流域产流产沙BP网络预报模型的初步研究

运用BP神经网络模型的基本原理,以流域降水条件为基本因子,建立了流域产流产沙BP网络预报模型.该模型能用于定量分析流域人类活动因素对流域产流产沙的影响.西汉水、大通江、香溪河流域资料验证表明,模型基本合理、可靠.     

挟沙水流紊动特征的小波分析研究

采用三阶Db3小波函数对挟沙水流脉动流速进行消噪,小波分析较好的时频特性能有效地消除原始信号的高频噪声。将消噪后的脉动流速用不同尺度的小波进行分解,较大尺度下的小波分解刻划信号的总体趋势和形状,体现湍流的相干结构;而较小尺度下的分解则反映信号变化较快的高频部分,反映湍流的小尺度旋涡的各向同性的无序紊动特性。     

坡面土壤侵蚀公式的建立及其在流域产沙计算中的应用

分析了坡面土壤颗粒的受力情况,认为坡面土壤颗粒的运动与其所受的有效切应力有关,从而推导出坡面土壤侵蚀量计算公式,建立了流域产沙模型。公式的推导具有较强的泥沙运动力学基础,反映了影响流域产沙的主要因素。模型参数少,应用方便,既可计算一次洪水产沙量,又可计算年产沙量。在陕北裴家峁流域上应用,结果令人满意。     

澜沧江-湄公河流域产输沙和水库拦沙研究存在问题分析

澜沧江-湄公河是中国与东南亚地区重要的跨境河流,其泥沙问题涉及流域内各国的生态、农业、渔业、航运、海岸侵蚀等诸多领域,近年来下游输沙量持续减少,受到广泛关注。综述了澜沧江-湄公河泥沙研究的争论焦点,包括全流域主产沙区的位置,湄公河干流水文站点间实测输沙量异常变化关系以及人类活动对泥沙过程的影响。系统梳理了现有研究中存在的主要问题,包括下湄公河泥沙观测数据质量不高、全流域总输沙量1.60亿t/a的数据基础存疑、水文模拟的时空分辨率不足、未考虑土地利用变化的影响和悬移质之外的泥沙研究不充分等,在此基础上提出了进一步研究建议。     

澜沧江-湄公河流域产输沙和水库拦沙研究存在问题分析

澜沧江-湄公河是中国与东南亚地区重要的跨境河流，其泥沙问题涉及流域内各国的生态、农业、渔业、航运、海岸侵蚀等诸多领域，近年来下游输沙量持续减少，受到广泛关注。综述了澜沧江-湄公河泥沙研究的争论焦点，包括全流域主产沙区的位置，湄公河干流水文站点间实测输沙量异常变化关系以及人类活动对泥沙过程的影响。系统梳理了现有研究中存在的主要问题，包括下湄公河泥沙观测数据质量不高、全流域总输沙量1.60亿t/a的数据基础存疑、水文模拟的时空分辨率不足、未考虑土地利用变化的影响和悬移质之外的泥沙研究不充分等，在此基础上提出了进一步研究建议。     

泥沙影响流速分布规律的试验研究

挟沙水流中泥沙颗粒的存在将影响水流的紊动结构,并进一步影响水流流速分布。采用超声流速仪MicroADV测量挟沙水流的时均流速沿垂线分布,分析了在不同水力条件、不同泥沙条件(包括泥沙浓度及颗粒粒径)下泥沙与水流相互作用对流速沿垂线分布的影响,在此基础上,考虑到现有流速分布公式在实际河道水流流速沿垂线分布中的应用,提出新的指数型流速分布公式形式;并根据实验资料,初步检验了该公式的精度,同时分析了指数型流速公式中系数k和指数m随泥沙浓度s、粒径d以及水力条件的变化规律。结果表明:系数k随泥沙浓度的增加而增大,同时水力条件以及泥沙颗粒粒径同样也影响着k的变化;而指数m随粒径d的增大而减小,随泥沙浓度s的增加而增大。     

关于泥沙运动基本概率的研究

明渠挟沙水流运动具有两重性,既有确定性的一面,也有随机性的一面。分析了明渠水流运动、床面泥沙颗粒分布和水流中运动泥沙的随机性及其表达方式,指出泥沙运动是由静止、滚动、跃移和悬移４种状态组成,每种状态之间是不断转化的,可由６个转移概率来描述,并可进一步简化为由４个基本概率来表达,从理论上推导得到了泥沙运动基本概率计算方法;并采用实测资料进行了验证。这一研究成果在理论上和生产实际中都具有重要的意义。     

从水流挟沙力和河槽形态规律分析黄河调水调沙

在分析水流挟沙力和河槽水力形态规律的基础上，研究调节流量、含沙量和泥沙组成的优化组合，解决河道输沙减淤和河槽相对稳定问题，提出调水调沙方向。达到合理利用水资源和河道减淤与治理相结合的目的．     

岷,沱江流域水库群拦沙分析及计算

岷江发源于岷山南麓,干流全长约735km,流域面积约13.59万km~2(其中大渡河7.77万km~2,青衣江1.29万km~2)。岷江上游较场坝处为地震区,1933年地震山崩形成大、小海子天然水库;干流建有映秀湾电站水库一座;支流渔子溪建有梯级电站;岷江流经灌县后分内     

黄土地区小流域产沙概念性模拟研究

把流域产沙概化为坡面产沙和沟道产沙两种机制。根据坡面产沙机制特点和物理概念,提出了坡面产沙等于坡面水流挟沙能力与坡面土壤抗侵蚀能力之差的概念性模拟。把拜格诺的河道水流悬移质泥沙公式简化为简单概念的沟道产沙公式。经在黄土高原第一副区8个小流域的产沙模拟检验,初步证明,提出的模型概念合理,模拟效果好,适合于黄土高原第一副区小流域的产沙计算。     

浅谈沉积物重力流分类与深水沉积模式

从浊流理论创立到现在的60余年时间里,深水沉积学研究已经取得了长足进展.但由于水下过程的复杂性,对沉积物重力流及沉积模式的认识存在颇多分歧.本文在对深水沉积研究历史与进展进行回顾与总结的基础上,对重力流各种分类方案及相应沉积模式进行了对比分析,认为:①人们对深水沉积的认识经历了一个螺旋式上升旋回;Bouma序列成因存在多种解释;砂质碎屑流概念是对Bouma序列、扇模式的发展.②沉积物重力流分类必须遵循流变学和沉积物搬运机制的重力流分类方法.③Shanmugam新近建立的碎屑流主导斜坡模式解决了斜坡区的砂体成因分布问题(原来认为此处“过路不停”无砂质沉积).④地震沉积学的发展与应用必将促进人们对深水沉积的认识,从而建立更合理的深水沉积模式.     

多沙河流平面二维泥沙数学模型研究

针对冲积河流河床演变速度快、边界调整幅度大的特点,采用积分方法数值求解水流泥沙基本方程,建立了适合于多沙河流泥沙及河床演变规律的二维数学模型,在数值方法方面考虑了物质守恒性及对多变边界的适应性,采用了比较简单的动边界处理模式。通过工程实例的计算验证,证实了模型所采用的基本方法是合理的,模型有较强的河床边界适应能力,可用以解决有关多沙河流河床演变预测及浑水洪水预报的有关问题。     

水流紊动对泥沙絮凝的影响

主要研究水流紊动对泥沙絮凝的影响。认为水处理方面的絮凝动力学理论可用于研究泥沙絮凝问题。根据试验实测资料及国外有关试验结果研究表明,在紊动状态下,泥沙絮凝存在两个阶段,每个阶段中紊动对泥沙絮凝的影响也有所不同。     

珠江流域主要河流泥沙变化分析

选用珠江流域主要河流的58个泥沙站1956～2000年连续观测的泥沙资料,按河流水系分不同的区域对主要河流含沙量和河流输沙量的时空分布规律进行分析研究。结果表明:大多数河流的含沙量较小,由于径流量大,输沙量较大;含沙量在区域上的分布呈西部大于东部、西南部大于西北部,东南部与东北部差别不大的特征;主要河流西江、北江、东江含沙量沿程变化呈现从上游往下游递减的规律;产沙量最大的区域是南盘江和北盘江,西江上游区域是流域泥沙的主要来源;汛期输沙量占全年的90%以上。虽然各区域不同时期输沙量有所增减,但全流域输沙总量较稳定;西江上游红水河和东江水利工程的兴建对河流泥沙的拦蓄明显,造成下游河段的含沙量明显减小。     

基于EMD的云南东川蒋家沟泥石流年输沙量多时间尺度分析

基于经验模态分解(EMD)方法,对云南东川蒋家沟泥石流1965年至2004年40年的年输沙量时间序列进行多时间尺度分析,该时间序列分解成3个本征模函数(IMF)分量和趋势项(Res)分量。分析表明：蒋家沟泥石流的年输沙量存在多尺度的周期性波动,分别是2~4 a、6~10 a和17~21 a的准周期。通过对各IMF分量和Res趋势项分析发现,自1985年之后,波动的振幅开始变大,表明蒋家沟泥石流的年输沙量变化很大。降雨对蒋家沟泥石流的年输沙量及周期性波动有一定程度的影响。人类活动改变环境的同时,也为蒋家沟泥石流提供固体物质来源,这使得蒋家沟泥石流的年输沙量周期性波动变得更加复杂。     

Coupled Model of Two-phase Debris Flow, Sediment Transport and Morphological Evolution

The volume fraction of the solid and liquid phase of debris flows,which evolves simultaneously across terrains,largely determines the dynamic property of debris flows. The entrainment process significantly influences the amplitude of the volume fraction. In this paper,we present a depth-averaged two-phase debris-flow model describing the simultaneous evolution of the phase velocity and depth,the solid and fluid volume fractions and the bed morphological evolution. The model employs the Mohr–Coulomb plasticity for the solid stress,and the fluid stress is modeled as a Newtonian viscous stress. The interfacial momentum transfer includes viscous drag and buoyancy. A new extended entrainment rate formula that satisfies the boundary momentum jump condition(Iverson and Ouyang,2015) is presented. In this formula,the basal traction stress is a function of the solid volume fraction and can take advantage of both the Coulomb and velocity-dependent friction models. A finite volume method using Roe's Riemann approximation is suggested to solve the equations. Three computational cases are conducted and compared with experiments or previous results. The results show that the current computational model and framework are robust and suitable for capturing the characteristics of debris flows.