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%。     

长江入海水沙通量与三角洲演变模式关系

为了研究流域水沙变化对河口三角洲演变模式的影响,建立了长江口三角洲地貌演变速率和流域入海水沙通量响应曲线,明确了历史时期和近期入海流量和输沙率改变对三角洲演变模式影响。结果表明:流域入海流量无明显的变化趋势,输沙率和含沙量均表现为阶梯性减小趋势,近期(2003-2010年)流量年内分配比例10月和11月减小,12月至次年3月增加,输沙率洪季减小幅度大于枯季;河口三角洲演变模式经历了淤涨~淤涨减缓~侵蚀的过程,建立了其冲淤速率和流域入海水力要素关系曲线,表明输沙率对三角洲淤涨中贡献大于流量,但大水年或枯水年流量影响不容忽视;近期水沙组合发生明显变化,促使三角洲淤涨的水沙组合比例减少,侵蚀比例增加,平衡状态中,流量引起淤涨比例增加,输沙率引起淤涨比例减少,表明流量在三角洲演变模式中的作用有增强趋势。     

上游建库后三峡水库航道条件的优化

针对三峡水库人库水沙条件改变影响水库蓄水进而改变上、下游航道条件的趋势,提出了通过提前水库蓄水时间的方法对三峡水库航道条件进行优化,但提前蓄水也可能增加泥沙淤积从而加剧变动回水区浅滩碍航．采用一维水沙数学模型,结合三峡水库上游建库引起的来沙变化,首先分析了提前蓄水对三峡水库变动回水区浅滩航道条件的影响,结果表明,在上游建库之后,即使提前30d蓄水,在三峡水库运行100年内都不会额外增加变动回水区浅滩碍航,在此基础上深人分析了提前蓄水对三峡水库上、下游航道条件的优化作用     

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。     

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。     

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。     

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。     

长江下游土桥分汊水道分流比的影响因素及发展趋势

鉴于土桥水道分流比变化直接关系到其水道的航道条件,以1959~2012年的实测地形、水文以及大通水文站来流资料为基础,基于主流摆动理论,分析了长江下游土桥分汊水道分流比的影响因素,并预测了其未来的发展趋势。结果表明,流量过程变化是土桥水道分流比变化的主要因素,即土桥水道冲刷动力最大区域随流量增大向左摆动,流量小于20 000m3/s的持续时间越长,越利于右汊的冲刷发展及右汊分流比的提升,流量大于40 000m3/s的持续时间越长,越利于左汊的冲刷发展及左汊分流比的提升。三峡水库蓄水后来流消峰补枯的变化特点将更加明显,土桥水道右汊将持续冲刷,而左汊分流比将继续下降。     

蓄滞洪区洪水调度优化研究

 针对洪水调度中影响因素众多且有不确定性因素的特点 , 引入多目标模糊优选理论和方法 , 建立了蓄滞洪区洪水调度方案模糊优选模型。并将此模型应用于实际洪水调度中,有效地解决了受确定性因素和不确定性因素影响的蓄滞洪区洪水调度方案的多目标优化决策问题。