三条黄河:冲沙入海
原型黄河:就是自然界真实存在的黄河。主要是贯彻在2004年黄委全河工作会议上提出的1493治黄理论体系和确立的下游“宽河固堤,稳定主槽,调水调沙,政策补偿”治河方略,借助三条黄河科技手段支撑,通过九条关键治理途径,实现以“四个不”为标志的“维持黄河健康生命”,这一终极目标。
数字黄河:即数字孪生黄河,就是把母亲河“装” 进计算机,通过应用智能感知手段、构建拟真的数字化场景、研发能够模拟实际治黄业务的模型和知识平台体系,在保障网络信息安全的前提下,对黄河全要素和水利治理管理活动全过程进行数字化映射、智能化模拟。
模型黄河:包括数值模拟黄河和物理模型黄河。
数值模拟黄河,即利用数值模拟技术模拟黄河,是用一系列数学方程和算法来描述黄河的水流、含沙量变化、水质情况等诸多特性,通过计算机进行计算和模拟。作者对数值模拟黄河了解较少。
物理模型黄河,是按照水平比尺1:1000、垂直比尺1:80缩小的大型室内模型,坐落在郑州北三环外,紧邻华北水利水电大学老校区,作者撰写博士论文期间曾在那里合作研究了3年。当年建成的有三门峡水库库区模型、小浪底水库库区模型、下游苏泗庄以上河道模型。主要用于研究库区异重流和下游河道水沙运动规律,包括泥沙的淤积、冲刷,洪水演进过程等。通过在模型中模拟和验证不同的水沙条件和河道整治工程措施,为小浪底水库的调水调沙实践和下游河道整治等提供试验数据支撑。
数字黄河和模型黄河,都是为原型黄河的治理服务的,即三条黄河支撑下游河道冲刷入海一条线。
悬河堰定床模型规模
模型黄河中的下游河道模型,河床有冲淤变化,属于动床模型,通过黄委黄河水利科学研究院几十年不断研究,逐步形成的了一套:以郑州热电厂粉煤灰为模型沙,采用变态模型模拟原型黄河冲淤变化的理论和技术。
原黄科院院内花园口至东坝头河道模型,几何变率为800/60=13.3。模型黄河中的下游河道模型,水平比尺1:1000、垂直比尺1:80,几何变率为12.5。
悬河堰并行的输水航运渠和泄洪槽,都是不允许冲刷下切的,其底部是需要采取特殊方式加以衬砌的,即属于定床试验。试验时直接抽取含沙浑水,更能说明问题,因此,模型理想的建设场所是下游高滩区,结合现有湿地风景区(大多人气不足)更佳!
模型占地规模问题:从模型试验角度,模型越大越接近真实情况,但对于直线距离长达600千米的黄河下游河道进行全面模拟,模型规模不能太小,当然也不能太大,作者认为几公里长的话可能较为适合,在下游高滩区建设是不成问题的。
为了说明建设模型的价值和意义,本文按水平比尺1:200探讨。若几何变率取10,垂直比尺则为1:20,即模型直线长约3000米,最宽处约100米,航运渠宽0.5米,水深0.2米;泄洪槽宽50米,最大水深0.5米?桃花峪至入海口原型落差按90米,模型落差4.5米。
另类的水文化主题公园
这么大的下游滩区和河道模型,加上创新的空灌和空淋系统,高速水路试验线等,将使其成为独一无二的水文化主题公园!
景观旅游:
悬河堰主题,闸、坝、堰、水库、泄洪、消力池、消能等;
航运渠主题,渠、底坎堰、船模、船模竞速、高速水路等;
泄洪槽主题,夏季细雨中漂流、冬季冰雪等;
农业空灌主题,空灌农厂;
城市空淋主题,泥沙分选主题,湿地湖库主题,等等。
先进行主题设定,然后根据主题设计不同的分区。每个区域在建筑风格、游乐设施、景观小品以及作物植物种植等都紧密围绕主题来塑造,四季景不同、四季玩不断。
科普:让普通百姓和游客更直观地了解母亲河的治河历史、现状、未来展望,了解先进农业灌溉技术、绿地空淋技术,水运发展历史和前景等。以浅显易懂的方式传播绿色健康的农业种植和绿地养护的先进技术等。让人们能够更好地理解科学,并且在生产生活中合理应用科学知识。
研学:可以让学生在真实场景中学习,让学生在实践过程中提高观察力、思考力、合作能力等,拓展知识面,激发学生的创新创造潜能。
创意技赛:空淋器、空灌器3D设计,空灌农厂设计,绿地空淋设计等
产教融合:泥沙分选产业、空灌产业、空淋产业、水体循环净化等
创新引领:空淋空灌新技术的创新创造能够开辟新的赛道,带动相关产业发展。促进灌溉观念进步,推动灌溉领域的变革。改变人们对资源循环利用和消费的观念,也促使政府等管理部门探索新的监管模式。
水文化创意产品的不断涌现,必将推动水文化的繁荣。
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