试论平原河道的阻抗模数

关于天然河道水面曲线的绘制,1930年A·H·拉赫曼诺夫提出阻抗模数不变的假说,随后以此为基础发展了多种计算方法。我国自50年代起在河流水力计算中也常用这些方法,在工程实践中取得了良好效果。本文结合我省赣江尾闾主支实测水文资料,探讨河段阻抗模数的变化规律,并根据河道实测断面资料,计算河段平均水力要素,将河段阻抗模数与河段糙率联系起来分析,试图由此加深对平原河道水力特性规律性的认识,改进计算方法。     

用艾斯考夫法计算有复式河槽的河道水面曲线时对Z—F曲线的修正方法

在用艾斯考夫法进行水库回水及河道水面线计算时经常要先做出各河道断面的Z～F曲线，本文提出了对复式河道断面的Z～F曲线的修正方法，并对其合理性进行了论证。可供进行水库回水水面计算和河道水面线计算时参考。     

无直接控制水深资料的河道水面线计算

河道水面线计算中的分段求和法需要事先确定开始计算断面的控制水深。为此,采用了根据河道断面资料先计算临界水深和正常水深,再结合12种水面曲线的规律确定控制水深的方法。应用结果表明,该方法适用于无直接控制水深资料的非棱柱体明渠水面线计算。     

计算天然河道水面曲线的新方法

在天然河道水面曲线计算中，传统的试算法或迭代法存在计算误差的累积问题。为此，文中指出，天然河道水面曲线计算的优化问题，实质上就是全河段总计算误差最小化问题，据此同时确定各断面的水位值；从而提出了用加速遗传算法来处理这一仅给出隐含表达式的复杂非线性优化问题。实例计算的结果说明了这一新方法是可行的、通用的和简便的，有效控制了全河段的总计算误差。     

河渠水面线推求方向的可行性研究

河渠水面线的推求,首先必须确定推求方向,因为虽然从理论上可从上游或下游断面开始递推,但实际上都可能遇到无法推求的情况.构建的规则河渠水面线推求方向可行性分析方法,首先分析水面线计算式上、下断面能量函数曲线的特性,研究计算河段长度、河道底坡对其的影响;然后探讨上、下断面的能量函数曲线相对位置关系,从而探究无法推求的原因及求解的规律性,并以实例进行分析.研究结果表明,由下游向上游推求等截面缓坡、临界坡河段及收缩河段,或由上游向下游推求等截面陡坡、临界坡河道及扩散河段,总能找到可行解或通过缩短计算河段长度找到可行解;而由上游往下游推求等截面缓坡河段、收缩河段,或由下游向上游推求等截面陡坡河段、扩散河段时,则存在无解区域,且无解区域发生在临界流态的某一邻域内,邻域左右半径不一定相等;此外,河段长度愈长,坡度愈陡,邻域半径愈大.     

分段求和法计算天然河道水面曲线

人们对水情的观察,主要是研究水位的变化,因此天然河道水面曲线的计算便成为河道规划设计中的重要环节。本文以太阳河河段为例,采用分段求和法推求该河段的水面曲线。计算过程及相关理论可为类似工程计算提供参考。     

基于变步长差分迭代方法的河道水面线计算

在计算天然河道水面线时，由于河道的不规则性，导致计算断面间距往往是不相等的。为此，依据水力学能量方程，建立了变步长差分迭代的水面曲线模型。该数学模型简单易行，适应性强，便于程序化实现。通过对河南省南部某河道治理工程水面线的推求验证，证明该方法可有效解决非等间距断面的水面线推求问题，且计算效率和精度较高，可为计算类似工程问题提供参考。     

河道疏挖设计高程的确定原则和方法

在洞庭湖河道整治工程中，河道疏挖是一项非常重要的工程措施，而确定疏挖设计高程的因素繁多且其关系非常复杂，从分析断面流速分布角度出发，通过对不同疏挖设计高程条件下工程规模、施工条件和改善河疲乏行洪能力的比较，得出的河道疏挖掘设计高程与本河段的多年平均枯水位接近，能够基本达到工程量省、断面行洪效果好、便于施工的目的。     

河道堤防冲刷隐患评价体系研究——以宁波市奉化江河段为例

河道堤防冲刷隐患排查一直是地区防汛工作重点之一,由于河道堤防普遍分布较广,沿线隐患筛查实施难度较大,科学决策部署重点隐患排查河段能够有效节约时间及人力成本。基于层次分析法,从河流动力学角度,构建河道冲刷隐患评价体系,选取河道深泓线距堤防距离、河道断面最深点高程、近岸流速、弯道水面横比降、近岸冲刷幅度作为指标参数,并给出不同指标标准化过程,进而提出河道冲刷隐患综合评价方法。以奉化江(方桥三江口—甬江三江口)河段实测数据为例,利用河道冲刷隐患评价体系进行综合评价,分析表明,该河段隐患点主要集中于上游横涨、铜盆闸等急弯段凹岸及甬江三江口附近河道较窄处,隐患排查结果与实地踏勘结果吻合良好。     

用能量方程计算河道水面线方法讨论

应用能量方程计算河道水面线是常规的经典方法。但由于天然河道蜿蜒曲折,纵横断面沿程变化很大,这一切都使得河道水面线计算结果因操作人员的经验不同而有差异,精度也高低不等。文章根据其工作经验,对河道水面线计算在具体操作时应注意的问题进行了讨论。     

黄河下游河道横断面变化特点分析

探讨了黄河下游不同河段断面水力几何形态及断面形态特征参数之间的相互关系与变化特点。研究结果表明:①游荡型河段,河宽随流量的增大而增大,但水深与流量之间基本没有相关关系;②蜿蜒型河段,在水流达到满槽河宽之前,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型河段相似;在水流达到满槽河宽之后,水面宽与流量关系不大,平均水深与流量成正比关系;③过渡型河段断面特征参数的变化具有游荡型河段的断面特征,又具有弯曲型河段的断面特征。     

渭河中下游2009年过洪能力及特征流量(水位)分析

利用渭河中游2009年3月监测断面测量成果,通过对典型断面水位流量关系的修订和滩面高程、堤防状况的进一步复核,用水位~流量关系法和曼宁公式对渭河中、下游各河段相应的特征水位及特征流量进行了计算分析,结合历年防汛抢险工作的实际情况,综合分析确定了2009年渭河中游、下游各河段警戒流量（水位）和保证流量（水位）,该成果为渭河中下游防汛预案编制提供了依据,并对防汛抗洪抢险工作有重要参考价值。     

黄河下游游荡型河道整治方案

针对小浪底水库运用后新的水沙条件,对整治流量、整治河宽和排洪河槽宽度等主要参数进行了分析,提出黄河下游游荡型河道的整治方向为：按照中水流路进行整治,利用现有的河道整治工程并补充必要的河道整治措施,游荡型河道可以逐步转化为像高村一陶城铺河段那样的限制性弯曲河道。通过对不同整治方案进行分析比较,认为今后的河道整治应采取以现行的微弯型整治方案为主,同时充分吸取其他整治方案优点的综合整治方案。     

三门峡水库修建前潼关河床高程变化分析

在天然情况下，潼关河床高程的变化特点是：汛期下降，非汛期上升；冲积河床纵剖面总朝着动平衡方向发展，河床是缓慢上升的。来自渭河的高含沙量洪水对潼关河床的下降有利，而黄河的高含沙量洪水对潼关河床的下降有利，而黄河的高含沙量洪水则对其下降不利。今后随着流域水利水保工程的进一步开展，黄河上中游地区水沙来量减少的趋势已定，由此引起的潼关河床高程变化如何，应加紧研究，采取对策。     

无高精度地形资料地区溃坝洪水演进模拟研究 ——以金沙江叶巴滩-巴塘段为例

为准确高效计算缺乏高精度地形资料地区河道中洪水演进过程,在空间分辨率为30 m的ASTER GDEM V2地形数据基础上采用不同方法对金沙江叶巴滩-巴塘区间河道地形进行重建,采用基于显卡加速的地表水及其伴随输移过程模型模拟了2018年"11·03"堰塞坝险情洪水过程,并与实测洪水过程进行对比验证。结果表明:①不同空间插值方法对河道地形特性的插值表达精度相差较大,样条函数法和根据河流走势的趋势平滑法生成的河道地形能较好表达河道地貌形态;②不同断面间距下趋势平滑法河道地形洪水演进模拟精度随断面间距增大而增加,仅使用入流口和出流口断面高程模拟效果在不同断面间距中最好;③使用趋势平滑法生成河道地形时,洪水模拟精度随河道下挖深度的增加呈增加趋势,下挖深度为50 m时NSE达到0.937,R~2达到0.976。研究分析了河道地形重建方法、插值断面间距及下挖深度对洪水演进模拟精度的影响,可为洪水应急抢险快速预测提供数据处理方法。     

基于长序列的黄河下游游荡型河道河势演变

分析黄河下游游荡型河道河势的时空演变规律,为进一步认识黄河下游河道演变特征、开展河道整治提供理论支撑和实践价值。在系统收集、整理1960-2015年黄河下游游荡型河段典型断面的河势观测资料基础上,利用Mann-Kendall趋势检验和Fisher断点检验方法分析1960-2015年黄河下游游荡型河道典型断面多年平均河宽及主流线迁移速率变化情况。结果表明:近60年黄河下游游荡型河道在平面形态上呈藕节状分布,而其主流线调整速率的时空分布规律并不显著;黄河下游于店断面、禅房断面是平面藕节状分布的关键节点,将全河段划分为3段(第一段铁谢至于店断面,河宽均值为1 627m;第二段于店至禅房断面,河宽均值为1 477m;第三段禅房至高村断面,河宽均值为1 074m)。     

顾及水面比降的河道水面三维可视化方法

水面三维可视化是实现数字流域逼真展示的重要技术手段,现有水面三维可视化技术普遍未考虑天然河道水面比降的特性,难以适用于大尺度、流域级的河道水位过程三维可视化。提出了一种顾及水面比降的河道水面三维可视化方法,首先对河道水面边界多边形进行边界点增密与多边形三角化,然后基于河道水位过程数据对多边形边界点的高程进行插值与调整,最后基于调整后的三角网进行水面绘制。试验以三峡库区水位过程数据为基础进行了河道水面三维可视化,结果表明该方法能够有效表达天然河道的水位渐变过程。     

游荡型河段双岸整治对黄河下游河道的影响分析

针对游荡型河段主流宽浅散乱、河床极不稳定的特点，在黄河花园口一夹河滩河段两岸布置了对口丁坝整治工程。利用黄河下游水动力学泥沙数学模型，采用小浪底水库15a设计水沙系列，对黄河下游各河段的冲淤、典型断面的平滩流量变化进行了计算，分析了对艾山以下窄河段带来的影响，并与现状工程方案进行了比较，结论认为：①花园口-夹河滩河段布设双岸整治工程比现状工程条件下，15a间铁谢-利津河段多冲刷泥沙2．33亿t，冲刷量主要分布在花园口-高村段；②双岸整治工程方案和现状工程方案相比较，高村以下河段各站平滩流量减小，但和2002年汛前相比，山东河道仍具有较强的过洪能力；③在游荡型河段进行双岸整治工程布置，可以减少小浪底排沙期间河道的淤积，提高河南河段的输沙能力，而对山东河段的影响不是太明显。     

河道固化断面的试验研究

通过全动床模型试验,研究河道在进行不同固化断面情况下的水流流态、水位及河床的变化。试验结果表明,河道的固化断面可以改变水流流态,对河道的河床形态的影响也会更加多样化。同时,对试验成果进行比较分析,提出了针对不同河段的断面固化方法,试验结果对生产应用具有指导意义。     

河道矢量化的深弘演进模型研究

本文在已有的源头追索模型的基础上，建立了更有效的栅格河道矢量化方法——深弘演进模型。该模型利用电子地图的河网图层与数字高程模型（DEM）叠加形成复合数据，以栅格化河道最低点的轨迹来确定流向，通过计算并比较研究区域的特征高程依次筛选出研究区域可能的出口，并由其向上游扩展确定邻接河网栅格的流向。该方法综合考虑了流域的地形走向和其中的河网特性，可以避免局部的资料“噪音”等高程波动对流向确定的干扰。模型利用多分支判断和带指针的记忆链算法在计算机中自动完成。该模型最大限度的利用了当前信息，提高了计算结果的期望精度。