黄河内蒙古段河冰生消演变特性及数值模拟技术(李畅游等 著)思维导图

２０２４年３月水 利 学 报ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ第５５卷　第３期文章编号：０５５９－９３５０（２０２４）０３－０３５５－１２收稿日期：２０２３－０６－３０；网络首发日期：２０２４－０１－１７网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０１１６．１７２３．００２．ｈｔｍｌ基金项目：第二次青藏高原综合科学考察研究任务（２０１９ＱＺＫＫ０２０７－０２）；国家自然科学基金项目（Ｕ２２４３２２１，Ｕ２２４３２３９，５１９７９２９１，５２００９１４４）；中国水科院科研专项（ＨＹ０１４５Ｂ０３２０２１）作者简介：周中元（１９９９－），硕士生，主要从事河冰水动力学研究。

Ｅｍａｉｌ：ｚｈｏｎｇｙｕａｎ１２３ａｂ＠１６３．ｃｏｍ通信作者：王涛（１９７５－），博士，教授级高级工程师，主要从事河冰水动力学及冰情预报研究。

Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｔａｏ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ黄河未来气候情景下冰情特征演变分析周中元１，王　涛１，孙亚翡１，陈玉状１，路锦枝１，２（１．中国水利水电科学研究院流域水循环与调控国家重点实验室，北京　１０００３８；２．清华大学水利水电工程系，北京　１０００８４）摘要：了解未来气候变化如何影响河流冰情特征对于研究冰凌洪水灾害、水电生产以及大坝管理运行等问题至关重要。

基于黄河流域气象观测数据以及第六次国际耦合模式比较计划（ＣＭＩＰ６）中８种全球气候模式（ＧＣＭｓ）的日均气温数据，评估了各ＧＣＭｓ在分位数增量映射（ＱＤＭ）偏差校正前后对于黄河流域凌汛期日平均气温的模拟能力，预估了黄河流域未来凌汛期气温变化趋势。

建立了最大冰厚以及封冻历时预测模型，并预估了黄河防凌重点区域黄河宁蒙段未来最大冰厚以及封冻历时的变化趋势。

研究表明，在ＳＳＰ１－２．６、ＳＳＰ２－４．５和ＳＳＰ５－８．５三种气候情景下预计２０１５—２１００年期间黄河流域凌汛期平均气温升温速率分别为０．０１４、０．０３１和０．０６７℃?ａ，黄河巴彦高勒断面２１世纪内最大冰厚值将会分别下降８．５、１９．５和３９．５ｃｍ。

DOI:10.16239/ki.0468-155x.2010.04.010泥沙研究2010年8月Journal of Sediment Research第4期黄河内蒙古河段河道演变及水力几何形态研究冉立山1，2，王随继1（1.中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室，北京100101；2.中国科学院研究生院，北京100049）摘要：黄河内蒙古河段的凌汛年年发生，多次引起河道决口导致洪水灾害。

为了提供有效的防洪措施，选取不同河型段中的代表性河道断面，来研究其河道演变特征及其主要影响因素，并从水力几何形态关系上剖析其内在驱动因子。

结果表明，河岸组成物质的极大不同决定了各个断面的演变特性及其所在河段的河型差别。

以基岩河岸为主的磴口河段的河道最为稳定；以泥质河岸为特征的头道拐断面所在的顺直河段次之；以泥质砂质二元河岸结构为主的三湖河口断面所在的弯曲河流段很不稳定；而以砂质河岸为主的巴彦高勒断面所在的辫状河段最不稳定。

河道的演变势必引起其水力几何形态关系的调整，在黄河内蒙古河段，随着流量的变化其水力几何形态的调整主要是通过影响水深和流速来实现的。

巴彦高勒断面是上述调整中表现最明显的断面，因此，它所在的河段也是容易决口的河段。

三湖河口所在河段的一系列凹岸的强烈冲刷引起河道大幅度摆动，从而也是河道决口的潜在河段。

黄河内蒙古河段的河流治理的侧重点应该针对巴彦高勒断面所在的辫状河段和三湖河口断面所在的弯曲河段。

对辫状河段要加强整个河段的河岸防护，对弯曲河段以工程防护手段侧重遏制其凹岸的坍塌后退。

关键词：黄河；内蒙古河段；河道演变；水力几何形态；河型中图分类号：TV147文献标识码：A文章编号：0468-155-X（2010）04-0061-07黄河内蒙古河段的河道在近几十年来出现新的变化，比如，一些河段的河床加积升高而变为悬河，部分河段曲流带的大幅摆动导致堤防坍塌，凌汛时高水位引起的洪灾现象时有发生。

专题17 河湖水文水系特征及其演变河流和湖泊是陆地主要的水体，河流的供水、航运、灌溉、发电等功能使其地位突出，同时河流又是塑造地表形态的外力作用之一。

在近些年高考试题中，时间尺度下，河湖水系的演变是重要的考点，其体现的格局变化及地理过程能较好检验地理思维能力。

2023年山西卷（5）根据洪泽湖的特征，解释洪泽湖溶解性有机物含量峰值出现时间常滞后的现象。

2022年山东18（2）说明左图中水系的演化过程。

2022年广东17（2）结合河流侵蚀的知识，分析图7（b）中虚线框所示区域水系演化过程与趋（6分）2022年广东17（3）从全球变暖的角度考虑，说明未来纳木错能够与仁错贯通的理由。

（8 分）一、河流的水文、水系特征及其演化河流特征包括河流水文特征和河流水系特征。

河流特征是自然地理环境整体性的表现，与区域的气候、植被、地形地势以及人类活动等都有密切的关系，把握河流特征的原因，才能应对复杂的实际问题。

1.河流的水文特征【内流河水文特征】① 内流河大部分是季节性河流；① 河水主要来自高山冰雪融水和山地降水；① 夏季气温高，冰雪融水量多，山地降水也较多，河流的水量就较丰富，为丰水期；① 径流量小，流程短且变化大，冬季甚至断流。

【理解】河流的主要补给类型2.河流的水系特征6种常见的河流水系形状河流水系一直处于不断的动态变化之中，导致水系变化的因素主要有构造运动，气候变化，河流本身的侵蚀、沉积过程等。

因综合性思维较强，能较好的考察学生地理学科核心素养，近年来成为高考题的高频考察方向。

需要特别指明的是，河流水系的演化是多种因素综合作用的结果，只是在某一时期可能以某种因素为主。

【河流袭夺】：指分水岭一侧的河流夺取了另一侧河流上游段的现象。

4.河流渠道化河流渠道化：将河道取直，硬化河堤、河底，改造岸坡为直立砌墙或混凝土墙，把天然河道变成人工明渠。

河流裁弯取直的影响1.有利影响（1）改善航运条件河流截弯取直后，河流长度缩短，使得轮船通航时间缩短，提高航运效益；河道变得更笔直，水流速度加快，使得顺水航行的轮船速度加快，节约燃料。

思维导图08水体的主要补给类型、水文特征及其成因答题模板补给类型+水文特征+成因【拓展提升】呼伦湖经达兰鄂罗木河注入海拉尔河（黑龙江上游），湖泊位于内蒙古东北部的海拉尔盆地的最低处，主要为内力作用形成，呈不规则的四边形。

1962年，呼伦湖东岸决口，形成了新达赉湖。

下图示意呼伦湖流域及沿MN一线的地形剖面。

据此完成下面小题。

1．依据新达赉湖面积的变化推测，20世纪80年代至90年代呼伦湖（）A．水位下降，盐度升高B．水位上升，盐度升高C．水位下降，盐度降低D．水位上升，盐度降低2．据图中地形剖面判断，下列地质作用发生的先后顺序是（）①湖蚀崖后退，湖蚀柱出现①湖盆下沉，湖水水位降低①湖水堆积，东岸形成三道湖堤①湖水侵蚀湖岸，西岸形成湖蚀崖①湖水侵蚀古湖岸，古湖蚀台地形成A．①①①①①B．①①①①①C．①①①①①D．①①①①①【答案】1．D 2．A【分析】1．从图中可以看出，新达赉湖从80年代到90年代期间，湖岸线向外扩大，证明湖水水位上涨，淡水注入增加，水量增大，因此，湖水盐度下降，D正确，ABC错误，故选D。

2．观察图片可知，湖岸是持续下降的，湖水首先形成古湖蚀台，是受湖水侵蚀而成，受地质作用，该地区出现断裂带，导致湖盆下降，水位随之下降，不断侵蚀M岸，致使湖蚀崖出现，地壳挤压再次导致湖蚀崖后退，没有断裂的部分，形成湖蚀柱，M岸侵蚀的砂砾，经过长期的堆积，形成现在所示的三道湖堤。

因此顺序为①①①①①，A正确，B、C、D错误。

故选A。

郭扎错（如下图）位于西藏西北部，东西长30.4km，南北最宽达11.6km，水深可达81.9m，在湖泊西北侧有较长断层陡崖，近几十年来水位经历了数次涨落。

目前该湖为独立的封闭湖泊。

据此完成下面小题。

3．郭扎错的主要成因是（）A．河流改道，形成牛轭湖B．滑坡阻断河流，形成堰塞湖C．火山喷发，火山口集水成湖D．地壳断裂下陷，集水成湖4．郭扎错湖水盐度空间差异最大的表现是（）A．北咸南淡B．北淡南咸C．东咸西淡D．东淡西咸【答案】3．D 4．B【分析】3．由材料信息“该湖的最大深度达到81.9米，在湖泊西北侧有较长断层陡崖”，推测其形成是地壳断层陷落，积水成湖，D正确；由图看不是牛轭湖，A错误；河流主要是由北向南流，但湖泊是东西延伸，与河流流向不同，不可能是堰塞湖，B错误；不是火山湖的形状，C错误。

黄河内蒙古段泥沙淤积过程模拟作者：张启照申红彬李新杰来源：《人民黄河》2019年第06期摘要：根据内蒙古河段近年来水来沙资料，采用沙量平衡法对河道淤积情况进行了计算。

结果表明：受不利水沙变化影响，内蒙古河段1960-2010年泥沙淤积总体呈增长趋势，1986年前增长缓慢，1986年后急剧增长。

利用以河床累计淤积量为特征变量的河床滞后响应模型，分别采用单步解析与多步递推模式对内蒙古河段淤积情况进行了模拟，结果表明两种模式的计算值与实测值均基本吻合，确定性系数分别为0.993、0.957。

关键词：滞后响应模型：淤积模拟;泥沙;内蒙古河段;黄河中图分类号：TV147;TV882.1文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn. 1000- 1379.2019.06.003黄河内蒙古段位于黄河上游，自内蒙古自治区乌海市巴音陶亥入境至准格尔旗马栅乡出境，全长约830 km，穿越乌兰布和、库布齐沙漠，并有毛不拉、西柳沟、罕台川等十大孔兑人汇，沿程分布有巴彦高勒、三湖河口、昭君坟、头道拐水文站，是沙漠、河流交互影响的典型区域，也是黄河上游水沙变化及河床演变最为复杂的河段之一（见图1）。

内蒙古河段冲淤变化既受上游来水来沙的影响，又与沿程孔兑水沙人汇情况有关。

据统计，自然情况下内蒙古河段河床呈缓慢抬升趋势，年均淤厚0.01 -0.02 m[l]。

近几十年来，受气候变化、沙漠扩张以及河道引水等影响，特别是上游刘家峡、龙羊峡等大型水库相继建成并投入运用，内蒙古河段水沙条件逐步恶化，输沙能力不断下降，泥沙淤积加重，河槽持续萎缩，甚至出现了长达268 km的“新悬河”。

由于暴露出来的问题日渐增多，因此内蒙古河段的河道演变以及发展趋势越来越引起人们的关注。

以往，河道冲淤计算主要根据泥沙守恒方程（Exner方程），构建并数值求解基于物理过程的河流动力学模型[2]。

近些年来，吴保生[3-4]基于冲积河流自动调整原理，认为河床调整变化速率与其当前状态和平衡状态之间的差值成正比，从而建立了河床演变的滞后响应模型。

收稿日期：2020－08－25基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC1508506）作者简介：张献志（1985—），男，河南延津人，工程师，硕士，主要从事水文水资源情报预报工作E-mail ：zhangxianzhi@swj．yrcc．gov．cn【水文泥沙】黄河内蒙古河段凌情要素序列突变点诊断张献志1，杨明晖2，刘吉峰1（1．黄河水利委员会水文局，河南郑州450004；2．黄河水利委员会山东水文水资源局，山东济南250100）摘要：黄河内蒙古河段是黄河冰情最为严重的河段之一，受气候环境变化及水利工程运用等影响，冰情条件发生了改变，给黄河凌情预报带来不利影响。

采用有序聚类分析、M －K 检验法、滑动秩和检验3种方法对1951—2019年的黄河内蒙古河段各主要水文站流凌、封河、开河日期以及河段首凌日期、首封日期、最大槽蓄水增量、头道拐站最大凌峰等凌情序列进行变异综合诊断分析，得出各凌情要素序列的变异时间点不完全一致，变异点主要在1965年、1987年、1993年、2000年前后；并对变异成因进行了初步分析。

关键词：Mann －Kendall ；有序聚类；滑动秩和；变异检验；凌情；黄河中图分类号：P333；TV882．1文献标志码：Adoi ：10．3969/j．issn．1000－1379．2020．S2．0081研究背景黄河内蒙古河段是指宁蒙交界麻黄沟至准格尔旗马栅乡河段，全长约830km ，其中万家寨库尾喇嘛乡以上河段长约720km 。

内蒙古河段位于黄河流域最北端，冬季受内蒙古高压控制，大陆季风气候显著，冬季干燥寒冷，日平均气温在0ħ以下的时间可持续4 5个月，极端最低气温可达零下35ħ以下［1－2］。

内蒙古河段一般从11月首次出现流凌开始正式进入凌汛期，至翌年3月中下旬解冻开河结束，凌汛期平均历时129d 。

内蒙古河段流向为由南向北、由低纬度流向高纬度，故凌情特性表现为流凌封河自下而上、解冻开河自上而下，封、开河期易出现冰塞冰坝，发生凌汛灾害，是黄河防凌的重点河段。

黄河宁蒙河段冰情预报决策支持系统的设计与开发郭永鑫1，王涛1，杨开林1，霍世青2，饶素秋2（1. 中国水利水电科学研究院水力学所，北京100038；2. 黄委会水文局，郑州450004）摘要：本文以黄河宁蒙河段为例，在对河段历史冰情变化规律及其影响因素分析的基础上，建立冰情预报数据仓库，进行数据挖掘，并以地理信息系统(GIS)为平台，以水文学流量演算、热力学、冰水力学等原理为基础，结合相关经验预报模型，建立用实测资料进行参数率定的冰情预报概念性数学模型和人工神经网络模型，初步探讨了集信息查询、模型参数率定、气温预报、冰情预报等功能为一体的冰情预报决策支持系统的设计与开发。

关键词：冰情预报人工神经网络数据仓库决策支持系统地理信息系统1引言冰凌是冬季的一种水文现象，在冰凌演变过程中往往聚集成冰塞或冰坝，造成水位大幅度地抬高，最终漫滩或决堤，造成各种冰凌灾害。

在我国的黄河、黑龙江、松花江等流域冬季的封河期和春季的开河期都有可能发生凌汛。

及时准确的凌情、水情的监测、预报是各级领导进行防凌决策、指挥并及时采取水利枢纽调节调度防治凌汛灾害的重要科学依据。

黄河是中国凌汛出现最为频繁的河流，其中宁蒙（宁夏和内蒙古）河段尤为严重，在现阶段，宁蒙河段冰情预报主要依赖于石嘴山，巴彦高勒，三湖河口，头道拐这4个水文站的水文、冰情资料。

本文拟以宁蒙河段为例，在对历史冰情变化规律及其影响因素分析的基础上，根据气温中、短期预报和水情实时监测、巡测信息，以地理信息系统（GIS）为平台，以水文学流量演算、热力学、冰水力学等原理为基础，结合相关经验预报模型，建立用实测资料进行参数率定的概念性冰情预报数学模型和神经网络模型，初步探讨集信息查询、模型参数率定、气温预报、冰情预报、槽蓄水量计算和预报、桃汛水量预报等功能于一体的冰情预报决策支持系统的设计与开发。

2系统总体框架冰情预报决策支持系统是一种以计算机为工具，综合利用各种数据、信息、知识、人工智能和模型技术，充分应用管理学、数学、数据库、计算机和地理信息系统等学科的最新理论成果与方法，辅助决策者进行冰情、水情分析和预报，为防凌指挥调度提供决策依据的人机交互信息系统。

黄河宁蒙河段冰期洪水波运动过程中的变形分析王恺祯;王军;隋觉义【摘要】河道中冰盖的存在会影响到洪水波的演进变形.以黄河宁蒙河段为研究对象,将马斯京根法尝试应用于冰期洪水计算,分析了马斯京根法参数与糙率的关系,比较了冰盖冻结增厚和融化减薄过程对洪水波变形的影响差异.研究结果表明,将马斯京根法应用于冰期洪水计算是可行的;断面的糙率越大,洪水波传播时间越久,变形越大;冰盖冻结增厚过程中,洪水波的变形存在先增加再减少而后又增加的现象;冰盖融化减薄过程中,洪水波随冰厚的减薄而变形增大.相同冰厚下,两种过程的变形程度存在交点.交点之前的冰厚范围,冰盖融化减薄时的洪水波变形更大;交点之后的冰厚范围,冰盖冻结增厚时的洪水波变形更大.【期刊名称】《水利学报》【年(卷),期】2018(049)007【总页数】8页(P869-876)【关键词】马斯京根法;冰期洪水;洪水波变形;冰盖冻结增厚;冰盖融化减薄【作者】王恺祯;王军;隋觉义【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009;北英属哥伦比亚大学环境工程系,加拿大乔治王子城V2N 429【正文语种】中文【中图分类】TV1221 研究背景特殊的地理位置和气候条件使黄河宁蒙河段每年凌汛期（当年11月至次年3月）发生不同程度的凌情［1］，冰凌会危及桥梁、涵洞、河道工程和其他水工建筑物的安全［2-3］。

在封、开河时期，如果冰凌严重堵塞河道，造成水位大幅度地抬高而引发漫滩或决堤，会给黄河滩区和两岸人民群众的生命财产安全带来威胁和损失，准确及时的凌汛预报能够为防汛工作提供决策支持。

处于稳定流状态的河道水流，由于暴雨径流、水电站运行或闸坝放水等原因，使原来的水面受到干扰而形成不稳定波动，即洪水波，波流量从河道上游向下游运动，就产生了河道里的洪水波运动。

洪水波在演进过程中会发生变形［4］，生产实际中，洪水波的传播机制是洪水预报、防洪规划和水利工程防洪控制运用中重要的组成部分，其研究具有重要的理论和实际意义。

黄河内蒙古段开河日期预报模型及应用冀鸿兰;张傲妲;高瑞忠;张宝森;徐晶【摘要】对黄河内蒙古段的冰情特点进行分析,选用1970-1971年度至2007-2008年度共38个冬季的冰情资料,提取合适的预报因子,分别采用人工神经网络模型和多元线性回归模型,对黄河内蒙古段的开河日期进行预报.结果表明,神经网络模型和多元线性回归模型预报样本合格率分别为86.7％和80.0％,神经网络模型的预报精度高于多元线性回归模型,更适用于黄河内蒙古段开河日期预报.%The ice flood characteristics in Inner Mongolia reach of the Yellow River are analyzed in the papers. Selecting from 1970-1971 year to 2007-2008 year ice conditions data and extracting the appropriate predictors, we use artificial neural network model and multiple linear regression model to forecast the date of break-up in Inner Mongolia reach of the Yellow River. The results show that predicition sample pass rates of the artificial neural network model and multiple linear regression model are respectively 86.7%and 80.0% . This indicates that forecasting accuracy of artificial neural network model is better than the one of multiple linear regression model, and the artificial neural network model is applied to the ice forecast of break-up date.【期刊名称】《水利水电科技进展》【年(卷),期】2012(032)002【总页数】5页(P42-45,88)【关键词】冰凌;黄河内蒙古段;开河日期;多元线性回归;神经网络【作者】冀鸿兰;张傲妲;高瑞忠;张宝森;徐晶【作者单位】内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,内蒙古呼和浩特010018;内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,内蒙古呼和浩特010018;内蒙古第一水文地质工程地质勘察院,内蒙古呼和浩特010050;内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,内蒙古呼和浩特010018;黄河水利委员会黄河水利科学研究院,河南郑州450003;内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,内蒙古呼和浩特010018【正文语种】中文【中图分类】P338+.4黄河内蒙古段处于黄河流域最北端,总体上是一个“几”字的头部。

思维导图：河流的发育【思维导图】[考点精析]1．河谷的形成河谷是典型的河流侵蚀地貌，它是由沟谷发育而成。

其形成过程如下图所示：2．冲积平原的形成组成部分分布形成地貌特点对农业生产的影响山前冲积平原山前地下河流流出山口，地势趋于平缓，水流速度变慢，泥沙沉积，形成冲积扇或洪积扇，各个洪积扇或冲积以谷口为顶点呈扇形，冲积扇顶端到边缘地势逐渐降低，堆积物土壤深厚肥沃，既不旱也不涝，是高产田所在地扇连接形成洪积或冲积平原颗粒由粗变细河漫滩平原河流中下游河流下蚀作用减弱，侧蚀作用加强。

河流凹岸侵蚀，凸岸堆积形成堆积体，堆积体在枯水季节露出水面，形成河漫滩。

如果河流改道，河漫滩被废弃，多个被废弃的河漫滩连接在一起形成河漫滩平原地形平坦宽广土壤肥沃，易旱易涝，粮食产量不稳定三角洲平原河流入海口的海滨地区河流到达海岸入海口时，流速极缓，河流挟带的泥沙便会堆积在河口前方，加上海潮顶托，形成三角洲多呈三角形，地形平坦，河网稠密，河道由分汊顶点向海洋呈放射状土壤肥沃，易盐碱化，影响农业生产河流流经弯道时，水流做曲线运动产生离心力。

在离心力的作用下，表层水流趋向于凹岸，冲刷凹岸，使凹岸水面略高于凸岸。

因此，底部水流在压力作用下由凹岸流向凸岸，形成弯道环流，在弯道环流的作用下，凹岸发生侵蚀，凸岸发生堆积，如下图所示：【典题精研】下图为河流不同河段河床横断面示意图，据此完成下面小题。

1．A河段河流地貌常表现为“V”型峡谷，其形成的主要原因是（）A．地势落差大，河流侵蚀作用强B．河流流量小，侵蚀能力差C．该河段一般土质疏松，容易被侵蚀D．该河段降雨集中，地表径流带来泥沙堆积所致2．关于河流地貌的形成和分布，表述正确的是（）A．河流中下游一定会形成冲积平原B．在BC河段越靠近上游堆积物颗粒越小C．在BC河段，容易形成曲流D．冲积扇形成在支干流交汇处下图为某同学设计的地貌模拟实验设备示意图，实验分两步进行。

第一步：在斜坡上铺一层较厚的土壤（颗粒粗细不一），打开水管，使水流呈线状，待乙处出现明显堆积体后，关闭水管。