来沙系数物理意义的探讨

从不同角度对来沙系数的物理意义进行了探讨,认为来沙系数包含以下几层物理意义:①单位流量的含沙量大小;②实测含沙量与临界含沙量的比值;③水沙搭配参数或冲淤判数;④单位水流功率含沙量的大小;⑤非平衡输沙公式中的关键参数.     

基于马尔科夫概率预测法的游荡型河道主流突变次数概率预报模式探讨

单位时间内游荡型河道主流突变次数的预报,可为河道抢险预案的制定提供有力的依据,对防洪安全具有重要意义.本文利用黄河下游淤背大型沉沙池主流突变次数实测资料的计算表明,采用马尔科夫概率预测法预报主流突变次数概率具有一定的准确度,游荡型河道的主流突变次数过程符合马尔科夫过程(Markov Process).由此,提出了一种基于马尔科夫概率预测法的游荡型河道主流突变次数概率预报模式,可为主流突变问题的进一步研究提供参考.     

黄河下游高村站平滩面积变化分析

以黄河下游高村站1960-2002年的平滩面积为研究对象,分析了来水量和来沙系数对平滩面积的影响.平滩面积随汛期水量的增加而增加,随汛期来沙系数的增加而减小,并且与4年滑动平均汛期水量和5年滑动平均来沙系数均具有较好的相关关系.提出了平滩面积的计算公式,公式不仅能够反映来水来沙条件变化对平滩面积的综合作用,而且能够反映前期水沙条件的累积影响,可以用来估算水沙条件变化对高村站平滩面积的影响效果.     

黄河下游塑槽输沙需水量计算方法

本文从能量平衡原理出发分析了挟沙水流的能量耗散机理及水流塑槽和输沙能量的分配模式,河道水流能量的消耗主要用于塑槽和输沙两个方面,即一部分水流能量用来克服河床边界阻力,维持一定的河道主槽;另一部分则用于输送水流中挟带的泥沙,维持河道的输沙平衡。根据水流能量的这一分配模式,并结合水沙条件对平滩流量的累积影响作用,建立了塑槽输沙需水量的计算方法。将该方法用于黄河下游各主要测站的塑槽输沙需水量计算,取得了较好的效果。以三黑小的来水来沙为输入条件,得到了黄河下游河道塑槽输沙需水量的计算公式,并给出了维持黄河下游平滩流量为4000m3/s的塑槽输沙需水量区间。     

基于沙量平衡法的黄河下游河道冲淤量计算

在对输沙率资料进行全沙修正的基础上,根据黄河下游"多来多排"泥沙输移公式及1960-2013年实测资料,分别建立了以小浪底实测输沙量为输入条件及以花园口修正和实测输沙量为输入条件的利津年输沙量公式,并计算了相应的小浪底-利津河段和花园口-利津河段的沙量平衡法冲淤量。两个河段分别根据修正和实测输沙量资料计算的年冲淤量和累计冲淤量均能与相应的断面法实测结果相符合,表明建立的冲淤量计算方法能够较好地模拟河道长时期的冲淤过程。     

黄河下游高含沙水流基本特性与输沙能力

采用理论研究和实测资料分析方法对黄河下游高含沙水流的基本特性进行了系统分析,得出黄河下游高含沙水流多属于两相非均质流,与一般含沙水流具有相同的运动规律的结论。采用达西阻力公式形式,给出了适用于黄河下游高含沙水流的悬移运动阻力坡降及推移运动阻力坡降计算方法。黄河下游高含沙水流经常处于不平衡输沙状态,这种不平衡输沙条件下的河段排沙比大小不能反映平衡输沙条件下的河段输沙能力。因此,探讨了河段纵坡J、横断面参数M及泥沙粗细组成对输沙能力的影响,给出了以河道形态参数表达的河道输沙能力关系。分别以花园口河段和艾山河段为代表分析了黄河下游上、下河段输沙能力大小的沿程变化,发现相同流量下,上段河道输沙能力为下段河道的1.3~1.4倍。本文成果对研究黄河下游高含沙洪水处理对策及水库调水调沙运用的效果具有一定理论意义和实际价值。     

河流泥沙水文学模型边界条件参数化方法探讨

针对河流泥沙水文学模型,在对基础方程(考虑上站来水含沙量的幂律函数公式)基本内涵(不平衡输沙理念、相对空间概念及自动调整作用)综合分析的基础上,从河道边界条件(河段长度、宽度、比降等)参数化角度出发,提出根据河道边界条件确定模型参数的方法。边界条件参数化方法途径主要包括:统计分析方法与理论比较途径。其中,统计分析方法宜先对同一河段选用同一进口断面,分别选取下游不同距离出口断面,通过实测资料统计回归,研究参数随距离的变化规律;理论比较途径主要基于对水文学、水动力学模型方程的理论比较分析,探求参数的计算方法。从断面质点系统跟踪角度来看,河流泥沙水文学与水动力学模型关于空间变化的基础方程,经过空—时变量变换均可表示为关于时间变化的滞后响应模型方程形式,两者区别在于对描述系统水沙组合的特征变量选择不同。河流泥沙水文学模型边界条件参数化最终结果转化为了水沙质点系统的调整时间与泥沙沉降时间,这从另一角度提供了对河流泥沙水文学模型方程物理意义的理解。     

基于BP网络的场次洪水冲淤量计算

本文针对黄河下游1950-1985年298场历史洪水实测资料进行了统计分析,分析出了影响场次洪水冲淤量的主要因素,利用BP神经网络建立了各影响因素与下游河道冲淤量的关系模型,并对模型进行了验证,结果表明:计算值与实测值吻合较好,计算精度较高,可以用来对场次洪水冲淤量进行预报,计算方法较传统方法简便。     

平滩流量滞后响应模型的改进

针对冲积河流平滩流量滞后响应模型中存在的不足,对模型进行了两方面的修正:一是对原模型的结构形式进行了修正,包括调整了初始年份平滩流量平衡值Qe0的影响权重,推导了不同年份采用不同参数β时的模型方程;二是对模型中参数的计算方法进行了修正,包括考虑洪峰流量的影响修正了平滩流量平衡值Qe的计算方法,考虑汛期流量的影响修正了参数β的计算方法。利用黄河下游花园口、高村、孙口、艾山和利津五个水文站的实测资料对改进的模型进行验证,结果表明,修正后的模型反映了平滩流量随水沙条件改变的调整规律,模型计算精度有较大提高。