曾巧 玲 .如 何 用好 土 力学 . 学与 实践 【.力 学 与 力 J 】
实 践 .0 26:4 5 . 2 0 f】 — 6 5
生将 所学 知 识充 分 发挥 出来 。这样 , 核 的成 绩 更 考 能 体现 学生 的实 际业务 能力 。
主要成 果 与认识 ” 4个 方面 , 述 了黄 河调 水调 沙对 经济 社会 发展 、 河安 澜和 国泰 民安 的重 大 等 论 黄
意义 。全 院有 2 0余 名师 生聆 听 了这场 高水 平 的报 告 。 0
(和平 )
将 工程 案例 与课 程 的基 本 理论 融 为一 体 , 学 生在 使
一
定的工程 背 景下掌 握所学 的 内容 。 ( ) 堂讨 论 。在课 堂上 , 2课 通过 对失败 的工 程案
在 基础 工 程技 术专 业 教学 中实施 项 目化 教 学 , 是解 决 以上 问题 的较好途 径 。但在实 际实施 过程 中还存 在 一些 问题 , 要 在今 后 的教 学 过程 中不 断探 索和 需
kc w.t . d h m1
( ) 业练 习 。课后 作业 布置 , 3作 可选择 典型 案例 ( 如注 册 岩土 工程 师 考试 中 的案 例)进行 分析 计算 ,
让 学生 了解 实 际工 程 中设计 参 数 的选 取过 程 , 而 从
避 免过 去 照 搬 公 式 、 懂 原 理 、 做练 习不 会 设 计 不 会
的弊 端 。 ( ) 程考 核 。在考试 方式 上 , 4课 改变过 去考 试前
[]姜 大 源.关于 职 业教 育 的 课 程 观 [.中 国职 业技 术教 育 , 2 J ] 2 0 (1:8 2 . 0 3111- 0 【】温 贻 芳, 皋 莲.强 化 实 践教 学 , 养 应 用型 z c[.机 械 3 石 培 . J c1
黄 河水利职业技术 学院 学报
施 I0 7 J
生笙 塑
生 普遍 缺 乏对 实 际工 程 的 了解 、 工程 实 践训 练 不 足
() 1 课堂 教 学 。将 每一 类 地基 处 理方 式 编 写 为
一
等 问题 , 一般 采用 的 方法 大 多是 加 强毕 业 顶 岗实 习
和 改革 实验环 节 , 以及组织 各种 认识 实习活 动等 , 但 都 存 在 时 间 有 限 、 练 强 度 不够 、 统 性 不 强 等 问 训 系 题 , 以创造真 正 的应用 环境 。 过在地 基处 理课程 难 通
【 高 建 红 .《 础 工程 》 改 探 讨 【 . 技 情 报 开 发 与 经 济 4 】 基 教 J科 】
2 0 (6: 2 2 3 071) 2 - 2 . 2
【 5 】朱 厉 欣.对 工 程 案例 教 学 环 节 的 构 想f .湖 南 工业 职 业 J 】 技 术 学 院学 报.2 0 ( : 2 13 0 88 1 ~ 4 . )4
外 事处 、 现代 教 育技 术 中心 、 水利 系共 同组 织 , 报编 辑部 主任杨 道 富教 授 主持 , 学 特邀 黄 河水 利 委 员会 防汛办公 室主任 、 教授 级高 级工 程 师王振 宇 , 黄 河水 院 3号 实训 楼 学术 报告 厅作 了关于题 在 为“ 河调 水调 沙” 黄 的学术 报告 。 王振 宇教授 从“ 水调 沙 的背景 、 导 思想和 目标 、 水调 沙过程 、 调 指 调
【 6 】章 伟 ,时 伟 .案 例 教 学 法 与 “ 基 处理 ” 程 教 学 改 革 地 课
【 中国 冶金 教 育.2 0 () 7 3 . J J. 0 74: — 9 3
考 查 学生 真 正掌 握知 识 的情 况 , 为课 程 考核 最 终 作
成绩 的一 部 分 ,从 而激 发学 生平 时学 习 的积 极性 、 自主性 和创新 性 , 高学 生 运用 知识 解 决 实 际问 题 提