坡沟系统侵蚀产沙及其耦合关系研究

利用变坡度坡沟系统模型和人工模拟降雨试验,定量研究了不同降雨强度下的坡沟系统产流产沙过程,揭示了坡面沟道侵蚀产沙耦合特征。结果表明:坡沟系统累积径流量和累积产沙量与降雨时间呈显著的幂函数关系,随着降雨时间的增大而增大。梁峁坡面来水径流量与沟坡净侵蚀量之间呈幂函数关系,梁峁坡面来水含沙量与沟坡净侵蚀量之间呈反线性相关。从水力学角度对坡沟系统单位水流功率与单宽输沙率的关系进行了分析,得出试验条件下的临界单位水流功率值为0.0043m/s,输沙率随单位水流功率的增大而增大。     

水动力学数学模型并行计算技术研究及实现

基于MPI(Message Passing Interface)消息传递实现了黄河二维水动力学数学模型的并行编程。以数据的分布存储作为区域划分的依据,实现了计算量的负载平衡;在全局网格和局部区域之间建立映射关系,并且在临界单元、进出口单元、共用节点等通过规约等进行特殊处理,一方面尽可能的减少通讯量,另一方面也避免消息的阻塞。采用曙光4000A系统的8个CPU进行计算的加速比达0.8,多CPU并行计算极大的提高了计算任务的容量,使得无法在单机上完成的巨量计算成为可能。     

激光粒度仪分析黄河泥沙粒度初步试验

泥沙粒径是进行泥沙研究的重要参数。本次研究选用英国马尔公司生产的激光精度分析仪，对黄河中、下游部分站粗、中、细沙样进行了初步试验分析，分析结果表明：该仪器测定泥沙颗粒级配的准确性，重复性较好；采用超声分散不会破坏泥沙颗粒的原形，测试泥沙粒径范围宽，下限可延伸到纳米级，从而为激光粒度仪在黄河上的应用提供了广阔前景。     

黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型：Ⅰ—模型方程与数值方法

黄河下游冲淤变形剧烈，其平面二维泥沙数学模型的研究与开发是一个极其复杂的难题，在学术与工程实践上都具有重要意义。本文构建起具有通用性的黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型。在该模型中：采用修正的河床变形方程；克服了以往数学模型计算中取饱和恢复系数小于1的缺陷；引入了符合黄河下游河道水沙特点的水流挟沙力和河床糙率计算等公式。在数值方法上：采用边界拟合坐标，对水流连续性方程与动量方程采用交错网格上的ADI方法进行离散求解，对泥沙连续性方程则采用控制容积法进行离散。     

基于ＢＰ神经网络的黄河内蒙古河段过流能力预测

黄河内蒙古河段过流能力是黄河上游水沙调控的重要影响因素,也是制约其自身健康发展以及沿岸社会发展需求的瓶颈。通过建立黄河内蒙古河段平滩流量ＢＰ神经网络模型,模拟平滩流量与来水来沙之间的非线性特征,并与滞后响应模型进行比较。结果表明,ＢＰ神经网络模型在考虑来水来沙条件累积作用的基础上,综合考虑了汛期和非汛期的来水来沙条件,数据拟合和预测方面达到较高的精度,综合评价的4个指标值均为最优,在模拟和预测黄河内蒙古河段平滩流量随来水来沙的调整过程中,具有较高的实用价值。     

基于离散元方法的竖直群桩冰荷载分析

在高纬度海域或高寒地区的江河中,碎冰对海洋平台桩腿和桥墩等直立群桩结构产生很大的冲击作用,并在一定条件下造成不同程度的破坏。依据碎冰在自然条件下的离散分布特性,采用Voronoi切割算法构造随机分布和具有非规则几何形态的碎冰初始状态,在此基础上采用若干个具有黏结-破碎功能的球形颗粒构造具有一定厚度、尺寸和形状等物理参数的河冰离散单元模型,将竖直群桩简化为刚体结构,从而对碎冰的运移及其对群桩的冲击作用进行数值模拟。在此基础上可确定碎冰撞击下的群桩冰荷载,并分析冰块尺寸、冰速和冰厚对桩结构所受冰荷载的影响。     

引发2016年十大孔兑严重山洪的暴雨诊断分析

利用加密实时雨量观测资料和NCEP再分析资料,对引发2016年8月16—17日内蒙古十大孔兑地区严重山洪灾害的局地暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:(1)此次暴雨天气过程发生在"两槽一脊"的大尺度环流背景下,新疆北部及东北亚上空的切断低压底部不断有冷空气移出,而副热带高压与大陆高压合并形成高压脊阻挡了冷空气的南下,冷暖空气在十大孔兑地区强烈交汇,引发了此次强对流天气;(2)700 h Pa上的切变线和急流加强了气流的上升运动,触发不稳定能量的释放,成为该次暴雨的主要影响系统;(3)水汽通量、垂直速度场以及假相当位温等物理量场的高低空配置和时空变化与暴雨过程的时空变化十分吻合。     

深基坑工程安全评价的尖点突变模型

为评价深基坑工程失稳的突变特征,采用突变理论建立了深基坑工程尖点突变安全评价模型.根据工程安全监控理论,引入突变理论,以基坑水平变形为例,考虑深基坑土体的流变特性,建立了基于时效影响因子的深基坑工程尖点突变安全评价模型.实例分析表明,尖点突变安全评价模型克服了采用常规设置监控值评价时参数选择困难,并能反映基坑失稳突变性的特点,可以量化评价基坑安全程度,正确评价安全状态,具有适应性强、精度高的优点.     

新形势下黄河河口管理的思考

黄河是世界上治理和管理难度最大的河流之一,其入海河口的管理难度和复杂程度首屈一指。基于现状黄河河口的管理背景,分管理区域与范围、管理法律与法规、管理体制与机制、管理对象及内容、管理标准与指标、管理对策与手段、管理实践与评估等七个方面,对黄河河口的管理属性及其特征进行了梳理、归纳和总结,阐明了今后黄河河口管理的发展方向。所提论点和建议,对相关典型河口、河湖的管理与保护具有重要借鉴意义。