河道洪水演进数值模拟及其在GIS平台上的可视化

针对公共安全应急平台中灾害预测预警和应急处置的快速反应需求,建立了基于圣维南方程的河道洪水演进的水动力学模型。采用库朗格式的特征线方法对基本方程进行数值求解,得出水位和流量沿河道的时空变化关系,在此基础上进一步研究了基于GIS的洪水演进可视化方法。最后,通过天然河道模拟实例验证了所建模型的可靠性和实用性。     

珠江口咸潮入侵分析与经验模型——以磨刀门水道为例

收集了2004-2006年珠江口磨刀门水道咸潮发生时测站(1~7)逐日定时观测的的含氯度、水位与流量数据,分析了各监测站含氯度与水位的日变化与年变化,导出了咸潮演变各过程中,含氯度与径流、潮流、河口地形等的关系式,建立了珠江口地区磨刀门水道咸潮入侵的经验模型。据此,模拟了2006年1月12日的磨刀门地区的咸潮入侵态势,经过和沿途各观测点验证发现与实测数据非常吻合。以含氯度等于250mg/L(饮用水的含氯度最大值)的点作为咸潮入侵的最远点,用简化修改后的盐度模拟模型计算了磨刀门咸潮入侵最大距离,并根据2006年1月12~20日的河口含氯度与最近的上游天河站的径流量实测数据计算出相应的咸潮入侵最大距离。研究表明,在河流枯水期(珠江河口通常是12月至翌年3月),只要获得当天河口的含氯度和上游测站的径流量数据,就能利用此经验模型估算出河流各点的含氯度,作出盐度模拟图,并估算出相应的咸潮入侵最大距离。     

环状河网水质模型在水污染控制规划中的应用

结合一维圣维南方程及CSTR水质概念模型的机理,开发了平原环状河网非稳态水质模型,并用于温州市温瑞塘河水污染控制规划的编制中。模型由水文子模型和水质子模型两部分构成,描述了水体中COD、氨氮和DO浓度随时间、空间的动态变化。利用新开发的模型,采用试错法,估算了河网的水环境容量,并以此为基础确定了远、近期污染物排放控制目标;通过研究水质恢复的滞后性,提出可以采取引水冲污、人工曝气复氧等非常规措施来改善河网水质;并且利用情景分析方法,分别设定不同流量与不同开闸方式相组合的9种冲污情景,定量化探讨了引水冲污方案;根据曝气复氧对河网水质改善的作用特征,筛选出需要曝气复氧的重点河段和次重点河段。     

面向地学过程的源发型洪水演进仿真技术

洪水演进仿真环境的绘制包括三维地形建模和地形地貌实时绘制,源发型洪水演进动态仿真技术的关键是流域河道边界自搜索模型的建立。采用广度优先搜索和河道自适应控制为主体算法,以Visu-al C 6.0为开发平台、OpenGL为图形编程接口,并以湖域水位上涨过程为例,开发了基于三维地形景观的源发型洪水演进仿真系统。动态过程仿真实验逼真地模拟了湖水水位抬升过程中湖盆内水位上涨和湖盆出口处湖水溢出的过程及湖水溢出湖盆出口后沿河道由高向低的流向。     

The morphology and geomorphic evolution of a large chain-of-ponds river system

Rivers with discontinuous watercourses are part of the spectrum of river diversity. Chain-of-ponds types contain irregularly spaced, steep-sided ponds that are separated by preferential flow paths on swampy valley fill. They often contain endangered ecological communities and are receiving greater attention for conservation and restoration. Very little is known about how these river types form, how they have evolved and how they function. Here we present the Late-Quaternary evolution of one of the last remaining large-scale chain-of-ponds systems in Australia, the Mulwaree Ponds. The chain-of-ponds was fully formed by 4.5 ka, with the position and alignment of the ponds being related to the position of pools of a palaeo-river that is up to 100 ka old. Contemporary hydrogeomorphic processes are insufficient to create the ponds, but sufficient to maintain and keep them open. The phases of evolution for this chain-of-ponds system are synchronous with Late-Quaternary changes in fluvial activity documented for other rivers in southeastern Australia. The ponds at Mulwaree have significant preservation potential over thousands of years. In the current landscape they are rare forms, providing significant grounds for conservation and protection of their distinctive geodiversity. © 2020 John Wiley & Sons, Ltd.     

广西佛子冲铅锌矿田构造发育过程探讨

广西佛子冲铅锌矿田构造受博白—岑溪断裂带控制，早期形成的ＮＥ向构造以挤压为主，稍晚的ＮＮＥ向构造以水平剪切为主，兼具挤压特征。矿田成矿与地洼晚期的引张应力场有关。文章通过岩石组构、有限应变测量和节理的综合分析，厘定了多期、复杂的矿田构造发展史。     

珠江白鹅潭卡口河段地形演变及其影响

白鹅潭位于广州市区西部,是珠江广州段水最深、河面最阔之处,前、后航道及流溪河交汇的节点,其特殊的地理区位和自然条件对广州市城市发展起着至关重要的作用。文章首先探讨珠江白鹅潭段河段卡口的地质地貌特征,利用近代地图及遥感图等数据,分析白鹅潭的河道演变及冲淤变化。结果表明,白鹅潭卡口河段的控制性作用对珠江水位的稳定具有重要的影响,白鹅潭段河床演变总体特征为河道缩窄较为明显,而淤浅相对较缓,卡口河段束窄,势必影响上游洪水下泄和缩减下游纳潮量。因此为保护珠江和广州城市的安全,应遵从河道演变规律,保证珠江卡口段两岸有较开阔的空间,不应再束窄江面。     

塔里木河下游断流河道整治引发的生态问题与重建对策分析

长期断流导致塔里木河下游主河道发育受阻,自然生态系统萎缩。河道治理措施保障了主河道输水的顺畅和水文生态的完整性,实现了上下游补偿性生态大转移(生态回归),但却抑制了河道自然发生规律,改变了原生种繁殖更新环境,河道两侧自然生态过程受阻,可持续维持的生命带变窄,人类需借助外力才能实现生态修复。塔里木河下游断流区生态恢复重建需要尊重客观历史,依托区域原有植被自然发生规律,应选择以柽柳灌丛为主要恢复种类,辅助人工引水渠系设施建设、断根萌蘖、人工补植等辅助手段,逐步实现对退化生态系统修复。     

长江下荆江段分形学特征与河道演化

采用盒数维法对长江下荆江各不同时期河道岸线的分形学特征进行探讨。研究表明,下荆江河道岸线的盒数维介于1078~123之间,较黄河、海河、滦河等河流的维数要小,相当于黄河下游和长江下游平原区的维数,反映出下荆江河段是高成熟度的河段。这与长江中游地区的其他河段不相称,可能是由江汉-洞庭湖平原长期沉降所造成。河道裁弯之后,河道岸线由复杂变简单,分维数显著减少。裁弯取直事件发生在分维数值为119~123之间,即分维数可作为河道突变事件发生的一个预警参数。     

河道信息系统关键技术的研究

介绍了长江河道信息系统研制背景、系统主要功能，对断面计算、槽蓄量计算及分析过程可视化等关键技术问题进行了研究。