黃河口演變與流路穩(wěn)定綜合治理研究

余欣 張原鋒 于守兵 竇身堂 王萬戰(zhàn)

摘要：簡要回顧了黃河口演變與治理研究現(xiàn)狀，結(jié)合黃河口面臨的入海水量銳減、單一流路長期行河和小浪底水庫的調(diào)節(jié)運用等新情勢，提出在流路演變、岸線變化、關(guān)健技術(shù)和方案措施方面的近期研究目標。重點突破四大關(guān)健科學技術(shù)問題——尾閭河道出漢機制、海岸形態(tài)對陸海動力響應、河口流路演變多時空尺度混合模擬和河口流路水沙調(diào)配。明確六方面研究內(nèi)容——黃河口尾閭出汊的孕育過程及觸發(fā)機制、黃河口流路演變過程的動力機制及流路穩(wěn)定的指標體系、黃河三角洲海岸演變過程與動力機制、黃河口演變的多時空尺度混合模擬技術(shù)、清水溝流路水沙通量調(diào)配技術(shù)與示范、穩(wěn)定百年的黃河口入海流路方案與治理措施等。項目成果可以為黃河口綜合治理和黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)建設(shè)提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：黃河口；出漢機制；穩(wěn)定指標體系；水沙調(diào)配技術(shù)；穩(wěn)定方案

中圖分類號：TV856；TV882.1 文獻標志碼：A doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.03.001

1 研究現(xiàn)狀回顧

黃河每年挾帶巨量泥沙入海，塑造了廣闊的黃河三角洲。黃河三角洲一般指的是以寧海為扇面頂點，北起套爾河口、南至支脈溝口，面積約6000km2的扇形地區(qū)，系1855年黃河銅瓦廂決口改道奪大清河人渤海以來，入海尾閭經(jīng)9次大的改道變遷、泥沙淤積塑造的沖積平原。目前，已在黃河口流路演變規(guī)律、流路出漢改道、海岸淤進蝕退和治理措施等方面取得較多研究成果。

自然狀態(tài)下黃河口演變具有三角洲區(qū)域內(nèi)的大循環(huán)演變規(guī)律和單一流路發(fā)育的小循環(huán)演變規(guī)律。在整個近代三角洲的發(fā)育過程中，是由上而下向海推進的；而在每一條流路的具體演變階段上，擺動頂點又是從下而上演進的。隨著河口來水來沙的變異和科學治河水平的提高，河口呈現(xiàn)人工控制下的演變模式。在人為干擾較小的條件下，河道演變呈現(xiàn)“改道后漫流—歸股并汊—單股無汊—重新出汊—改道”的階段性。每次改道都再現(xiàn)了由地下河演變至地上河再決口改道的過程。流路演變初期和末期泥沙淤積嚴重，而中期河道順直單一，輸往外海的泥沙比例明顯增大。

自然狀態(tài)下河道頻繁發(fā)生擺動、出漢和改道。擺動指三角洲扇面頂點以下范圍內(nèi)尾閭口門相對較小的口門改移，貫穿于河口尾閭演變的全過程。改道是發(fā)生在三角洲扇面頂點附近的較大范圍內(nèi)的流路變遷，標志著一條流路的終結(jié)和新流路循環(huán)演變的開始。通常，流路改道點以上至扇面頂點2/3長度的河道很穩(wěn)定，只有口門附近20km左右變動性較強。在河口沙嘴突出平均海岸線20km時，在洪水和風暴潮的頂托下，通過裁彎取直切開灘唇，發(fā)生出漢擺動。其中，流路河床呈“懸河”狀態(tài)為出漢的必要條件。當口門變動引起的出漢向高潮線以上發(fā)展時，河道變動加劇，直至大改道。改道點位置主要取決于防洪大堤端點，此時流路的UJ值（U為流速，J為水面比降）已經(jīng)調(diào)整到極限狀態(tài)。目前，清水溝流路改走其他流路的人工控制條件為西河口流量10 000m3/s時水位達到12m。

黃河三角洲年均造陸42km2（1976-1985年）。隨著來水來沙減少，河口延伸速率和造陸速率大幅減小。當河口來沙量小到一定程度時，陸地與濱海區(qū)則有可能處于沖刷狀態(tài)。當河口來沙量與來水量之比為10kg/m3時，沙嘴變幅為0，口門處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。影響河口入海泥沙沉積和輸移的因素：來水來沙的特性、尾閭河段邊界條件和濱海海洋動力狀況。神仙溝口外存在等值線呈舌狀伸向萊州灣和渤海灣的強流速區(qū)，清水溝河口和刁口河廢棄河口存在兩個高濃度泥沙中心，分別對應于黃河入海泥沙和底質(zhì)再懸浮泥沙。近岸切變鋒的阻隔及幅聚作用是大部分泥沙沉積在河口及沿岸13m水深以內(nèi)的主要動力因素?；诤Ｑ髣恿Φ哪贻斏沉炕痉€(wěn)定，為2.0億～2.4億t，主要將粒徑小于0.025mm的泥沙搬運至深海。三角洲海岸的演變趨勢具有雙向性，即行河海岸的淤進和不行河海岸的蝕退。

已有關(guān)于黃河口治理方向的主要觀點有兩個：①相對穩(wěn)定清水溝流路，實施有計劃的改道，保持必要的擺動范圍，充分發(fā)揮海域容沙能力，控制河口岸線延伸和下游淤積速度；②長期穩(wěn)定清水溝流路，采取強化黃河自身動力、利用海洋動力、定向疏浚等措施。整治措施主要有三大方面：①增加進入河口的水量，減少進人河口的沙量，如黃土高原水土流失治理、水庫攔沙、引黃放淤以改造鹽堿地；②加大輸往外海的沙量，如采用疏浚、拖淤、截支強干等措施；③擴大河口區(qū)域堆沙空間，如有計劃地擺動和改道，加高加固堤防等。代表性的整治思路有：“大小水分流”，“人工控制有計劃改道”，“挖沙降河”，“引海水沖刷”，“一主一輔，雙流定河，高位分洪，導堤入?！保岸壏譂h，多漢并存，人工控制，按需排放”，“抓兩頭、固中間”，“建設(shè)西河口水沙調(diào)節(jié)工程”“創(chuàng)建穩(wěn)定的多沙嘴海岸形態(tài)”。

20世紀80年代中期以來，陸向來水來沙銳減而海向來沙比例增加，河口面臨新變化：河口河道嚴重萎縮，攔門沙發(fā)育減緩且影響程度減弱，行水河口沙嘴仍在不斷淤積延伸，不行河海岸蝕退或刷深嚴重。另外，河口受人工干預程度增大，生態(tài)環(huán)境惡化。黃河口演變出現(xiàn)的新形勢要求河口治理方向不應局限于防洪，還要與生態(tài)環(huán)境、水土資源配置和河口三角洲的可持續(xù)發(fā)展結(jié)合起來。未來黃河治理應站位流域一河口一海洋這個系統(tǒng)整體，突破“就河口論河口”的局限。研究流域水沙變化、水庫調(diào)控及海洋動力對河口的影響，統(tǒng)籌考慮小浪底水庫減淤、黃河下游河道排洪輸沙功能增加、黃河口流路穩(wěn)定等多目標的優(yōu)化。通過小浪底水庫調(diào)控，提高河口河道過流能力，控制河口出漢擺動，并結(jié)合入海流路安排，實現(xiàn)黃河口的長期穩(wěn)定。

2 研究目標

黃河口演變與流路穩(wěn)定綜合治理的研究目標為：針對黃河口尾閭河道淤積延伸、三角洲海岸變化和流路穩(wěn)定措施等，重點解決尾閭河道出漢機制、海岸形態(tài)對陸海動力響應、河口流路演變多時空尺度混合模擬和河口流路水沙調(diào)配等四大關(guān)鍵科學與技術(shù)問題。通過研究，掌握黃河口河道淤積延伸規(guī)律，建立尾閭河道的穩(wěn)定指標體系，提出出漢的閾值條件和控制措施；闡明河口海岸形態(tài)調(diào)整與流域水沙、海洋波流動力耦合作用的定量關(guān)系，定量評價未來30～50a海岸變化；構(gòu)建黃河口海岸變化與流路穩(wěn)定的水沙調(diào)配體系，通過應用示范實現(xiàn)入海徑流泥沙淤積格局的有效調(diào)配，提出延長流路穩(wěn)定使用年限、防治海岸侵蝕的方案與對策，提升黃河口的綜合治理水平；提出黃河口入海流路穩(wěn)定百年的行河方案與綜合治理措施。

3 關(guān)鍵科學技術(shù)問題

針對黃河口流路演變?yōu)橛问幧y—歸股—出汊擺動一改道循環(huán)過程的特征，以及行河流路岸線淤積延伸、不行河流路岸段蝕退的分異特性的現(xiàn)實問題，結(jié)合黃河中游小浪底水庫運用、黃河下游防洪及河口穩(wěn)定的整體治理架構(gòu)，黃河口綜合治理需解決四方面的關(guān)鍵科學技術(shù)問題。

3.1 河口尾閭出汊過程及觸發(fā)機制

出汊是尾閭段小的規(guī)模改道，也是河口流路演變過程中進入后期擺動、失穩(wěn)的重要標志，反映了徑流泥沙及海洋動力的綜合作用。弄清出漢的觸發(fā)機制，控制出漢位置與時機，是延長流路使用壽命、長期穩(wěn)定河口流路的關(guān)鍵。出漢源于局部河段的撕裂，出漢觸發(fā)機制的研究關(guān)鍵在于揭示撕裂的發(fā)育和動力過程，以及尾閭出漢的觸發(fā)條件，并結(jié)合流路各單元（徑流段、感潮段、攔門沙及前緣）演變規(guī)律、水沙動力及海洋動力作用研究，提出流路穩(wěn)定綜合判別指標體系。

3.2 變化環(huán)境下海岸形態(tài)對陸海動力的響應關(guān)系

當前，水沙變化及海岸工程建設(shè)改變了河流動力及其與海洋動力的對比關(guān)系。闡明海岸形態(tài)的響應過程，建立海岸形態(tài)調(diào)整與動力因素的關(guān)系，是預測未來海岸形態(tài)變化的基礎(chǔ)。黃河三角洲海岸形態(tài)對海洋動力的響應主要表現(xiàn)為蝕退，重點研究海洋動力對不行河流路、工程防護區(qū)的侵蝕機理；海岸形態(tài)對徑流泥沙的響應主要表現(xiàn)為淤進，水沙變化條件下，重點研究洪水泥沙過程對岸線的淤進作用機理，進而研究近岸海床演變過程，建立海岸形態(tài)特征值與水沙通量、海洋動力的定量關(guān)系。

3.3 多時空尺度河口流路演變混合模擬技術(shù)

河口流路演變受陸海多要素影響。綜合利用多維數(shù)學模型模擬水庫調(diào)控、河道水沙演進、海洋動力過程的優(yōu)勢，以及實體模型模擬尾閭出漢等流路平面變化的優(yōu)勢，構(gòu)建混合模擬技術(shù)，是研究流路運用方案的有效途徑?；旌夏M技術(shù)的研發(fā)重點在于改進波浪作用下河口岸灘沖刷侵蝕、泥沙沉積與再懸浮、水庫一河道一河口交互饋控等數(shù)值模擬技術(shù)，完善長系列流路演變實體模型模擬技術(shù)，構(gòu)建以數(shù)學模型為主線、基于出漢觸發(fā)條件的實體模型預判啟用和交互運行技術(shù)。

3.4 河口流路水沙調(diào)配技術(shù)

徑流泥沙和河口段河道形態(tài)是影響流路穩(wěn)定的重要因素。研究維持河道過流能力的水沙過程，提出水庫水沙控制指標及調(diào)控技術(shù)，結(jié)合有計劃的流路安排，是減緩流路延伸及岸線蝕退的重要手段。水沙調(diào)配技術(shù)重點在于研究維持黃河口清水溝流路上段較高過流能力及控制下段漢河運用，以延長流路使用壽命；研究洪水泥沙過程對上段河道形態(tài)變化、過流能力的作用，結(jié)合水庫調(diào)水調(diào)沙運用，提出維持河道過流能力的水沙調(diào)配技術(shù)并進行技術(shù)示范；研究流路下段控制運用的時機與方式，提出水沙調(diào)配技術(shù)方案。

4 重點研究內(nèi)容

針對黃河口綜合治理的關(guān)鍵科學技術(shù)問題，按照“過程與機理—模擬與調(diào)控—方案與對策”的總體思路，重點內(nèi)容涉及流路、岸線、模擬技術(shù)、調(diào)配技術(shù)、穩(wěn)定方案和綜合治理措施等6個方面。

4.1 黃河口尾閭出汊的孕育過程及觸發(fā)機制

研究尾閭水沙過程以及潮流和波浪過程共同作用下扇形三角洲溝漢撕裂形成、發(fā)育、消亡及出漢改道的動力過程和關(guān)鍵影響因素，提出溝漢孕育發(fā)展與消亡的閾值條件，揭示尾閭出漢改道的觸發(fā)機制和控制措施；分析尾閭出漢后河道的沖淤演變過程及其對上游河段的影響，提出出漢對尾閭及黃河下游河道防洪減淤的影響范圍和程度。

（1）流路尾閭河道溝漢的撕裂產(chǎn)生及發(fā)育過程。利用不同時期黃河口近岸地形、遙感衛(wèi)片等資料，分析黃河口尾閭?cè)侵匏毫研纬蓽蠞h的頻度，溝漢產(chǎn)生的數(shù)量、尺度及位置等，揭示溝漢撕裂產(chǎn)生與發(fā)育的基本特征；結(jié)合徑流動力、海洋動力及三角洲下墊面條件與平面形態(tài)等影響因素，比較這些因素對溝漢發(fā)育或消亡過程的影響，揭示其內(nèi)在聯(lián)系和主要影響因素。

（2）尾閭河段溝漢產(chǎn)生的時空特征及動力環(huán)境。分析黃河口尾閭河道水沙特點，以及近海區(qū)域潮流、風浪和寒潮的變化特征；通過統(tǒng)計尾閭出漢時溝漢特征數(shù)據(jù)（位置、尺度、規(guī)模）及相應動力環(huán)境要素和下墊面參數(shù)，分析下墊面條件（位置、比降、泥沙組成等）和不同動力條件（流量、含沙量、潮流、風浪及寒潮等）對溝漢形成及溝漢尺度的影響，揭示溝漢形成及演變過程的內(nèi)在動力環(huán)境。

（3）尾閭?cè)侵蕹鰸h的觸發(fā)機制。建立河口扇形三角洲的全動床概化實體模型，模擬三角洲溝漢撕裂產(chǎn)生及發(fā)育出漢的基本過程；試驗研究徑流水沙、海洋潮汐、潮流及波浪等不同動力因素對溝漢撕裂產(chǎn)生、孕育發(fā)展及出漢分流等不同階段的影響，建立動力因子與溝漢尺度之間的相互關(guān)系，揭示其內(nèi)在機理及關(guān)鍵影響因素；通過河口三角洲平面形態(tài)與坡面組成、行水流路縱橫比降等不同下墊面因素的調(diào)整，分析不同形態(tài)參數(shù)對溝漢形成不同階段的影響；建立主要動力因子、形態(tài)因子與溝漢尺度之間的相互關(guān)系，提出觸發(fā)溝漢形成的動力環(huán)境和下墊面形態(tài)。

（4）尾閭出漢后河床沖淤變化及其對上游河段的影響。通過分析不同流路行河時期尾閭出漢的河床邊界條件、分流分沙以及河床演變等，研究不同漢道的沖淤變化及上游河段沖淤調(diào)整過程；分析不同流路出漢期間各漢道幾何形態(tài)對出漢河段分流分沙、輸沙能力及泥沙級配的影響；研究不同流路行河時期尾閭出漢對上游河道的溯源沖刷、溯源淤積的影響范圍及程度，揭示其內(nèi)在關(guān)系，探討黃河下游溯源性影響和沿程性影響邊界的判別方法；分析尾閭河道出漢對其上游河道防洪減淤的影響。

4.2 黃河口流路演變過程的動力機制及流路穩(wěn)定的指標體系

揭示不同時間尺度下黃河口蝕積演化的空間格局及其規(guī)律，闡明河口不同單元對河流入海水沙通量變化的差異性響應；揭示不同時間尺度下河口沉積動力過程對入海水沙變化的響應機理，闡明河口地貌演化與沉積動力過程的耦合關(guān)系，揭示河口流路演變的動力機制；辨識影響河口流路穩(wěn)定的主控因子，建立河口流路穩(wěn)定的判別指標體系。

（1）不同時間尺度下黃河口蝕積演化空間格局?；谀觌H、不同季節(jié)（洪枯季）和事件性洪水前后的觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合衛(wèi)星遙感資料，研究河口不同單元的蝕積演化過程，闡明河口不同單元在不同時間尺度下的蝕積演化規(guī)律；定量估算黃河年際入海泥沙在河口的沉積通量，揭示河口不同單元對河流入海水沙通量變化的空間差異性響應。

（2）河口沉積動力過程對入海水沙變化的響應及其地貌效應?；谛l(wèi)星遙感及定點連續(xù)現(xiàn)場觀測資料，研究表層羽狀流和底層高濃度懸沙沉積動力過程的時空變化，揭示其對入海水沙變化的響應過程；在充分考慮河流入海水沙變化的條件下，應用耦合波浪一潮流一沉積物的三維數(shù)值模式，模擬季節(jié)、年際等不同時間尺度下河口沉積動力過程和水沙輸運過程，揭示不同時間尺度下河口沉積動力過程對入海水沙變化的響應機理，闡明河口沉積動力過程與河口地貌演化的耦合效應，明晰黃河口流路演化的動力機制。

（3）河口流路穩(wěn)定的影響因子及判別指標體系?；诤恿魅牒Ｋ匙兓缓涌诔练e動力過程一河口地貌演化的耦合關(guān)系，應用歷史數(shù)據(jù)和觀測資料，模擬歷史時期年際一年代際河口流路地貌演化過程，辨識影響流路穩(wěn)定的關(guān)鍵因子。基于上述因子設(shè)定不同情景下的數(shù)值試驗，模擬不同情景下河口沉積動力過程和地貌演化，獲取流路臨界改道情況下河流水沙條件、河長、河槽形態(tài)、粒徑級配、攔門沙形態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)合實測資料挖掘與分析，建立河口流路穩(wěn)定的判別指標體系。

4.3 黃河三角洲海岸演變過程與動力機制

闡明黃河三角洲不同性質(zhì)海岸的演變過程和規(guī)律及其動力機制，揭示黃河三角洲近海海床地貌演變特征及控制因素；研究黃河三角洲泥沙輸運擴散和地貌演變，建立河口海岸形態(tài)調(diào)整與流域水沙、海洋波流動力耦合作用的定量關(guān)系。

（1）行河流路河口海岸調(diào)整機理。以現(xiàn)行清水溝流路的清8漢河口附近海岸為重點研究對象，充分利用已有資料，并收集高精度遙感系列數(shù)據(jù)，開展黃河調(diào)水調(diào)沙期間和枯季河口區(qū)地形及水文泥沙的現(xiàn)場補充調(diào)查，深入分析1996年清8出漢以來現(xiàn)行河口海岸不同時間尺度的動態(tài)演變過程。結(jié)合相應的黃河入海水沙和河口區(qū)海洋動力狀況，從地貌動力學的角度揭示行河流路河口海岸調(diào)整機理，在此基礎(chǔ)上確定行河流路河口海岸動態(tài)穩(wěn)定的徑流水沙閾值。

（2）不行河流路河口海岸蝕退機理。以現(xiàn)行清水溝流路1996年改漢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為重點研究對象，以系列遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析不同時期改漢（道）后的河口海岸在海洋動力作用下的侵蝕后退演變過程；通過現(xiàn)場動力、泥沙、沉積和地形的同步觀測，研究波流共同作用下的海岸泥沙運動規(guī)律，在此基礎(chǔ)上揭示海岸侵蝕后退的極限和海岸平衡形態(tài)。

（3）工程防護區(qū)近岸侵蝕過程及機理。工程防護區(qū)的海岸演變突出表現(xiàn)為海岸防護工程下岸灘的下蝕作用。以目前侵蝕嚴重的孤東大堤近岸區(qū)域為重點研究對象，基于系列水下地形監(jiān)測資料，分析岸灘的侵蝕過程和工程穩(wěn)定性；開展防護區(qū)近岸水下地形和動力泥沙觀測，深入研究波流動力作用下近堤岸灘下蝕的機制和泥沙輸運趨勢，在此基礎(chǔ)上提出減緩岸灘侵蝕的有效對策。

（4）三角洲近海海床演變過程及機理。以黃河水下三角洲為研究區(qū)域，收集整理已有的水下地形長期固定剖面監(jiān)測資料和多期全測圖數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析近海海床沖淤演變的時空分布特征；開展近海海床沉積地貌調(diào)查，研究沉積物組成變化、分布特征和運移趨勢；通過水文泥沙同步觀測，進一步研究泥沙輸運格局，揭示近海不同區(qū)域海床演變的動力機制；建立三角洲不同性質(zhì)海岸與近海海床演變之間的定量關(guān)系。

（5）海岸形態(tài)調(diào)整與徑流水沙、海洋動力的定量關(guān)系與模擬檢驗。研究不同區(qū)域河口海岸形態(tài)調(diào)整對徑流水沙、海洋動力（波浪、潮流）的響應機制，并建立典型岸段海岸形態(tài)特征值與水沙通量、海洋動力的定量關(guān)系。同時，研發(fā)海岸形態(tài)與徑流水沙、海洋動力的耦合模型，復驗模擬黃河入海泥沙輸運擴散和河口海岸地貌動態(tài)演變過程，結(jié)合建立的定量關(guān)系、不同徑流水沙情境下河口海岸的形態(tài)演變進行模擬檢驗。

4.4 黃河口演變的多時空尺度混合模擬技術(shù)

完善適應于黃河口復雜環(huán)境的三維數(shù)學模型，基于時序通信接口和云服務封裝技術(shù)，實現(xiàn)黃河中游水庫、下游河道、河口波流輸沙集成的多模型耦合；優(yōu)化并檢驗多沙弱潮河口流路演變過程的實體模型模擬技術(shù)；探索大范圍數(shù)學模型與局部實體模型的協(xié)同互饋框架，實現(xiàn)黃河口流路演變多時空尺度混合模擬。

（1）波流耦合作用下黃河口三維數(shù)學模型完善。在深入分析黃河口潮流、波浪等常規(guī)波流輸沙特征及風暴潮、寒潮強動力輸沙特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)研究成果，改進黃河口不同波流組合動力條件下輸沙計算模式，形成能反映黃河口羽狀流、異重流等輸沙流態(tài)，以及河口攔門沙、海岸侵蝕等過程的黃河口徑流、潮流、波流分組沙輸沙三維數(shù)學模型，并利用基于MPI（信息傳遞接口）的技術(shù)實現(xiàn)模型的并行化。在此基礎(chǔ)上，利用基準解數(shù)據(jù)、實驗室數(shù)據(jù)及原型數(shù)據(jù)資料進行測試、率定和驗證。

（2）基于云服務的水庫一河道一河口整體數(shù)值模擬技術(shù)。遴選水庫、河道、河口等模型間水力要素交互與饋控信息，重點改進或完善尾閭出漢、流路穩(wěn)定等判別方法，開發(fā)面向流路穩(wěn)定的水庫水沙調(diào)控模塊、河口淤積延伸模塊以及饋控信息提取模塊，基于時序通信接口和云服務封裝技術(shù)，研究黃河中游水庫、下游河道、河口波流輸沙集成的多模型耦合框架，構(gòu)建友好、人機交互的模型計算結(jié)果多終端動態(tài)展示組件。

（3）長水沙系列下河口流路演變實體模擬技術(shù)與檢驗。建立清水溝流路大尺度河口實體模型，復演現(xiàn)行清水溝流路清8漢河1996年運用以來流路發(fā)育出漢、淤積延伸過程。通過試驗結(jié)果與實測資料的對比分析，進一步檢驗和完善適用于長系列水沙的黃河口流路出漢及演變的實體模擬技術(shù)體系。

（4）基于物聯(lián)網(wǎng)的黃河口流路演變混合模擬技術(shù)與試驗。綜合利用數(shù)學模型適用于大空間長時間尺度的水庫調(diào)控、河道水沙演進和實體模型在流路出漢模擬的各自優(yōu)勢，研究黃河口大范圍數(shù)學模型與局部實體模型的集成協(xié)同框架，探索數(shù)值一實體模型間信息請求響應和數(shù)據(jù)時序協(xié)同機制，研發(fā)數(shù)據(jù)流驅(qū)動的數(shù)學模型實時校正與實體模型精準控制模塊，實現(xiàn)以數(shù)學模型為主線、出漢事件為實體模型觸發(fā)的數(shù)學一物理模型同步互饋模擬。

4.5 清水溝流路水沙通量調(diào)配技術(shù)與示范

提出維持清水溝上段較高過流能力的水沙通量及過程控制指標，北漢河運用時機及運用方式；結(jié)合黃河調(diào)水調(diào)沙，提出維持清水溝流路較大過流能力的調(diào)控指標及技術(shù)方案并進行示范，為穩(wěn)定清水溝流路提供技術(shù)支撐；利用水沙通量及河口海岸形態(tài)關(guān)系等研究成果，結(jié)合方案計算，預測未來30～50a黃河口岸線的變化。

（1）清水溝流路北漢河運行方式和水沙通量指標。清水溝流路上段河道過流能力是影響流路穩(wěn)定的重要因素之一。利用清水溝實測水沙資料及河床斷面資料，分析清水溝過流能力變化特征及其對流路穩(wěn)定的影響，采用平灘流量滯后響應模型及水力因子分析等方法，研究小浪底水庫運用以來，清水溝流路清7斷面以上河道過流能力對水沙通量及過程的響應關(guān)系，提出維持清水溝流路較大過流能力的水沙通量指標；分析清水溝流路改走北漢對減緩孤東圍堤附近侵蝕防護的作用，對流路沖淤演變影響及改漢點以上過流能力的影響，綜合研究提出清水溝流路改走北漢河的時機及運用方式。

（2）穩(wěn)定清水溝流路的水沙調(diào)配技術(shù)與示范。根據(jù)小浪底水庫淤積情況，分析不同洪水水庫排沙關(guān)系，提出小浪底水庫排沙關(guān)鍵指標；利用2000年以來黃河下游實測洪水資料，分析黃河下游不同河段水沙演進過程及河道沖淤規(guī)律，研究有利于維持主槽一定排洪輸沙能力的流量、含沙量指標；結(jié)合目前小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙運用原則，維持清水溝流路較大過流能力的水沙通量指標，綜合研究提出小浪底水庫水沙調(diào)控指標及技術(shù)方案，在調(diào)水調(diào)沙期或汛期擇機進行技術(shù)示范；在示范期加密清水溝河道過流能力、水沙因子等現(xiàn)場觀測，評價技術(shù)示范效果。

（3）清水溝流路河口未來30～50a岸線變化?；谒惩考昂涌诤０缎螒B(tài)關(guān)系等研究，結(jié)合流域水沙變化趨勢，采用歷史水沙資料及岸線遙感資料，分析清水溝流路河口岸線變化規(guī)律，利用設(shè)計的黃河口長系列水沙過程，分析清水溝流路30～50a淤積延伸特征，研究清水溝流路岸線變化趨勢；進行清水溝流路長系列水沙過程的演變模擬，綜合研究提出未來30～50a清水溝流路河口岸線變化。

4.6 穩(wěn)定百年的黃河口入海流路方案與治理措施

揭示黃河三角洲演變對黃河下游河道的反饋機制及效應；結(jié)合黃河水沙變化趨勢最新研究成果，設(shè)計黃河口百年水沙系列和運用方案，并開展不同流路運用方案效果計算；開發(fā)并利用效應評估模型，對不同行河方案和治理措施進行綜合評價。綜合提出穩(wěn)定百年的黃河口入海流路行河方案和綜合治理措施。

（1）三角洲演變對黃河下游河道沖淤的反饋機制及效應。分析1855年以來黃河三角洲泥沙在不同尺度地貌單元的淤積分布和沉積組成的變化特征；基于實測河床斷面形態(tài)和水沙資料，結(jié)合改道頂點上下河段的詳細地形測量，分析三角洲頂點沖淤和水位升降過程，識別過程的周期、趨勢和突變特征，揭示黃河三角洲發(fā)育過程中河口改道延伸與侵蝕基準面變化的關(guān)系；以三角洲頂點體現(xiàn)河口侵蝕基準面的作用，探討下游沖淤對河口三角洲建造的影響，通過建模和參數(shù)率定，計算河口侵蝕基準面變化對黃河下游沖淤的影響；基于未來黃河口行河方案下三角洲建造所產(chǎn)生的河口侵蝕基準面升降變化過程，分析未來百年尺度黃河口三角洲發(fā)育對黃河下游沖淤的影響。

（2）治理方案綜合效益評估技術(shù)。重點針對各治理方案產(chǎn)生的治理效果和效益進行研究，從黃河下游減淤、河口地區(qū)防洪、生態(tài)環(huán)境、區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展、海岸減蝕、投資費用等方面建立綜合效益評價指標體系。針對指標體系進行各指標細化分解，利用德爾菲法、嫡法、關(guān)聯(lián)度法等方法，引入專家評估體系，確定各評價指標權(quán)重或評價方法，建立各指標定量與定性表達方法。針對定量評價指標體系，利用層次分析法、模糊評判法、主成分分析法等方法建立綜合評價模型，滿足不同流路方案、治理措施等效益量化評價需要。

（3）穩(wěn)定百年的流路運用方案與優(yōu)化?；邳S河口尾閭出漢機制、泥沙沉積過程及未來岸線變化的研究，研究未來百年河口流路模式，包括清水溝、刁口河等多條流路的運用；利用混合模擬技術(shù)，針對河口流路運用模式，進行百年系列的方案試驗及優(yōu)化；構(gòu)建黃河口未來不同水沙條件、不同運用方案下流路穩(wěn)定運行年限、岸線變化、流路長度等特征值的圖譜；開展流路方案綜合效益評價，提出黃河口流路穩(wěn)定運行推薦方案。

（4）黃河口流路穩(wěn)定百年的綜合治理措施及效應。分析防洪堤防、河道整治工程、防潮堤及其他工程（如改漢、生態(tài)分水閘）的現(xiàn)狀及存在的問題，評價其在減緩流路延伸速度、延長流路行河年限等方面的作用及局限性；提出黃河口地區(qū)有利于流路穩(wěn)定的防洪措施、防潮堤、流路調(diào)整（改漢或改道）工程措施的布局方案，并利用研發(fā)的技術(shù)模擬工程措施的長期及短期效果。綜合上述研究，提出河口流路穩(wěn)定百年運行的水沙調(diào)控措施及工程措施。

5 結(jié)語

20世紀80年代以來，隨著黃土高原水保措施開展、工農(nóng)業(yè)引水增加、小浪底水庫的調(diào)節(jié)運用等，黃河口演變出現(xiàn)了新形勢：入海水量銳減，單一流路長期行河，行水河口沙嘴仍在不斷淤積延伸，不行河海岸蝕退或刷深嚴重。針對黃河口當前出現(xiàn)的新情況、新問題，通過黃河口演變治理研究提出應對措施，維持河口長期穩(wěn)定，避免基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、油田開采等社會經(jīng)濟活動在時間上的不連續(xù)性和地域上的無計劃性，可以為國務院批復的《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》以及山東省與國務院國資委簽署的“關(guān)于共同推動黃藍‘兩區(qū)發(fā)展合作備忘錄”等重大區(qū)域規(guī)劃的實施提供穩(wěn)定的發(fā)展環(huán)境。