检索结果-内蒙古大学图书馆

地理学报 2023年第11期78卷 2735-2749页

作者：沈逸吴保生王彦君覃超郑珊清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学水利部水圈科学重点实验室北京100084 清华大学水利水电工程系北京100084 长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室武汉430010 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

1999年小浪底水库投入运用以来,黄河下游河道发生持续冲刷,其时空变化过程复杂。基于滞后响应模型单步模式推导得到了黄河下游累计冲淤量的计算公式,2000—2020年计算值与实测值之间的决定系数R2达0.99。当前,黄河下游处于持续冲刷之中... 详细信息

1999年小浪底水库投入运用以来,黄河下游河道发生持续冲刷,其时空变化过程复杂。基于滞后响应模型单步模式推导得到了黄河下游累计冲淤量的计算公式,2000—2020年计算值与实测值之间的决定系数R2达0.99。当前,黄河下游处于持续冲刷之中,冲刷速度逐渐变慢,当前时段的平衡值与计算值的差异减小,河床冲刷正在逐渐趋向于平衡。基于悬移质泥沙不平衡输沙方程得到了黄河下游主槽单位河长累计冲刷量空间分布的计算公式,2003—2015年计算值与实测值之间的决定系数R2在0.98~0.99之间,相对误差多年平均值为6.2%。结果表明,在当前黄河下游来沙减少,河道发生持续冲刷的背景下,就多年平均情况而言,累计淤积量调整完成一半所需的时间约为3.0 a,完成95%所需的时间约为13.0 a;且随着冲刷的持续发展,黄河下游累计冲刷量的空间分布在逐渐趋于均匀。本文的结果可为分析黄河下游复杂时空变化过程提供参考。

关键词：黄河下游河床冲淤滞后响应模型不平衡输沙方程

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三峡水库泥沙淤积滞后响应规律

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工程科学与技术 2021年第5期53卷 81-88页

作者：张为李昕任金秋武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

滞后性是河流系统自动调整的重要特征之一,以往对于三峡水库泥沙淤积滞后响应规律的研究相对较少。本文采用实测资料分析与滞后响应模型等理论模型研究相结合的方法研究三峡水库泥沙淤积响应规律。首先,统计三峡水库蓄水以来水沙条件及... 详细信息

滞后性是河流系统自动调整的重要特征之一,以往对于三峡水库泥沙淤积滞后响应规律的研究相对较少。本文采用实测资料分析与滞后响应模型等理论模型研究相结合的方法研究三峡水库泥沙淤积响应规律。首先,统计三峡水库蓄水以来水沙条件及泥沙淤积特性变化,分析梯级水库蓄水对三峡水库水沙条件及库区泥沙淤积的影响,在此基础之上,通过考虑入库流量、含沙量、泥沙中数粒径以及坝前水位优化已有的库区泥沙淤积滞后响应模型。从已有的及优化后的模型模拟结果可以看出:1)优化后的泥沙淤积滞后响应模型能够更好地模拟梯级水库蓄水后三峡水库泥沙淤积的过程;2)梯级水库蓄水后,三峡水库来水来沙变幅减小,来沙更加集中在汛期,河道调整速率加剧,河道调整的时间尺度有所缩短,表现为三峡水库泥沙淤积滞后响应年限从前期4 a缩短到前期3 a;3)梯级水库蓄水后,入库含沙量对于库区泥沙淤积过程的影响权重有所增加,对入库流量及坝前水位对库区泥沙淤积过程的影响权重降低。三峡水库泥沙淤积过程存在滞后性,本文采用优化后的三峡水库泥沙淤积滞后响应模型分析得到梯级水库蓄水后,三峡水库入库来沙更加集中在汛期,三峡水库泥沙淤积滞后响应年限缩短,入库含沙量对于库区泥沙淤积的影响占比增加。

关键词：三峡水库滞后响应模型泥沙淤积

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黄河下游主槽断面形态对水沙变化响应过程的模拟

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地理学报 2020年第7期75卷 1494-1511页

作者：王彦君吴保生钟德钰清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室武汉430010

准确把握环境变化下前期水沙条件对当前河床形态调整的影响,建立非平衡态河床形态调整的模拟方法,对深化河床非平衡调整过程的认识至关重要。基于黄河下游花园口—利津河段1965—2015年的水沙和沿程82个大断面数据,首先统计分析了不同... 详细信息

准确把握环境变化下前期水沙条件对当前河床形态调整的影响,建立非平衡态河床形态调整的模拟方法,对深化河床非平衡调整过程的认识至关重要。基于黄河下游花园口—利津河段1965—2015年的水沙和沿程82个大断面数据,首先统计分析了不同河段主槽断面形态参数(面积、河宽、水深和河相系数)的调整过程及其对水沙变化的响应规律;进而以水沙因子作为主槽断面形态调整的主控因素,采用滞后响应模型的多步递推模式,建立了其对前期水沙条件变化的滞后响应模型。结果表明,各河段面积、河宽和水深经历了减小—增加—减小—增加的变化过程,并且其与4 a滑动平均流量和含沙量之间分别呈正相关和负相关;而河相系数孙口以上段整体减小,孙口以下段呈增加—减小—增加—减小的变化过程,除花高段1965—1999年外,其与流量呈负相关,与含沙量呈正相关。滞后响应模型在黄河下游主槽断面形态对前期水沙条件响应过程的应用表明,各参数模型计算值与实测值符合程度均较高,模型能够很好地模拟主槽断面形态对水沙变化的响应调整过程,模型计算结果显示主槽断面形态调整受当年在内的前8 a水沙条件的累积影响,当年和前7 a水沙条件对当前断面形态的影响权重分别约为30%和70%。本文模型有助于深化前期水沙条件对当前河床形态调整影响机理的认识,并为未来不同水沙情形下主槽断面形态的预测提供了有效计算方法。

关键词：黄河下游水沙变化主槽断面形态滞后响应模型

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黄河入海口亚三角洲演变与下游河道关系探究

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中国农村水利水电 2021年第10期 97-104页

作者：尤延锋王奕童王远见许月萍郭玉雪浙江大学建筑工程学院水利工程学系杭州310058 黄河水利科学研究院郑州450003

依据黄河下游沿程河道、入海口的淤积变化情况资料,通过卫星遥感数据进行海岸线提取,并基于统计学原理和遥感影像,分析了近40年黄河下游河道变化与三角洲变化之间的相互关系;利用灰狼算法求解河道的滞后响应模型,探索了黄河水沙变化下... 详细信息

依据黄河下游沿程河道、入海口的淤积变化情况资料,通过卫星遥感数据进行海岸线提取,并基于统计学原理和遥感影像,分析了近40年黄河下游河道变化与三角洲变化之间的相互关系;利用灰狼算法求解河道的滞后响应模型,探索了黄河水沙变化下黄河下游河道的演变以及黄河入海口的淤积变化,模型表明,随着河道改道发生后,西河口断面比降将逐年下降,最终值为0.145。

关键词：黄河下游水沙关系黄河三角洲滞后响应模型河道淤积

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河流泥沙水文学模型边界条件参数化方法探讨

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水利学报 2020年第2期51卷 193-200页

作者：申红彬吴保生华北水利水电大学河南郑州450045 北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

针对河流泥沙水文学模型,在对基础方程(考虑上站来水含沙量的幂律函数公式)基本内涵(不平衡输沙理念、相对空间概念及自动调整作用)综合分析的基础上,从河道边界条件(河段长度、宽度、比降等)参数化角度出发,提出根据河道边界条件确定... 详细信息

针对河流泥沙水文学模型,在对基础方程(考虑上站来水含沙量的幂律函数公式)基本内涵(不平衡输沙理念、相对空间概念及自动调整作用)综合分析的基础上,从河道边界条件(河段长度、宽度、比降等)参数化角度出发,提出根据河道边界条件确定模型参数的方法。边界条件参数化方法途径主要包括:统计分析方法与理论比较途径。其中,统计分析方法宜先对同一河段选用同一进口断面,分别选取下游不同距离出口断面,通过实测资料统计回归,研究参数随距离的变化规律;理论比较途径主要基于对水文学、水动力学模型方程的理论比较分析,探求参数的计算方法。从断面质点系统跟踪角度来看,河流泥沙水文学与水动力学模型关于空间变化的基础方程,经过空—时变量变换均可表示为关于时间变化的滞后响应模型方程形式,两者区别在于对描述系统水沙组合的特征变量选择不同。河流泥沙水文学模型边界条件参数化最终结果转化为了水沙质点系统的调整时间与泥沙沉降时间,这从另一角度提供了对河流泥沙水文学模型方程物理意义的理解。

关键词：河流泥沙水文学模型边界条件参数化空—时变换滞后响应模型

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潮汐式调度对三峡库区泥沙和磷的输移影响机理及数值模拟研究

潮汐式调度对三峡库区泥沙和磷的输移影响机理及数值模拟研究

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作者：唐小娅重庆交通大学

学位级别：博士

三峡水库蓄水运行使得库区水动力条件发生了较大改变,库区流速减缓,水流挟沙力降低,泥沙落淤,磷伴随泥沙在库区沉积,支流磷营养盐富集,导致库区水体富营养化和支流水华频发。水动力条件改变是导致三峡库区水体富营养化和支流水华频发的... 详细信息

三峡水库蓄水运行使得库区水动力条件发生了较大改变,库区流速减缓,水流挟沙力降低,泥沙落淤,磷伴随泥沙在库区沉积,支流磷营养盐富集,导致库区水体富营养化和支流水华频发。水动力条件改变是导致三峡库区水体富营养化和支流水华频发的关键因素,如何通过改善库区水动力条件减缓库区泥沙淤积和总磷(TP)滞留是当前三峡水库泥沙和水环境研究急需解决的重要问题。然而,通过优化三峡水库坝前水位调度,改善库区水动力条件,调控支流乃至整个库区的泥沙通量、TP通量和TP滞留率的研究还不够充分。此外,水库泥沙淤积一般滞后于坝前水位和上游来水来沙的变化,而三峡水库泥沙淤积研究通常忽略了河床冲淤演变过程中普遍存在的这种滞后现象。鉴此,为寻求三峡库区泥沙淤积对坝前水位调度的滞后响应规律,以及坝前调度对库区典型支流乃至全库区泥沙和磷输移过程的影响机制,本文建立了考虑上游来沙和坝前水位调度双重影响的水库泥沙淤积滞后响应模型,并利用模型探究了三峡水库汛期泥沙淤积对坝前水位调度的滞后响应规律;基于三峡水库2008–2017年实测的水质资料,详细分析了三峡水库TP通量变化特征及滞留效应;采用EFDC环境流体动力学模型,构建了三峡库区典型支流香溪河库湾三维水动力和水质模型,利用三维模型探究了“潮汐式”调度累计潮汐涨幅、水位变幅、起调时间等关键因素对香溪河库湾TP通量、滞留率等的影响机制;同时考虑区间支流来沙和TP输入,构建了三峡水库全库区一维泥沙和水质模型,以此开展减缓三峡水库全库区泥沙淤积和TP滞留的“潮汐式”调度研究。得到的主要研究结论总结如下:(1)基于上游来沙和坝前水位调度对水库泥沙淤积的双重影响,提出了沙量加权平均坝前水位的计算公式,考虑滞后影响,建立了水库泥沙淤积量与沙量加权平均坝前水位的滞后响应模型。利用该模型揭示了三峡水库汛期泥沙淤积对坝前水位的滞后响应规律。研究表明,三峡水库汛期泥沙累计淤积与5年线性叠加坝前水位之间具有较好的相关关系,表明汛期泥沙淤积不仅与当年上游来沙和坝前水位运行有关,也与前面连续4年的来沙和坝前水位调度有关。(2)分时段建立了三峡水库TP通量与泥沙通量的统计模型,发现三峡水库TP通量和泥沙通量具有较好的相关性。不考虑区间支流TP输入,2008–2012年,三峡水库TP年均入库通量为8.37万t,年均滞留率为49.65%;2013–2017年,TP年均入库通量和年均滞留率明显减小,分别为4.91万t和8.81%,上游梯级水库拦沙、流域磷污染治理等因素使得入库TP通量减少约41.3%。(3)构建了三峡水库典型支流香溪河库湾三维水动力和水质模型,利用三维模型开展了基于三峡潮汐调度的香溪河库湾磷营养盐输移过程模拟。研究发现,潮汐调度水位变幅对香溪河库湾磷输运的影响较起调时间更为明显,且潮汐调度具有明显的时效性。潮汐调度水位变幅并非越大越优,水位变幅应根据水库实际调度情况,以及潮汐调度后渴望实现的效果而综合考虑设定。(4)潮汐调度水位变幅对香溪河库湾TP通量的影响由库湾下游至上游逐渐减小。为尽可能减小库湾TP的滞留,潮汐调度设计应遵循一定的原则,即潮汐调度水位变幅较大时,可适当延后起调时间,水位变幅较小时,可适当提前起调时间。(5)同时考虑区间支流来沙和TP输入,建立了包含三峡干流朱沱至坝前河段(约760km)和嘉陵江、乌江、小江、汤溪河、梅溪河、大宁河、香溪河等56条区间支流的全库区一维泥沙和水质模型。通过一维模型计算得到,三峡水库2015–2017年总入库沙量为14239.11万t,长江、嘉陵江、乌江和区间小支流入库沙量分别为8440.16万t、1595.81万t、543.16万t和3659.98万t,占总入库沙量的百分比分别为59.27%,11.21%,3.81%和25.70%。三峡水库2015–2017年总入库TP通量为12.546万t,长江、嘉陵江、乌江和区间小支流入库TP通量分别为8.275万t、1.256万t、2.183万t和0.832万t,占总入库TP通量的百分比分别为65.96%,10.01%,17.40%和6.63%。(6)基于三峡全库区一维泥沙和水质模型,开展了基于三峡水库潮汐式调度的全库区泥沙和磷输移过程模拟。研究表明,潮汐调度可减缓库区泥沙淤积和TP滞留。潮汐调度使得三峡水库2015–2017年出库沙量较实际调度增加约17.13%,淤积量减少约3%,排沙比增加约1%～3%。出库TP通量较实际调度增加约3.39%,滞留量减少约13.77%,滞留率降低约2%～4%。在遵循潮汐调度基本特性的前提下,相对较大的潮汐累计涨幅和水位日变幅更有利于提高三峡水库的排沙效果和减少TP在库区的滞留。研究成果可为后续三峡水库的优化调度和水污染控制提供新的思路。

关键词：三峡水库泥沙淤积滞后响应模型 TP滞留 “潮汐式”调度

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三门峡水库“318”控制运用对潼关高程变化的影响

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泥沙研究 2020年第3期45卷 38-45页

作者：杨光彬吴保生章若茵尚红霞清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 黄河水利科学研究院河南郑州450003

基于实测资料分析了三门峡水库自2003年采用"318"控制运用以来,入库水沙条件、运用水位及潼关高程的变化特点,发现"318"控制运用以来的年入库水量有所回升,但入库沙量和含沙量大幅减少;水库运用水位除2003年外,平... 详细信息

基于实测资料分析了三门峡水库自2003年采用"318"控制运用以来,入库水沙条件、运用水位及潼关高程的变化特点,发现"318"控制运用以来的年入库水量有所回升,但入库沙量和含沙量大幅减少;水库运用水位除2003年外,平均运用水位存在逐渐抬升的现象;潼关高程从2002年汛末的328. 78 m降低到2012年的最低值327. 38 m,之后又逐渐回升至2016年汛后的327. 94 m,具有先降低、后升高的特点。建立了潼关高程与前期5年入库水沙条件和运用水位的滞后响应计算公式,可以用来定量估算不同汛期水沙条件及运用水位变化对潼关高程的影响。资料分析与计算结果表明,2003年"318"控制运用以来潼关高程的降低,主要与汛期水量增加及含沙量减小有关。

关键词：潼关高程 “318”控制运用水沙条件运用水位滞后响应模型

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黄河下游河道河口演变特征研究

黄河下游河道河口演变特征研究

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作者：尤延锋浙江大学

学位级别：硕士

现行黄河三角洲是于1855年铜瓦厢决口夺大清河改由利津入渤海而形成,多年来黄河入海口河道发生了多次改道,黄河入海口也发生变迁。近年来最近一次入海变迁是1976年5月由刁口河改道清水沟,又于1996年在清八人工出汊使得入海口向北摆动。... 详细信息

现行黄河三角洲是于1855年铜瓦厢决口夺大清河改由利津入渤海而形成,多年来黄河入海口河道发生了多次改道,黄河入海口也发生变迁。近年来最近一次入海变迁是1976年5月由刁口河改道清水沟,又于1996年在清八人工出汊使得入海口向北摆动。黄河河口的演变主要取决于黄河下游河道改道与否,而对下游河道河口的冲淤特征研究将对人们研究下游河道提供帮助。本文以黄河下游河道以及黄河河口三角洲为研究对象,收集了黄河下游水文站1950-2012年水沙时间序列、Landsat遥感卫星数据以及河道断面淤积资料。利用小波分析方法分解水沙时间序列,对黄河下游的水沙变化进行了分析。通过卫星遥感数据提取了黄河河口河道的三角洲面积和河长,并用提取得到的数据结合灰狼优化算法求解河道的滞后响应模型;通过Copula函数构建了三种未来不同水沙情景,结合滞后响应模型,对未来的河道演变特征进行了深入探究。以下为本论文取得的主要成果:(1)黄河下游花园口和利津断面的径流量和输沙量整体呈现下降趋势,但是两者并不完全同步;花园口径流量的变化主周期为22a,而输沙量的变化主周期为30a;利津站径流量的变化著周期为22a,输沙量变化的主周期为22a。(2)利用Landsat遥感卫星数据提取黄河河口的三角洲冲淤面积和河长数据,黄河河口的冲淤面积与河长的发育存在一定的相关关系。(3)利用灰狼优化算法求解了利津站3000m3/s水位和利津以下河道单位河长累积淤积量的滞后响应模型,NSE分别为0.902和0.907,结果表明采用灰狼优化算法求解得到的滞后响应模型模拟效果较好,可以作为黄河下游河道特征量模型。(4)根据黄河下游的水沙变化特征,选用Gamma分布作为边缘分布函数,Frank Copula函数作为联合分布函数模拟了三种不同水沙情景的径流量和输沙量序列。(5)三种不同的水沙情景得到三组不同的冲淤特征量计算结果;由利津站水位求解得出的西河口比降在利津站水位达到最低点后基本保持不变,且三种水沙情景下能够达到的最低点各不相同。此时河长延伸,河床因淤积而不断抬高,利津站3000m3/s水位也不断抬高,防洪风险加剧。可以将利津站3000m3/s水位和西河口比降指标联合考虑,作为河道防洪风险的调控指标。

关键词：黄河下游河道黄河三角洲滞后响应模型灰狼优化算法随机模拟

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黄河内蒙古段泥沙淤积过程模拟

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人民黄河 2019年第6期41卷 10-13页

作者：张启照申红彬李新杰郑州财经学院土木工程学院河南郑州450000 华北水利水电大学水利学院河南郑州450045 黄河水利科学研究院河南郑州450003

根据内蒙古河段近年来水来沙资料,采用沙量平衡法对河道淤积情况进行了计算。结果表明:受不利水沙变化影响,内蒙古河段1960-2010年泥沙淤积总体呈增长趋势,1986年前增长缓慢,1986年后急剧增长。利用以河床累计淤积量为特征变量的河床滞... 详细信息

根据内蒙古河段近年来水来沙资料,采用沙量平衡法对河道淤积情况进行了计算。结果表明:受不利水沙变化影响,内蒙古河段1960-2010年泥沙淤积总体呈增长趋势,1986年前增长缓慢,1986年后急剧增长。利用以河床累计淤积量为特征变量的河床滞后响应模型,分别采用单步解析与多步递推模式对内蒙古河段淤积情况进行了模拟,结果表明两种模式的计算值与实测值均基本吻合,确定性系数分别为0.993、0.957。

关键词：滞后响应模型淤积模拟泥沙内蒙古河段黄河

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黄河小北干流汛期和非汛期冲淤过程模拟

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地理学报 2018年第5期73卷 880-892页

作者：邵文伟吴保生王彦君章若茵清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

滞后性是河流系统自动调整的重要特征之一。根据河道演变的滞后响应机制,在考虑上游来水来沙和下游侵蚀基准面(潼关高程)共同影响的基础上,建立了能够模拟河道汛期和非汛期冲淤过程的滞后响应模型,并采用黄河小北干流1960-2015年的冲淤... 详细信息

滞后性是河流系统自动调整的重要特征之一。根据河道演变的滞后响应机制,在考虑上游来水来沙和下游侵蚀基准面(潼关高程)共同影响的基础上,建立了能够模拟河道汛期和非汛期冲淤过程的滞后响应模型,并采用黄河小北干流1960-2015年的冲淤资料进行参数率定(1960-2001年)和模型验证(2002-2015年)。结果表明该模型能较好地模拟小北干流汛期和非汛期的冲淤过程。汛期和非汛期累计冲淤量的模拟效果优于单个冲淤量;累计冲淤量和单个冲淤量的模拟效果汛期要优于非汛期。三门峡水库修建后,1960-2015年间小北干流汛期和非汛期的冲淤过程表现出时段差异。根据建立的滞后响应模型,本文分析了来水来沙和潼关高程对小北干流汛期和非汛期各个特征时段冲淤的贡献率,汛期和非汛期的第一时段(1960-1970年,1960-1968年)主要受到潼关高程的影响,但是后续时段主要受到来水来沙的影响。

关键词：小北干流冲淤潼关高程滞后响应模型汛期和非汛期

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