黄河沙漠河段风沙入河后河道泥沙水力输移动力过程研究

本项目拟选择黄河穿越河东沙地和乌兰布和沙漠入黄典型河段：高岸沙丘坍塌段、低滩缓坡型入黄段和低滩陡坡型入黄段，在沙漠河岸选定样方测定风沙流、沙丘前移和沙丘坍塌入黄量；在沙漠样方处选择河道样段，在横向和纵向两个方向上设置观测断面，测量风沙入黄后河流泥沙浓度、输沙率、粒径分布及流速垂直分布廓线，阐明风沙入黄与非风沙入黄条件下河道泥沙输移过程与河床冲淤变化的差异特征，结合风洞+水槽组合模拟分析风沙入黄后在河道中的迁移输运规律，建立风沙入黄后风沙-水沙粗细双组分泥沙水力分选输移理论模式，定量评价风沙入黄对黄河沙漠河段"悬河"粗泥沙层的贡献率。

黄河上游穿越我国四大沙漠, 发育二百余公里长的“悬河”。特别是沙漠风沙粒径粗、入黄量大，对悬河安全产生了严重威胁。然而，沙漠风沙入河后河道泥沙水力输移机理之前尚不清楚，对于该段河道的输沙特性和“悬河”治理方案产生严重认识分歧。本项研究通过乌兰布和沙漠河段风沙-水沙-河道多过程观测、试验与模拟, 揭示了河岸反向风诱导风沙分离与堆积机理, 首次认识风力输沙聚岸，径流冲岸携沙入河的风沙入河模式；发现风沙入河后转变为推移质输移，形成横向非约束河道，促使河道分叉发育成为辫状河型；阐明黄土质泥沙输入沙漠河段后冲泻输移规律，构建基于来沙调节的沙漠河道悬移质输沙模式；认识风沙入沟后高湍能洪流悬浮形成超高浓度的沙漠高含沙流动力机理，构建沙漠高含沙流动力模式；给出沙漠河段粗细双组分泥沙临界阈值。研究结果促进沙漠风沙动力学与河流泥沙动力学的交叉与融合,为黄河沙漠河段“悬河”治理提供了科学依据。相关研究成果发表5篇SCI论文，培养博士后1名、博士1名、硕士生3名、中科院王宽诚西部学者突出贡献奖1名，并获甘肃省自然科学一等奖。