用最优化方法计算河流纵向离散系数

本文提出一种由示踪试验计算河流纵向离散系数的新方法——双站拟合法。大量的实测资料说明,瞬时面源在一维河流中形成的浓度过程是偏态的,Fick模型解析解与实际情况有一定偏差。作者选用皮尔逊Ⅲ型曲线,对实测浓度时间过程进行非线性拟合计算,得到了十分满意的拟合结果,说明可以用此曲线来描述浓度时间过程,采用最优化设计的方法,对双站进行同步拟合计算,由此计算出纵向离散系数。本文对各种方法进行了比较计算,说明了双站拟合法的优越性。     

河流污染物纵向离散系数确定的演算优化法

提出一个确定河流污染物纵向离散系数的新方法——演算优化法。该方法采用示踪剂在两个断面的时间浓度过程数据,将上游断面的实测浓度过程视作下游断面的连续投放源。在下游断面浓度计算值与实测值的平方误差达到最小的条件下,利用优化方法求出河段的平均流速和纵向离散系数。该方法摈弃了传统演算法采用的冻结云团假设,客观地反映了污染物上游浓度变化过程对下游浓度变化过程的影响,同时避免了演算法中繁琐的试算过程。采用Fischer的室内示踪试验数据,对演算优化法与传统演算法进行比较,结果表明演算优化法的计算过程比演算法更快捷,计算出的离散系数更精确可靠。     

河流纵向离散系数研究综述

综述了几种示踪试验中计算纵向离散系数的新方法,并分析了这些方法的特点。     

三峡库区江段纵向离散系数研究

本文通过对纵向离散特性的理论分析,确定河流纵向离散系数的一般计算公式。根据三峡库区江段现有六个代表性断面流速分布监测数据,采用积分公式计算各河段各个测次的纵向离散系数值,将这些纵向离散系数计算值作为一系列有代表性的样本,对纵向离散系数的一般计算公式进行回归分析计算,得到三峡库区江段的纵向离散系数预测公式。利用预测公式分析计算三峡库区江段纵向离散特征。     

桂江下游梧州河段纵向离散系数的选定

桂江下游梧州河段纵向离散系数的选定是利用梧州段的示踪实验数据,选用单站改进法和峰值反推法,推算其离散系数。把两种推算的纵向离散系数,分别代入公式C(x,t)=M/A4πD_tt~(1/2)exp[-(x-ut)~2/4D_tt]得时间t的示踪剂浓度值,该值与同一时刻实测值进行比较,计得平均偏差,根据平均偏差小的那种方法确定纵向离散系数,较能符合天然河流的水流特性,经计算结果表明,采用单站改进法计得的纵向离散系数的拟合浓度与实测的示踪剂浓度较为接近,为此,选用其计算结果,即桂江梧州段在枯水期流量为334m~3/s时;纵向离散系数为22.9m~2/s;当流量为398m~3/s时,纵向离散系数为29.7m~2/s。     

基于流速幂级数解的明渠纵向离散系数计算方法

针对纵向离散系数计算多直接采用经验公式或在流速分布的求解中引入经验公式,不能完全反映离散物理机制的问题,基于矩形断面一维水流控制方程,利用幂级数求解流速分布的理论解,提出了矩形断面明渠纵向离散系数的计算方法,并进一步将其推广至天然河流。利用该方法计算了104条天然河流的纵向离散系数,结果表明计算值与实测值处于同一量级,计算结果在可接受范围内。     

几种计算河流纵向弥散系数方法的比较

以水团示踪试验为例,介绍和比较了直线图解法、相关系数极值法和最优化计算法等不同的河流纵向弥散系数计算方法,指出:直线图解法在一定程度上克服了单站法和双站法的不足,但在分析河流水团示踪试验数据时,需用差分计算代替c-t曲线导数的计算,在这个过程中会产生一定的误差;相关系数极值法计算过程比较复杂,但与其他方法相比,可以避免图算过程,能够消除人为因素对计算结果精度的影响,而且还能够计算河流横断面面积;最优化计算方法多用于分析各种单站的实际观测资料.     

确定河渠纵向离散系数的分位数回归法

采用分位数回归的纵向离散系数研究方法和双站点浓度时间数据,对突发水污染事故中河渠的水质进行预测,并对比分析了分位数回归与最小二乘法回归效果。实例研究结果显示,运用分位数回归法确定河渠纵向离散系数效果好,第一站点的回归参数通过了97.5%置信水平下的假设检验,第二站点的预测值与实际值相关系数最高达到了0.928。同时,分位数回归法在解决偏态分布问题时较最小二乘法有明显优势。     

河流横向混合系数的研究进展

横向混合系数是河流中污染物横向混合特性的重要体现与反映。本文针对不同河道情况下横向混合系数的确定方法进行了分析。首先归纳不同河道的无量纲横向混合系数的量值分布及代表性公式,顺直室内水槽试验的无量纲横向混合系数值在0.1~0.26范围内,天然河道量值分布较为离散,基本大于室内水槽的数值,并对不同代表性公式的适用条件和范围进行阐述;之后总结了利用示踪试验数据计算横向混合系数的各种参数计算方法,矩法和直线图解法简便易操作,线性回归法可分析非惰性污染物,加速遗传算法、人工神经网络等优化算法提高了计算精度并降低了人为主观性;接着详细介绍了弯曲河道中利用横向速度公式带入三重积分来计算横向混合系数的理论方法,Odgaard和Rozovskii的断面横向速度表达式与横向混合系数存在较好的响应关系,量化了二次流对弯曲河道横向混合系数的影响;同时对含植物、有冰层覆盖明渠以及不规则河岸等其他情况下的横向混合系数的探索进行了总结,最后提出了天然河流中横向混合系数研究中有待进一步探讨的问题。     

EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS ON LONGITUDINAL DISPERSION CHARACTERISTICS OF TIDAL RIVERS

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＵｎｄｅｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｎａｔｕｒａｌｔｉｄｅｓ,ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃ ｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｆｌｏｗｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｐｏｌｌｕｔａｎｔｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｄｉｆｆｕｓｉｏｎｉｎｔｉｄａｌｒｉｖｅｒｓａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｗａｔｅｒｅｎｖｉ ｒｏｎｍｅｎｔｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｅｓｔｕａｒｉｎｅｒｅｇｉｏｎｓ.Ｔｈｅｄｉｆｆｕ ｓｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｉｎｎａｔｕｒａｌｒｉｖｅｒｓｆａｌｌｉｎ ｔｏｍ…     

Longitudinal dispersive coefficient in channels with aquatic vegetation:A review

The determination of longitudinal dispersion coefficient in rivers is necessary for pollution control,environmental risk assessment,and management.In rivers with aquatic vegetation,the flow field is remarkably modified by canopies,which affects velocity profiles and dispersion characteristics dominated by the heterogeneity of the velocity field.The dispersion is deduced from lateral and vertical longitudinal velocity gradients for compound channels with vegetated floodplains and rectangular channels with river-wide vegetation,respectively.Although many efforts have been exerted to clarify the dispersion process in different conditions and predict the diffusion of contaminants in vegetated rivers,no studies have introduced it systematically.This study reviews the dispersion coefficient characteristics,including magnitude,main impacted factors,and relationships with flow and vegetation features,in channels with aquatic canopies considering the variation of impact factors changing with the different vegetation and river morphology scenarios.Several typical methodologies for determining longitudinal dispersion coefficients are also summarized to understand the dispersion processes and concepts.Apart from the pioneer outcomes of previous studies,the review also emphasizes the deficiency of existing studies and suggests possible future directions for improving the theory of dispersion in vegetated channels.     

日本“多自然河川”治理及其对我国河道整治的启示

全面梳理、解读日本河川治理在各阶段所采取的措施,尤其对其\"多自然河川\"治理工程进行总结和分析,明确不同阶段的河道治理思路和技术措施,旨在为我国河流治理中水利工程与生态修复、水质改善密切结合等提供思路和技术方法上的借鉴。     

山区天然河道糙率模型试验研究

在进行天然河道治理时,河道糙率是影响水面线推求的一个重要参数。利用河工模型试验的方法,在阻力相似准则下,对天然河道糙率进行率定,以使所推求的水面线合理可靠。     

倡导“亲自然河道”治理模式——对我国农村河道治理的思考

我国河道治理目前已经从城市河道、大江大河治理进入农村河道和中小河道治理。针对农村河道治理工程中出现的一些问题,总结国内外河道治理的经验,分析我国河道治理所处的阶段,设定污染控制的情景模式,明确我国农村河道的概念、治理目标,并讨论治理目标的层级规律、水质改善的途径、河道治理过渡性方式等问题,提出了\"亲自然河道\"的治理模式,以期为我国农村河道治理提供理论、思路、方法上的借鉴。     

典型山区小流域河床结构分布研究

本文选取了长江上游支流吊噶河作为典型小流域,通过详尽的实地现场考察,对吊噶河流域中河床结构的发育分布规律及其影响进行了统计分析。结果表明,河床演变过程中水流与河床结构相互适应与调整,不断趋向于平衡状态。河床结构越强的河段,消耗水流能量越大,从而接近平衡时能维持的坡降也往往越大。如果河段中坡降过大而河床结构没有充分发育,则河段因此处于不平衡状态,床面将受到冲刷。历史上经历剧烈下切作用的河段如V型深沟段,常常因发育较强的河床结构,维持住了高坡降,从而形成山区河流纵剖面上常见的台阶状突起。     

以三江源为例探讨江河源头确定原则

江河源头的确定历来存在争议。根据现代几次重要的科学考察成果,分析了长江、黄河和澜沧江源头争议的原因,参照国际著名大河河源确定方法,探索江河源头确定原则和方法。分析结果表明:河流长度、走向、流量、流域面积和河势是确定河源的自然因素,目前争议的焦点是谁为主要因素。建议河流长度和走向为确定河源的主要因素,流量和河势作为次一级因素,而约定俗成等文化因素对于江河源头确定也有重要影响。