第二章 课题研究内容
课题一 黄河流域水沙变化情势研究
（一）研究目标
在1950～1996年黄河水沙变化研究成果的基础上，通过对黄河流域主要产水产沙区来水来沙变化的原因剖析，阐明现状（1996－2006年）人类活动对黄河水沙过程的影响程度和未来30年黄河水沙情势，并对未来50年水沙形势进行展望。
（二）研究内容
（1）根据1950～2006年实测资料，分析黄河干流主要断面和主要支流入黄断面水沙的时空变化特点；（2）人类活动对入黄径流的影响。选择黄河主要产水区的重点支流，干流大型水库，宁蒙灌区和关中灌区，剖析人类活动对流域产汇流和干流典型断面径流的影响。（3）基于GIS的多沙粗沙区典型支流水土流失模型开发。研究中小流域尺度上的水土流失关键影响因子的选择、处理和提取方法，分析植被覆盖度、坡度和沟壑长度等下垫面因子与其流域产沙的关系；以集成创新与自主创新相结合的理念，研究GIS与产沙模型的结合方法，进而提出多沙粗沙区典型支流水土流失模型，为科学评价人类活动对入黄泥沙量的影响程度提供工具。（4）人类活动对入黄泥沙的影响。分析淤地坝、梯田等典型水保措施的拦沙和减蚀作用及其变化过程，分析淤地坝等拦沙工程对入黄泥沙级配的影响；明晰人类活动对产沙和输沙的影响程度，进而评价过去五十多年水土保持的减沙效益，并预测在规划治理措施配置方案和多年平均降雨情况下未来一定
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时期可能的入黄泥沙量。（5）以典型支流为研究对象，分析次暴雨的时空分布规律、不同暴雨条件的产沙产洪关系、流域下垫面状况对暴雨产沙产洪能力的影响、水利水保工程对暴雨洪水泥沙的作用，为评价人类活动对入黄洪水泥沙的影响提供科学依据。（6）综上分析，并充分利用以往研究成果，阐明现状（1996－2006年）人类活动对黄河水沙量及其时空分布的影响程度，预测未来30年黄河水沙情势，并对远期50年水沙形势进行预估。
（三）考核指标
黄河近期水沙变化特点；黄土高原近期（1996－2006年）水利水保措施减沙减水量；提出多沙粗沙区典型支流（窟野河）水土流失模型；识别人类活动对现状入黄径流、泥沙、洪水等及其过程的影响程度；预测未来30年黄河水沙变化的趋势。
（四）经费投入及筹措
课题国拨经费250万元。申请人必须提供一定数量的配套资金和相关的配套条件。
课题二 基于GIS的黄河水沙输移模拟系统研发
（一）研究目标
以国家批复的“数字黄河工程规划”目标为导向，在近年来研发的相关数学模型基础上，通过开发水库和水质模块，优选、集成和规范现有的黄河水沙运动数学模型，形成一套能够基本模拟黄河水沙输移规律，且便于黄河水沙调控生产应用的流域水沙输移模拟系统。
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（二）研究内容
（1）根据小浪底水库运用7年来的实测资料，并借鉴三门峡水库运用40多年的实测资料，初步建立小浪底水库库区三维水沙演进数学模型；（2）黄河下游河势变化过程模拟方法。基于河流过程原理，探讨引入最小能耗、最小功率等方法进行河势过程变化表述的可能性，提出河流过程变化的模拟方法；结合黄河下游游荡性河段河床质组成，应用土力学原理，构建不同土质河岸坍塌模式，提出定量表述方法。结合河流过程和河岸坍塌模拟方法，进一步扩展基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型，满足模拟河势平面变化的需要。（3）研究典型污染物在多沙河流迁移、扩散或转化的规律，构建黄河下游突发污染事故的水质预警预报模块，基本实现对污染团传播时间、污染浓度沿程变化、污染团持续时间等基本参数的预警或预报；（4）剖析现有的黄河下游一维水沙演进数学模型，疏理各模型的建模思路、输出参数、优点、缺点和适用条件等，优选出1～2套模型；进一步研究高含沙洪水洪峰流量沿程变异规律；充分吸纳各模型的优点，对优选出的模型进一步完善；开发前后处理模块和可视化模块，形成基于GIS的黄河下游一维水沙演进数学模型；（5）对现有各类数据源（库）进行有机整合和必要的研发，包括河道的水文、泥沙、冲淤和工程信息，径流泥沙试验区观测资料，流域的地理、植被和必要的社经信息等，构建方便客户提取信息、具有多媒体展示功能、能够支持数学模型运行的流域基础信息服务平台。（6）分析河道一维和二维水沙演进模型、水库三维水沙模型、河口冲淤模型、中游暴雨洪水预报模型和洪水调度模型的输入信息和输
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出信息的特点和格式，开发水库模型与河道模型之间、水文学模型与水动力学模型之间、恒定流模型与非恒定流模型之间的耦合技术，在流域基础信息服务平台和仿真技术的支持下，构建基于GIS的黄河中下游水沙输移模拟系统。
（三）考核指标
通过开发水库和水质模块，开发游荡性河段河势模拟方法，优选、集成和规范现有的黄河水沙运动数学模型，形成一套能够基本模拟小浪底水库库区和黄河下游河道水沙输移规律，且便于黄河水沙调控生产应用的中下游水沙输移模拟系统。 （四）经费投入及筹措
课题国拨经费250万元。申请人必须提供一定数量的配套资金和相关的配套条件。
课题三 黄河泥沙空间优化配置模式研究
（一）研究目标
从全河高度，通过分析干支流水库拦截泥沙、在黄河不同河段可利用的滩地和河口安置泥沙、引沙淤田淤堤等泥沙处理方式的技术途径、安置潜力和经济投入，从宏观层面上提出能够有利于黄河重点河段主槽过流能力的长期维持、能够使入黄泥沙致灾最小、且经济可行的泥沙空间优化配置模式，为构建黄河水沙调控体系的工程布局提供决策支持。
（二）主要研究内容
（1）黄河泥沙资源优化配置原理与模式：主要研究黄河泥
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沙空间配置的现状、特点与存在的问题，泥沙资源化的可行性、途径和潜力，泥沙资源优化配置的原理、模式与配置模型；（2）黄河干流河道输水输沙能力研究：主要研究黄河中下游不同河段河道输水输沙能力及提高河道输水输沙能力的措施；（3）黄河干支流水库拦沙能力研究：主要研究已规划的干支流水库的拦沙能力，特别是对粗泥沙的拦减能力，合理评价干支流水库的拦沙能力；（4）黄河滩区放淤能力与泥沙利用研究：主要研究滩区人工放淤、引水引沙造地和加固大堤用沙等对河道排洪输沙、河道湿地和当地社会经济的影响，分析人工放淤、引水引沙和依靠洪水漫滩安置泥沙的潜力；（5）黄河口容沙潜力研究：主要研究黄河口淤积对黄河下游河道的反馈影响、利用海洋动力输沙入海的潜力、具有较大容沙空间的黄河入海备用流路和河口堆沙对河口湿地的影响，针对河口地区自然和社会特点，论证河口三角洲地区的容沙潜力；（6）黄河泥沙资源优化配置方案与评价：研究各种泥沙处理和利用措施的关系，不同水沙条件下，有利于黄河重点河段主槽过流能力长期维持和使入黄泥沙致灾最小的泥沙资源优化配置多种方案，并提出黄河泥沙优化配置的评价方法。
（三）考核指标
通过分析各泥沙处理的有效技术途径、安置潜力及社会经济效应，提出有利于长期维持黄河重点河段主槽过流能力,并使入黄泥沙致灾最小和经济可行的泥沙资源优化配置模式和评价方法。
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