河床演变阶段模型及其在三门峡水库和渭河下游的应用

基于河床冲淤和横断面面积变化,提出描述河道冲淤及垂向和横向调整的河床演变阶段模型,将该模型应用于1960-2017年三门峡库区和渭河下游河道的演变过程,结果表明,该模型可反映河道冲淤的时空变化特征,在溯源冲刷阶段,库区及渭河下游下段由下游向上游依次呈现"河床冲刷下切"、"河道冲刷展宽"、"河道淤积展宽"三个演变阶段,这...     

黄河下游河道场次洪水输沙特性分析

本文分析了黄河下游河道1950-1985年277场洪水的输沙特性,建立了考虑各变量高次方和交叉作用的排沙比回归模型。利用输沙率关系和逐步回归的方法,找到了排沙比的主要影响因素,确定了排沙比公式的形式。为进一步验证逐步回归的结论及确定交叉项中各变量的指数,利用实测资料回归分析得出各参数,然后对参数进行检验。并利用1986-1999年13场高含沙洪水实测资料对排沙比公式进行了验证。结果表明,本文所建立的排沙比公式能够反映场次洪水的输沙特性,有助于了解黄河下游河道的输沙规律。     

潼关高程下降对渭河下游河床演变的影响

潼关高程变化与渭河下游累计淤积关系密切。潼关高程下降后 ,渭河下游主槽会产生溯源冲刷 ,在大水少沙情况下 ,近槽滩地会受到冲刷 ,洪水漫滩后滩地会发生淤积 ;冲刷在靠近潼关的华阴和华县河段表现明显 ,向上游逐渐减弱 ;冲刷河段主槽过洪能力有所增大 ,常水位和一般洪水位都有所降低 ,但大洪水的威胁依然存在。此外 ,渭河下游各河段河相系数均减小 ,河道向着窄深方向发展 ;由于侵蚀基准降低 ,自然裁弯动力增强且易发生 ,河道弯曲系数变小 ,河道由摆动型向稳定型弯曲河道发展。水流移床力的分析表明 ,潼关高程下降期间 ,河道运动强度与脉动流量关系减弱 ,基本上维持在某一常数 ;由于流量的脉动客观存在 ,河道仍会摆动 ,平均每年移动量在 12 0～ 4 0 0m之间。     

黄河下游河道冲淤分布模式及冲淤特征

为揭示黄河下游河道的沿程冲淤分布模式及分布特征,对黄河下游1952—2021年间共70年的河段实测冲淤量数据进行了系列统计分析。研究表明：(1)黄河下游河道存在7种沿程冲淤分布模式,其中全线冲刷、全线淤积、上冲下淤、上淤下冲等4种为基本模式。上淤下冲模式的冲淤临界位置在孙口附近,上冲下淤模式的冲淤临界位置在游荡性河段。各模式对河道整体冲淤的贡献率存在较大差异,两边冲中间淤模式对冲刷量的贡献率最大,全线淤积模式对淤积量的贡献率最大;(2)1952年以来,黄河下游河道沿程冲淤分布模式的变化过程可分为1952—1959年、1960—1985年、1986—1999年、2000年后共4个阶段;(3)各河段冲淤量大小以0点为中心近似呈偏态分布,冲淤量在多年尺度下具有沿程减小的趋势性特征以及“冲久必淤、淤久必冲”的周期性特征;(4)各河段整体冲淤发生年数差别不大,反映了河道冲淤的平衡趋向性;70年内淤积于黄河下游河床底部的泥沙有一半左右被冲走,花园口到孙口河段的累计冲淤量接近下游总冲淤量的8成,孙口以下河段很小;(5)全线冲刷模式为小浪底水库运用后下游河道的主要冲淤模式,小花段前期淤积的泥沙基本被冲完,夹高段、高孙段及孙艾段仅冲走了前期淤积泥沙的二到三成。研究结果总结了黄河下游河道的沿程冲淤分布模式,分析了冲淤分布特征,有助于深化对下游河道冲淤现象的整体认识。     

长距离输水渠道节制闸调节系统控制特性研究

串联多渠池渠段在实际运行过程中的水位-流量并非--对应关系,水位流量的多维对应和水力模型参数的不确定性作为渠道扰动存在,给在该模式运行下的渠道闸门控制带来了困难.文章从控制角度对渠道水力输移特性进行了探讨,分析了渠道扰动成因,将其归结为乘性和加性两类扰动.以节制闸紧急启闭造成的水位波动和渠道物理建模的不确定性为抑制目标,采用泰勒级数和基于泛函估计有限差分法对Saint-Venant方程进行逼近形成了有限维状态方程,在H∞范数意义下对模型进行求解.分析比较了PID控制器和基于H∞范数进行设计的鲁棒控制器的扰动抑制性能,并进行了算例仿真.结果表明基于节制闸启闭频率抑制的H∞控制器设计充分考虑到控制精度与模型误差抑制之间的关系,较传统PID控制具有更好的波动抑制能力.该研究和分析设计方法对自动化渠道闸门调节系统的合理设计选型有参考意义.     

滞后响应模型在黄河内蒙古河段的应用

通过黄河内蒙古河段巴颜高勒站和三湖河口站实测水沙资料分析表明,巴颜高勒站平滩流量的调整与包括当年在内的前期10年的水沙条件相关,三湖河口站则与包括当年在内的前期14年的水沙条件相关.将滞后响应模型应用于黄河内蒙古河段平滩流量的计算,得到了适用于巴颜高勒站和三湖河口站平滩流量的计算方法.计算结果表明,滞后响应模型能够很好的描述该河段的平滩流量调整规律,计算精度较高.分析认为滑动平均计算方法可以看作是滞后响应模型的一种简化形式,针对巴颜高勒站和三湖河口站平滩流量的滑动平均计算方法也可得到较高的精度.     

英国土壤侵蚀及治理的研究和启示

土壤是人类赖以生存的基本资源之一,土壤侵蚀导致土壤资源流失,土地退化和大量生态环境灾难问题产生。土壤侵蚀与其生态、环境影响被认为是阻碍人类可持续发展战略的问题而备受关注。本文结合英国土壤侵蚀与治理的研究,分析总结了该国近年来土壤侵蚀的概况、研究机构、侵蚀影响因素研究、侵蚀模型及侵蚀定量预报模型研究,和在措施上、决策上的侵蚀治理特点等,并与我国土壤侵蚀状况、土壤侵蚀研究进展、土壤侵蚀研究重点和趋势、土壤侵蚀治理工作等方面进行了异同分析,据此得出了启示,提出了参考建议。     

基于床面形态的泥沙输移模式及其在黄河下游的应用

冲积河流系统中,水流在不规则床面上产生的漩涡对泥沙悬浮效率影响很大.基于漩涡流的运动特征及床面形态控制数m,本文研究了水流阻力与床面形态运动之间的关系.同时,在Bagnold泥沙悬浮效率(η_(sl))概念的基础上,提出了床沙质输沙能力公式,对其中的η_(sl)C_*进行了深入研究,建立的η_(sl)C_*与1/m的关系,能够反映床面形态由低能态到高能态区的发展过程.研究提出的输沙公式,经黄河下游调水调沙试验等实测资料验证表明,计算结果与实测值特别是相对平衡条件下的实测值吻合较好.在输沙能力公式研究中引入反映床面形态控制参数是一种新的尝试,该方法在研究中显示出较大的发展潜力.     

黄河下游平滩流量的估算方法

在以往关于平滩流量研究的基础上,建立了黄河下游沿程主要测站平滩流量的估算方法,即在已知小浪底、黑石关、小董3站设计水沙条件的情况下,首先根据设计沿程引水量得到下游沿程各站的汛期水量,然后计算沿程各站的汛期输沙量,进而利用滑动平均法或滞后响应模型计算下游沿程各站的平滩流量。该方法简单实用,计算结果与数学模型计算结果基本一致。