2000年以来黄河流域干支流水沙变化趋势及其成因分析

鉴于2000年以来黄河流域的水沙特征发生了较大变化，采用M-K检验法对黄河干支流主要水文站2000~2014年的水沙资料进行分析，探究了干支流水沙的变化趋势及成因，并结合Yamamoto突变检验法进一步判断出更可靠的突变点。结果表明，与1950~2000年相比，干流各水文站径流量的减小比例沿程增大，支流水沙的减幅均大于干流；头道拐至潼关间的支流是影响该河段输沙量变化的主要因素，而龙门至潼关站间，渭河对该段干流的径流量影响较大；经Yamamoto突变检验法诊断后，排除20个虚假点，发现黄河干流径流量和输沙量在2000~2014年间分别出现5、6次强突变，而支流突变点分布散乱，与干流间无明显关系；干流径流量自2004年后为增加趋势，其M-K值于2010年后突破临界值上限1.96；中游年输沙量在2003年前均为增加趋势，2005年后呈减小趋势且在2008年后均突破临界值下限。     

不同因素对城陵矶水位变化贡献率的分析

为分析不同因素对城陵矶水位变化的贡献率,基于1955~2014年实测水文资料,利用Mann-kendall检验法、回归分析等方法分析城陵矶水位变化特征及其成因。结果表明,下荆江裁弯和葛洲坝的运行对城陵矶水位流量关系造成较大影响,同流量下城陵矶水位增幅明显,而三峡水库对城陵矶水位流量关系影响不大;1972~2002年水位流量出现"此消彼长"的现象,主要是因为干流顶托作用加强和断面逐年淤高对水位的抬高值大于因流量减小对水位的减小值所致;城陵矶水位于1967年发生突变,这与1967年中州子裁弯有一定联系,而四水入湖流量的减少是1977年流量发生突变的主要原因;通过构建模型,计算得出下荆江裁弯、葛洲坝和三峡水库的运行在各自所在时期对城陵矶水位变化的贡献率分别为50.3%、50.5%、56.8%。     

河道平面二维泥沙数学模型研究

本文对平面二维泥沙数学模型进行了较系统的研究,建立了计算量及贮存量较小的平面二维泥沙数学模型,考虑了平面二维阻力、挟沙力、分组挟沙力等问题。发展了一种计算量及贮存量较小的且适合不规则河道边界的数值计算方法。用川江臭盐碛河段的实测资料对所建模型进行了验证,果结表明在流速分布、含沙量分布、回流变化及河床型态等方面符合良好。     

基于神经网络的水沙运动预报模型与回归模型比较及应用

河道水沙运动过程中是一个复杂的非线性动力学过程，鉴于神经网络具有很强的处理大规模复杂非线性动力学系统的能力，本文将神经网络理论应用于河道水沙运动规律的模拟与预报，以期识别水流泥沙运动变化过程与其影响因素因子之间的复杂非线性关系，为河道水沙模拟和预报提供一条新的方法和途径。在此基础上将神经网络模型与传统回归模拟进行了对比分析并用于螺山站流量大于5000m^3/s的水沙规律模拟，两模型模拟结果与实际水沙规律一带，神经网络模型在水沙因素选择方面回归模型简单，有较成熟的数学理论基础，而回归模型数学表达直观，易于理解。     

非均匀沙起动规律研究

非均匀沙运动规律与均匀沙存在明显的不同。本文从非均匀沙运动特点出发，简要阐述了非均匀沙的运动机理，利用滚动平衡方程式建立了能反映非均匀沙粗化，细化过程和床沙受暴露，隐蔽作用和起动流速公式，利用实测资料率定计算公式中的系数。与其它起动流速公式相比，本文推导的起动流速公式较好地反映了非均匀沙的起动特性；较细的非均匀床沙较粒径均匀的同粒径床沙难于起动，而较粗的非均匀床沙较粒径均匀的同粒径床沙易于起动。     

上荆江分汊性微弯河段河床演变原因探讨

受河岸组成、人工护岸工程的控制,上荆江河道平面外形基本稳定,但分汉性微弯河段河势调整较为剧烈,影响航道条件.本文基于不同河段的河床平面形态、水沙输移特性、河床演变规律的对比分析,认识到水沙输移特性既与河床平面形态密切相关,又直接影响河床演变对水沙条件的响应模式;基于此观点,对三峡工程蓄水以来上荆江分汉性微弯河段的演变特性进行了分析,进而预测分析了三峡正常蓄水后的河床演变趋势,可供航道治理参考.     

汛末蓄水时间对三峡水库河道冲淤的影响

本文采用一维恒定流非均匀沙数学模型对三峡水库汛末不同运用方式下库区冲淤变化进行了预估，重点分析了汛末不同蓄水时间对库区河道冲淤的影响。结果表明：三峡水库汛末推迟或提前蓄水，只是改变了水库的淤积速率和到达淤积平衡的时间，而不能改变水库淤积平衡时的淤积总量。     

洪泛区河网非恒定水沙数学模型的研究

鉴于江河流域中下游地区交错复杂的河网体系 ,本文建立了适应性强的复杂河网区非恒定水沙数学模型。模型中采用汊点分组方法求解水流方程组 ;选用了与实际情况较为吻合的汊点分沙求解方法 ,建立了分洪口门修正模式 ,采用适合于复杂流动状态下泥沙方程组的求解方法。同时为了提高模拟精度和扩展模拟功能 ,对河网中蓄水汊点和分蓄洪区的水流运动模拟等环节提出了合理可行的数值处理方法 ,并提出了河网水沙运动模拟中进一步需要研究的问题。最后把本文所建模型应用于汉江杜家台分蓄洪区的水沙运动模拟     

维持通航建筑物口门水深的护底加糙措施研究

提出护底加糙的壅水工程措施以解决通航建筑物水深不足。通过对其论证分析发现，加糙效果与加糙材料粒径直接相关，同时粒径的选取应综合考虑自身稳定性、水位壅高效果、比降和局部流速变化，避免造成新的碍航问题。在此基础上，针对三峡建库后葛洲坝船闸可能出现的水深不足情况，通过理论分析以及数值模拟，比较了不同加糙方案的壅水效果。该措施还具有设置或拆卸的灵活性，工程风险小等优点。     

水库水沙联合调度多目标决策模型

针对水库运用过程中蓄水与排沙之间的矛盾，本文首先建立了水库防洪、发电及航运调度子模型；然后，以水库防洪、发电及航运效益为基本目标，应用多目标决策方法，建立了水沙联合调度多目标决策模型；为减少水沙联合调度计算的工作量和难度，以子模型计算结果为基础，建立水库运行参数与目标之间的函数关系，将各目标有机地联系在一起，据此合理进行水沙联合调度；最后，将该模型应用到三峡水库汛末蓄水的研究中，得到一个兼顾各目标要求的蓄水方案。