【正文】 N is the total number of size classes。 and qlk is the side sediment discharge from banks or tributaries per unit channel length, with the contribution from banks being simulated by CCHE1D bank erosion and bank failure module, and the contribution from upland erosion being simulated by SWAT or AGNPS. The sediment transport capacity can be written as a general form (2)where pbk is the bed material gradation。 Ctk is the depthaveraged totalload concentration of size class k。附 錄附錄一：外文原文Sensitivity Analysis of the CCHE1D Channel Network Model Weiming Wu (1), Dalmo A. Vieira (2), Abdul Khan (3) and Sam S. Y. Wang (4) (1), (2), (3) and (4), National Center for Computational Hydroscience and Engineering, School of Engineering, The University of Mississippi, MS 38677。除了敬佩陳老師的專業(yè)水平以外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究精神是我學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)工作。黃河灘區(qū)生產(chǎn)堤為何不能新修堵復(fù)[N]。論黃河下游灘區(qū)生產(chǎn)堤對防洪的影響[J]。山東黃河灘區(qū)生產(chǎn)堤問題研究[R]。黃河防洪志。從防洪大局考慮及下游河道治理需要出發(fā),需要破除生產(chǎn)堤。(1)黃河灘區(qū)生產(chǎn)堤保護(hù)了灘區(qū)群眾免受中小洪水漫灘災(zāi)害威脅,對灘區(qū)群眾的現(xiàn)有生產(chǎn)生活有一定保護(hù)作用,同時對群眾生產(chǎn)生活也有許多不利影響。在不影響防洪的提前下,由河道主管部門進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計,使其具備一定的防洪標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),利用生產(chǎn)堤的束水攻沙特點,在長平灘區(qū)適當(dāng)修筑一些生產(chǎn)堤,為主槽形態(tài)的塑造創(chuàng)造條件。（3）在現(xiàn)狀工況下，由于生產(chǎn)堤的作用，進(jìn)入灘區(qū)的洪水水量及灘區(qū)淹沒面積較自然工況時都大為減小，這就增大了黃河下游防洪的壓力。 “”洪水時不同工況不同淹沒水深的灘區(qū)面積分布及淹沒總面積數(shù)據(jù)見下表()： 兩工況下不同水深的淹沒面積邊界條件不同淹沒水深的灘地面積（m2）總淹沒面積(m2)0～1m1～2m2～3m3～4m無生產(chǎn)堤工況有生產(chǎn)堤工況 通過對比不同工況下的灘區(qū)淹沒面積，可以發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)狀工況時，由于生產(chǎn)堤的阻滯作用，洪水不能夠自由漫灘，灘區(qū)淹沒總面積大為減少。主要表現(xiàn)在：1）原有生產(chǎn)堤的河段，廢除生產(chǎn)堤使灘唇?jīng)]有阻礙，洪水提前漫灘；洪水漫灘又引起同流量下洪水水位比現(xiàn)狀條件要低一些。通過對比分析不同工況下的主槽水面高程，洪水流態(tài)，淹沒面積等模擬數(shù)據(jù)，確定利用生產(chǎn)堤在保護(hù)黃河下游河段重要地區(qū)及沿岸灘區(qū)的可行性和優(yōu)越性，評價其防洪效果。當(dāng)河道過流能力不足時，利用生產(chǎn)堤，加高下游河段河槽邊界高程，從而減小洪水溢出量，保護(hù)下游重要區(qū)域。 本次計算針對黃河下游河道洪水特點，設(shè)計模擬洪水的洪峰流量為7000m3/s左右，屬于中等漫灘洪水，選擇“”典型洪水過程進(jìn)行模擬。操作如圖319所示：圖319 測站坐標(biāo)設(shè)置 將篩選出的各測站最大水位值與物模水位進(jìn)行比較，如果數(shù)模水位值比實測水位值大則需要減小河槽糙率，即需要增大曼寧系數(shù)；如果數(shù)模水位值比實測水位值小則需要增大河槽糙率，即需要減小曼寧系數(shù)。 模型驗證的依據(jù)是物模水位。 如果運算時間太短往往表明建模有誤或者mesh文件有誤。在“Frequency”項的大小與磁盤剩余空間有關(guān)，設(shè)置的數(shù)值越小需要的空間越大。對于“output1”，點擊“Output specification”項，“Data”參數(shù)區(qū)內(nèi)的“Field type”選擇“2D”，“ Output format”選擇“Area series”，在“Output file”中，設(shè)置輸出文件。展開“Boundary Conditions”子參數(shù)項，點擊與“GaoCun”斷面對應(yīng)的“go to”，在“Type”項選擇“Specified level”，“Format”項選擇“Varying in time,constant along boundray”，如圖313所示。 因為河床在不同的位置糙率不同，Bed Resistance(河床糙率)選擇Manning number為Varying in domain，隨區(qū)域而變化，如圖311所示。圖39 模型邊界命名 設(shè)定時間參數(shù)（Time），模型的時間步長設(shè)為300秒，一共是100步，設(shè)置時間參數(shù)如圖310所示。計算后保存，該文件為搭建模型所用的糙率文件。定義邊界時要注意不同性質(zhì)的邊界要有不同的屬性代號加以區(qū)別。夾高河段的主槽和灘地的地形數(shù)據(jù)是跟據(jù)黃委會設(shè)計院測繪隊的斷面資料。c）陸地邊界:根據(jù)流體固壁不可穿越的原理，在不考慮滲透的情況下，可以認(rèn)為陸地邊界上法向速度為零；根據(jù)水流無滑動原理，水體在陸地邊界上的切向流速也應(yīng)為零。該方法的優(yōu)點為計算速度較快，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格可以擬合復(fù)雜地形。 2）在對流項，擴(kuò)散項和源項中引入全隱式的時間積分方案，如。 由于使用了顯式迎風(fēng)格式，時間步長要求嚴(yán)格滿足CFL1。此外，對于瞬態(tài)問題，還需要涉及時間域離散。 在進(jìn)行計算之前，首先要將計算區(qū)域離散化，區(qū)域離散化的實質(zhì)是對空間上連續(xù)的計算區(qū)域進(jìn)行劃分，把它劃分成許多個子區(qū)域，并確定每個區(qū)域中的節(jié)點，從而生成網(wǎng)格。離散方程的物理意義，就是因變量在有限大小的控制體積中的守恒原理，如同微分方程表示因變量在無限小的控制體積中的守恒原理一樣。就離散方法而言，有限體積法可視作有限單元法和有限差分法的中間物。其中的未知數(shù)是網(wǎng)格點上的因變量的數(shù)值。分別為方向和方向的通量，、分別為流速在、方向上的分量；為當(dāng)?shù)卮髿鈮?；為水密度；為Coriol系數(shù)=，為地球自轉(zhuǎn)角速度，為計算點所處的緯度，一般??；C為柯西阻力系數(shù)（m1/2/s）；=為風(fēng)摩擦因素函數(shù)，為風(fēng)應(yīng)力系數(shù)，為空氣密度，V為風(fēng)速，、為方向和方向的風(fēng)速；為源項，為源項在方向的分量，為源項在方向的分量；、為各方向上的粘滯應(yīng)力項。采用水深平均的平面二維水沙運動方程可較好地反映這類流場中水流泥沙運動特征，較好地解決一些寬淺水域的河流模擬計算問題。HD模塊模擬湖泊、河口和海岸地區(qū)的水位變化、和由于各種力的作用而產(chǎn)生的水流變化。 （5）具有功能強(qiáng)大的卡片設(shè)置功能，可以進(jìn)行多種控制性結(jié)構(gòu)的設(shè)置，如橋墩、堰、閘、涵洞等。在前處理方面，能根據(jù)地形資料進(jìn)行計算網(wǎng)格的劃分。MIKE21是一個專業(yè)的工程軟件包，用于模擬河流、湖泊、河口、海灣、海岸及海洋的水流、波浪、泥沙及環(huán)境。該河段的灘區(qū)，不僅伏秋大洪水漫灘幾率高，而且還受凌汛漫灘的威脅，生產(chǎn)不穩(wěn)定。該河段長345km，是銅瓦廂改道后奪大清河演變形成的?，F(xiàn)在，4000m3/s的洪水有的串溝可能過流，局部漫灘受淹，8000m3/s的洪水可大部漫灘，10000m3/s以上的洪水灘地全部淹沒，遷安任務(wù)十分艱巨。一百多年來，此河段游蕩多變，處于強(qiáng)烈的堆積狀態(tài)，一般淤高4m～5m，特別是東壩頭至高村河段，灘槽高差小，主槽位置常有擺動，俗稱“豆腐腰”河段。高灘土地生產(chǎn)相對比較穩(wěn)定，糧棉單產(chǎn)較高，村莊稠密，有426個村莊。 京廣鐵路橋至東壩頭河段。此河段過去主流擺動頻繁，坍塌劇烈，灘地遷徙無常。經(jīng)過多年洪水的考驗，河道整治工程在控導(dǎo)主流、護(hù)灘保堤、爭取防洪主動方面發(fā)揮了重要作用。兩岸大堤堤距一般為5～10km，最寬處達(dá)20多km。由于生產(chǎn)堤阻礙了灘槽水流泥沙的橫向交換，泥沙淤積主要集中在主槽和嫩灘上，廣大灘區(qū)淤積很少。 以平面二維數(shù)學(xué)模型模擬計算成果為基礎(chǔ)，從而對比不同模式、不同工況下，河道水面高程、灘區(qū)淹沒面積和洪水演進(jìn)過程等，提出更加合理的生產(chǎn)堤的運用原則、要求和方案。參考其它河流如淮河、長江的灘區(qū)治理模式，可以考慮廢除小灘區(qū)和嚴(yán)重影響行洪安全的生產(chǎn)堤，～，構(gòu)筑大灘區(qū)（20km2以上）的滯洪區(qū)，有計劃分洪淤灘，找出黃河下游灘區(qū)治理中經(jīng)濟(jì)發(fā)展與分洪安全的結(jié)合點，解決灘區(qū)85%人口生存與灘區(qū)淤積分布問題。影響灘區(qū)群眾及時遷移安置。主要表現(xiàn)為:漫灘水加重了對灘區(qū)群眾安全的威脅。如孫口斷面“”洪水漫灘，8月6日20時至7日11時洪峰前后，洪峰流量報汛誤差最大達(dá)2 000m3/s，相對誤差20%，致使本應(yīng)為10100m3/s的孫口洪峰流量，錯報為8100m3/s，嚴(yán)重影響了東平湖分洪的決策和防汛指揮調(diào)度[5]。5)嚴(yán)重影響洪水傳播和洪水的準(zhǔn)確預(yù)測 黃河下游河道，在目前的邊界條件下，洪水演進(jìn)受生產(chǎn)堤阻隔，斷面縮窄，水位雍高。但是如果任由“二級懸河”的發(fā)展，任由生產(chǎn)堤的加固，槽灘高差的加大，一旦生產(chǎn)堤決口，那么形成的串溝、滾河等險情將極大的影響防洪的安全。今后中、小洪水甚至大洪水時的橫河、斜河、滾河的情況均有可能產(chǎn)生。使得灘唇高仰、堤根低洼的局面進(jìn)一步加劇。即使沒有生產(chǎn)堤，因灘區(qū)分流比例較少，也難以造成灘區(qū)尤其是遠(yuǎn)離河槽的堤河低洼地帶的大量淤積，影響范圍主要集中在近生產(chǎn)堤附近的灘面上，對灘地橫比降總體影響較小。2003年9月，黃河河南蘭考段出現(xiàn)流量2400多立方米每秒的“小水”，卻釀成重大漫灘災(zāi)情。 生產(chǎn)堤的危害1)生產(chǎn)堤是“二級懸河”加劇的一個主要因素 據(jù)了解，黃河“二級懸河”最早出現(xiàn)于上個世紀(jì)70年代。而且由于洪水含沙量低，漫灘后達(dá)不到淤灘的目的。若沒有生產(chǎn)堤，大洪水到來前，水流將從低洼處串水，洪水進(jìn)入堤溝河后，阻斷撤退道路，影響群眾搬遷。生產(chǎn)堤對穩(wěn)定灘區(qū)群眾生產(chǎn)、生活有一定積極作用[3]。1958年在“大躍進(jìn)”形勢下，基于錯誤估計了防洪形勢，為保護(hù)兩岸良田、村莊，在黃河兩岸大修生產(chǎn)堤，從而束窄河道并妨礙行洪，制約了槽灘的水沙交換，導(dǎo)致“二級懸河”加劇。2002年開始調(diào)水調(diào)沙后，河道有所沖刷，但部分河段漫灘流量仍不足3500m3/s。 生產(chǎn)堤的介紹 生產(chǎn)堤的作用 黃河的生產(chǎn)堤是為了減少洪水淹沒灘地的一種措施，灘地群眾在黃河灘內(nèi)順著河槽修筑了大量的生產(chǎn)堤。從而束窄河道并妨礙行洪，制約了槽灘的水沙交換，導(dǎo)致“二級懸河”加劇。 advance of freshet。進(jìn)而綜合分析生產(chǎn)堤存在的利弊，考慮生產(chǎn)生活的需要以及生產(chǎn)堤對防洪的影響等方面，對它進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。2）整理夾河灘～高村河段上現(xiàn)存的生產(chǎn)堤的資料，得到生產(chǎn)堤的來由、建造標(biāo)準(zhǔn)及其存在的利弊。留存還是廢除,再一次成為黃河下游防洪與減災(zāi)決策的焦點。本文以夾河灘～高村河段為研究區(qū)域,利用DHI公司開發(fā)的MIKE21軟件，建立平面二維數(shù)值模型,對現(xiàn)狀生產(chǎn)堤和廢除生產(chǎn)堤兩種工況條件進(jìn)行典型頻率洪水演進(jìn)的模擬。3）學(xué)習(xí)MIKE軟件，建立夾河灘～高村河段的平面二維數(shù)值模型。為了維持黃河河槽活力，協(xié)調(diào)人河關(guān)系，抑制二級懸河發(fā)展，黃河下游河道生產(chǎn)堤的治理方案是比較適宜的。 numerical simulation。生產(chǎn)堤的存在一方面保護(hù)了耕地、村莊和灘區(qū)，另一方面也在特定的來水來沙條件下，提高水流挾沙能力。用來保護(hù)農(nóng)田和居住地，生產(chǎn)堤的修建的確給灘區(qū)的群眾在生產(chǎn)及生活方面帶來了一定的益處，使原本每年都要遭受淹沒之苦，變?yōu)橹挥杏龅蕉嗄暌挥龅妮^大洪水時才能漫灘。沿黃兩岸保護(hù)灘地的生產(chǎn)堤，早些年一般頂寬為2～3m,高度為2～4m。1974年國務(wù)院制定了“從全局和長遠(yuǎn)考慮，黃河灘區(qū)應(yīng)迅速廢除生產(chǎn)堤，修筑避水臺，實行‘一水一麥’[2]，一季留足群眾全年口糧”的政策，在黃河主管部門和各級政府的共同努力下，生產(chǎn)堤破開了進(jìn)水口門，到1993年，破口門長度已達(dá)生產(chǎn)堤長度的半數(shù)。(1)減輕了中小洪水漫灘對群眾生活的影響。有了生產(chǎn)堤，將延緩洪水進(jìn)入灘區(qū)的時間，增加群眾外遷的時間。有了生產(chǎn)堤，能夠防止中小洪水漫灘，有效地沖刷河道，即束水攻沙。上個世紀(jì)90年代以來，由于氣候干旱、來水減少及人類對黃河水資源的過度利用，黃河河道輸沙用水被大量擠占，進(jìn)入黃河下游的水量急劇減少，加劇了黃河水沙的不平衡；同時，黃河下游灘區(qū)群眾在河道內(nèi)普遍修筑生產(chǎn)堤，人為縮窄了行洪河道，影響了灘槽水沙交換，致使泥沙大部分淤積在生產(chǎn)堤內(nèi)的主河槽里，加劇了“二級懸河”的發(fā)展。河南蘭考縣、山東東明縣114個村莊、近12萬人被洪水圍困，而蘭考段，恰恰是“二級懸河”最為嚴(yán)重的河段之一。相反，生產(chǎn)堤的存在對中小洪水具有一定的約束作用，水流集中，對河道的排洪輸沙具有一定的有利影響：主槽（深槽）沖刷作用可能會有所增強(qiáng)。大大增大了生產(chǎn)堤決口后，水流沿灘區(qū)最大比降（縱向和橫向比降合成后的比降）方向、或沿著灘區(qū)串溝、汊河方向直沖大堤、造成沖決的可能性。生產(chǎn)堤的修建使中、小洪水行洪的寬度大大縮小。4)河槽萎縮，排洪能力降低 由于黃河上游來沙去向主要是輸送入海和入海口造陸、淤積在河道內(nèi)，還有一小部分人工引放至黃河灌區(qū)及固堤，由于多年來黃河沒有發(fā)生較大洪水，泥沙集中淤積在主河槽內(nèi)，河道主槽淤積比例由80年代初的30％增加到70％，河槽嚴(yán)重萎縮，河道排洪能力降低[4]。灘區(qū)漫灘進(jìn)水時間不僅受洪水量的影響，更受生產(chǎn)堤強(qiáng)度及防守效果的影響。