一维河网非恒定流及悬沙数学模型的节点控制方法

本文的一维河网非恒定流及悬沙数学模型，是根据以一维圣维南方程组，悬沙非平衡输运方程及水位、含沙量节点控制法而建立。首先，利用单一河流有限差分方程组转换形式和节点处质量、能量守恒性，写出所有节点的水位控制方程组。求解此不规则稀疏矩阵方程组得到得有节点的水位，再由单一河流非恒定流的求解方法可获得所有单一河流的断面水位和流量。基于水注的节点水位控制法，本文提出了节点悬沙控制法。假设节点处冲刷或淤积较小，所有节点的含沙量控制方程组可通过输沙量守恒方程用矩阵形式写出。求解此不规则稀疏矩阵方程组，得到所有节点处的含沙量。所有单一河流断面处的含沙量通过单一河流悬沙输运的求解方法获得。本文介绍的模型适用于各种河网类型。作为检验，该模型成功地应用于珠江三角洲流域河网水流及悬沙的数值计算。     

北江下游推移质输沙研究

采用数值模拟与实测资料相结合的方法研究了北江下游推移质输沙率公式的适用性、洪枯季推移质输沙率及空间分布。结果表明以切应力为主要参量的推移质输沙率公式较适用于北江下游河道,洪季Bijker公式、枯季Van Rijn公式计算误差较小。石角断面洪季推移质输沙率为9.06万t/月,枯季为2.43万t/月,年推移质输沙量为49.54万t。推移质输沙主要集中在大塘以上河段,洪枯季均在山塘上游、廻岐洲、界牌洲等处出现输沙率峰值,大塘下游推移质输沙较弱。水面比降是推移质输沙率沿程变化的主导因素。     

珠江口黄茅海枯季表层沉积物特性及输移研究

应用2010年1月和2011年4月黄茅海枯水大潮表层沉积物样品粒度分析资料,研究了黄茅海枯季表层沉积物特征,应用Gao-Collins粒径趋势分析模型,研究了其表层沉积物输移趋势.研究表明,黄茅海枯季表层沉积物类型以粘土质粉砂(YT)为主,沉积物分选较差,偏态以近对称为主,峰态多为中等.湾顶至拦门沙内坡以北,表层沉积物向下输移;拦门沙内坡至大柁岛以北,表层沉积物向上输移;大杧岛至湾口,其中,大杧岛至荷包岛以西,中口为自南向北搬运为主,向上转为东南向西北输移为主,大杧岛至荷包岛以东为自北向南搬运为主;表层沉积物输移具有明显的偏西倾向.黄茅海水动力的空间变化是表层沉积物输移的基本成因.     

大量采沙对东江下游及东江三角洲河道低水位的影响

计算了1964~2003年东江下游及东江三角洲的主要水文(位)站不同保证率的低水位.结合采沙情况对比分析表明,处于常年径流为主河段上的惠阳站、博罗站,20世纪80年代初至今低水位呈持续下降趋势;处于感潮河段上的樊屋站、石龙站和大盛站,90年代以后低水位均略有不同程度地上升.低水位较大幅度下降主要原因是,河床大量采沙导致河槽容积增大、河床高程明显降低;而河床地形变化引起的三角洲河网区潮汐动力增强,则是感潮河段低水位上升的主要原因.     

薄板样条函数在空间数据插值中的应用

薄板样条函数是空间数据插值中一种重要的方法,介绍了该方法的基本原理,并以珠江河道地形数据为例,借助地理信息系统的二次开发功能,将薄板样条函数应用于空间插值,通过与测试样本点以及克里金插值在最大值、标准误等方面的比较分析,证明薄板样条函数是一种有效的空间数据插值方法。     

珠江口黄茅海枯季的悬沙变化与泥沙输运

基于2010年3月的观测数据,结合数值模型,分析了珠江口黄茅海悬沙的时空变化,计算了全潮及枯季一个月平均的悬沙通量。结果表明:枯季时黄茅海内的悬沙变化深受河口的流速不对称、内潮不对称的影响,大多数站位都呈现出悬沙含量涨潮高于落潮的现象。受到径流、潮汐、密度环流、局地地形的影响,在河口湾的东槽内出现多个泥沙汇聚的滞流点。通过模拟2010年2-3月枯季时的泥沙输运过程,表明在湾口的岛屿间形成复杂的泥沙输运涡旋。枯季时西口为泥沙向陆输运的通道,而中口与东口则以向海输运为主。东槽内的泥沙输运发生向陆与向海方向的多次转变。     

从河床演变看东平水道航道整治和河床采沙效应

针对东平水道受径、潮流共同作用和河床宽浅的特点，对航道采用了两级整治高程，取得了良好的整治效果，在分析河床演变与整治工程、河床采沙关系的基础上指出，整治工程与大规模河床采沙，起到了整治与疏浚相结合的作用，但在进一步保护利用东平水道航道资源过程中，需合理引导和调控河床采沙活动。     

珠江三角洲航道网一维水沙数学模型的可视化研究

从复杂河网的数字化、可视化出发，对珠江三角洲航道潮流界、西江和北江航道沿程水位线等的动态演示，以及河道中断面水沙特征的可视化研究，使得分析复杂河网水沙数学模型的计算结果更简便、直观。