一、植物坝前上游段推移质泥沙的输移特性(论文文献综述)
曾奕[1](2021)在《黄土丘陵区侵蚀环境下的流域土壤有机碳动态变化及其影响机制》文中研究指明土壤侵蚀对土壤有机碳库的影响将会显着改变全球碳循环,系统研究土壤侵蚀过程中土壤有机碳的动态变化和收支对全球碳循环至关重要。然而,目前土壤侵蚀对碳循环的影响仍不明确。此外,在过去的几十年中,大范围的水土保持显着改变了土壤侵蚀过程,进一步影响了土壤有机碳的输移和沉积。目前关于侵蚀环境下的土壤有机碳动态变化及其对水土保持措施响应机制的研究仍然很少。本研究以黄土高原丘陵沟壑区沙堰沟小流域(0.69 km2)和岔巴沟流域(187 km2)为研究对象,使用沉积泥沙反演方法精确计算土壤侵蚀速率和泥沙沉积速率。在此基础上,开展野外监测采样与室内分析,结合地理信息技术、长期水文观测资料、同位素分析、复合指纹识别技术等方法手段,重构小流域尺度和流域尺度侵蚀历史;明确流域侵蚀泥沙和土壤有机碳的来源;分析流域侵蚀区和沉积区土壤有机碳的水平差异以及不同深度沉积泥沙有机碳的垂直差异;探讨流域内部土壤有机碳的沉积埋藏和分解特征;基于放射性碳同位素的二元混合模型分析流域土壤有机碳的组成;结合泥沙-有机碳收支方程量化流域不同侵蚀阶段的泥沙输移特征和土壤有机碳收支平衡;阐明侵蚀环境下的土壤有机碳再分布和组成对水土保持措施(淤地坝修建和植被恢复)的响应机制。主要结论如下:(1)确定了估算小流域尺度和流域尺度的泥沙淤积量和土壤侵蚀速率的合适方法。对于流域面积较小且流域内沉积泥沙和沟道基岩具有明显差异的小流域,高密度电阻率法能够准确识别沉积泥沙和河道基岩之间的界限,再结合现场调查获取坝地横截面形状等数据构建三维地形,可以估算小流域淤地坝泥沙淤积量及其对应的流域土壤侵蚀速率。对于流域面积大、淤地坝数量多且地形相似的流域,基于无人机的坝地面积-库容曲线拟合法可以模拟淤地坝泥沙沉积过程,并拟合坝地面积和泥沙淤积量之间的关系,从而估算流域尺度的泥沙沉积总量和流域土壤侵蚀速率。(2)探明了黄土丘陵区小流域退耕还林前后两个阶段的土壤有机碳来源和收支。从1969年到2015年,沙堰沟小流域土壤有机碳侵蚀总量为1085.8±170.1 t,其主要来源是农业活动区,贡献了土壤有机碳侵蚀总量的~68.5%,其次为植被恢复区,贡献了土壤有机碳侵蚀总量的~23.6%,最后为沟道,仅贡献了土壤有机碳侵蚀总量的~7.9%。淤地坝沉积区共埋藏土壤有机碳532.9 t,对应的土壤有机碳沉积速率为0.17 t·ha-1·yr-1。其中退耕还林前埋藏的土壤有机碳为409.1 t,对应的土壤有机碳沉积速率为0.20 t·ha-1·yr-1,退耕还林后埋藏的土壤有机碳为123.8 t,对应的土壤有机碳沉积速率为0.11 t·ha-1·yr-1。1969年到2015年沙堰沟小流域在土壤侵蚀过程中损失的土壤有机碳总量为552.9±170.1 t,约占土壤有机碳侵蚀总量的50%。其中退耕还林前土壤侵蚀过程中损失的土壤有机碳总量为389.2±127.8 t,对应的土壤有机碳损失速率为0.19±0.06 t·ha-1·yr-1。退耕还林后土壤侵蚀过程中损失的土壤有机碳总量为162.3±49.1 t,对应的土壤有机碳损失速率为0.14±0.04t·ha-1·yr-1。(3)明晰了黄土丘陵区小流域侵蚀源地、搬运过程和沉积区中土壤有机碳的组成和年龄。在沙堰沟小流域,农业活动区和植被恢复区的土壤有机碳主要由较年轻的生物源有机碳组成,而沟道则以较老的化石源有机碳为主。泥沙搬运过程中损失的土壤有机碳主要是生物源有机碳,包括现代生物源有机碳和预陈化生物源有机碳。这些相对年轻的生物源有机碳的分解可能是短时间尺度上的大气碳源,但对长期大气二氧化碳水平的影响较小。侵蚀的土壤有机碳被淤地坝拦截并发生沉积,其中约64%是化石源有机碳,导致沉积泥沙有机碳具有较老的放射性碳年龄(9349±2026年)。(4)阐明了水土保持措施对流域尺度土壤有机碳动态变化的影响。在岔巴沟流域,与粗放农业阶段(1959~1969年)相比,淤地坝修建阶段(1970~1999年)和植被恢复阶段(2000~2019年)的土壤侵蚀速率分别下降了31.5%和75.4%。植被恢复主要通过减少土壤有机碳的横向输移,减少侵蚀过程中土壤有机碳的分解,增加年净初级生产力(NPP)和土壤有机碳储量,产生显着的固碳协同效益。在淤地坝修建阶段和植被恢复阶段,被侵蚀搬运的土壤有机碳分别以2125±478 Mg C yr-1和1420±282 Mg C yr-1的速率埋藏在淤地坝前,这些沉积的土壤有机碳在几十年尺度内被有效保存。(5)量化了流域内沉积和输出的土壤有机碳组成,确定水土保持措施对不同组分土壤有机碳的调控机制。在淤地坝修建和植被恢复的协同作用下,岔巴沟流域土壤有机碳输出速率从第一阶段到第三阶段显着下降,并主要由预陈化生物源有机碳组成。而沉积区泥沙的放射性碳年龄约为5490±2249年,土壤有机碳中有52%是化石源有机碳,剩下的部分主要由现代生物源有机碳组成。化石源有机碳的重新埋藏不会影响碳循环,而现代生物源有机碳在沉积区的有效埋藏则构成了长期的陆地碳汇。如果没有这些水土保持措施,流域中的化石源有机碳会输移到大型河流系统中,在长距离搬运过程中发生氧化,成为地质时间尺度上大气碳库的重要碳源。淤地坝修建和植被恢复等水土保持措施有效地减少了流域生物有机碳和化石有机碳的输出,对大气二氧化碳水平的调节有积极作用。本文分析了泥沙和土壤有机碳在不同流域尺度的侵蚀、沉积和输出特征,阐明了侵蚀环境下的流域土壤有机碳动态变化及其影响机制,为进一步认识土壤侵蚀的环境效应提供理论依据,对理解土壤侵蚀相关的碳汇/碳源问题具有重要意义,同时为黄土高原进一步的生态恢复和水土保持工作提供理论支撑。
李佳佳[2](2021)在《基于MIKE21模型的淤地坝溃决过程数值模拟》文中提出黄土高原地区是中国最严重的水土流失区域之一,黄土高原地区建设了大量的淤地坝,其为防治水土流失、减轻泥沙冲刷入黄、提升粮食产能等方面发挥了重大的经济和社会效益。随着黄土高原极端气候的频繁发生,并且由于淤地坝建设时间早,泄水设施不全,且淤积库容减小的问题,时常发生淤地坝漫顶溃决的情况,这对防洪安全,粮食安全以及人民群众生命财产安全等方面造成了不利影响。因此,开展淤地坝的溃坝研究对于防洪安全、泥沙治理等有着重要的意义。在溃坝研究领域,数值模拟方法尚处于发展阶段,其难点在于对于溃口演变过程的模拟,溃口的发展将极大的影响到下泄水流的流量过程,而下泄的流量过程,又会影响溃口的发展,并作用于下游洪水演进过程。针对这些问题,本文展开的研究及主要成果包括有以下两方面:(1)采用DB-IWHR模型针对某均质土坝计算获得溃口发展演变过程及其相应的下泄流量过程,在此基础上通过MIKE21软件的水动力模型(HD)进行了下游洪水演进分析,获得了下游流场分布特性。研究结果表明,溃坝发生后,下泄流量在较短的时间内即达到最大值,此后随时间的推移,溃口流量呈指数曲线逐渐减小,下泄峰值流量与溃口宽度和深度正相关。溃口下游厂房区的最大流速范围介于0.5m/s至2.2m/s,此处流速衰减主要由于厂房区与坝体区域之间形成的滞洪区极大减小了洪水流速。溃坝下泄峰值流速取决于溃口宽度、深度、上下游水位差。溃口位于主坝段时,下游无滞洪区,且上下游高差较大,因此形成的溃坝流速及流量均较大,最大流速可达7m/s。(2)通过MIKE21软件的水动力模型(HD)和泥沙输移模型(ST),讨论分析了推移质悬移质不同计算公式条件下,推悬比不同、材料孔隙率不同、粒径不同、泥沙水下休止角不同以及有无螺旋流对淤地坝体溃决过程的影响,并获得了合理的计算参数和计算结果。研究结果表明,推移质占比、孔隙率与冲刷强度正相关;粒径较大时,溃口呈现窄深式特征;泥沙水下休止角越大时,冲沟的发展越快;考虑螺旋流的情况下,其对冲刷河槽演变弯曲程度表现出一定影响。数值模拟的溃口发展过程可以概化为七个阶段。
沈俊学[3](2021)在《新水沙条件下三峡库尾重点河段的航道泥沙冲淤变化数值模拟研究》文中进行了进一步梳理三峡水库蓄水以来,变动回水区的泥沙输移规律及航道治理一直是工程的关键技术问题之一。随着三峡水库调度方式与上游来水来沙条件的改变,库尾推移质运动特性发生一定变化,为变动回水区的航道条件的改善与提升带来了不确定性影响。目前,随着长江经济带建设及国家立体交通网的建设,库尾的航道等级提升工程十分必要,为确保变动回水区航道提升工程的有效性,需要对变动回水区河段的泥沙冲淤特性及趋势开展定量的研究。本文结合三峡库尾河道实测资料分析与二维数值模拟相结合的手段,对三峡库尾重点河段的演变特性进行了分析,基于已有的三峡库尾航道的平面二维水沙数学模型,模拟了系列年(2009-2016年)重庆朝天门至涪陵段航道的冲淤变化,预测了30年内三峡库尾重点河段泥沙冲淤分布及对航道的影响,主要研究成果如下:(1)结合实测资料总结分析了三峡水库175m试验性蓄水后,入库水沙条件的变化以及新水沙条件下重点滩段的冲淤特性。排除河道采砂,洛碛和青岩子河段主要表现为淤积,广阳坝、大箭滩和长寿河段整体变幅不大。(2)基于推移质运动特性,建立了三峡库尾航道平面二维水沙数学模型,模拟了该河段水位、流速分布、冲淤位置等,并与实测资料进行对比验证,水流模块的水位验证误差控制在0.1 m以内,流速误差控制在15%以内;泥沙模块方面,推移质输沙计算误差控制在12%以内,泥沙冲淤计算误差控制在25%以内。研究结果表明该模型能反映三峡库尾朝天门至涪陵河段泥沙运动特性,可采用该模型作为定量研究重庆朝天门至涪陵段航道冲淤过程的手段。(3)根据选取的系列水沙年(2008-2017年),预测了朝天门至涪陵段新水沙条件下30年后泥沙淤积分布与淤积总量,分析了重点滩段的泥沙冲淤变化与推移质输沙分布。结果表明:广阳坝、大箭滩、洛碛﹑长寿和青岩子滩段泥沙最大淤积厚度为0.36-1.12m,对航道影响集中在航道边界10-100m范围。
寇宁宇[4](2021)在《长江上游长叶碛河段碍航特性分析及航道整治方法研究》文中研究表明长叶碛滩位于长叶碛水道,长江上游航道里程632km,果园港上游2km处长江右岸,为一弯曲河段凸岸卵石大边滩,低水位期航道弯、浅、窄,是川江着名浅滩。长叶碛上段左岸水葬为川江着名枯水期浅滩之一,三峡水库蓄水后航道情况有所改善,右岸长叶碛边滩阻挡上游来水,在碛翅处形成剪刀水、斜流等不良流态。总体来看,该水道的治理难度较大,是长江上游航道等级提升的重点整治水道。因此,通过物理模型试验详细研究长叶碛河段的水沙输移过程、航道碍航特性和卵石滩险演变特性,并在此基础上开展航道整治方法的研究,寻求提出一种科学、合理的航道整治方案,对于该类卵石大边滩弯曲水道的整治极为关键,也为类似的航道整治工程研究提供了借鉴。本文以交通运输部“十三·五”长江经济带上游航道重点建设项目“长江上游广阳坝航道整治工程模型试验研究”为研究背景,以长叶碛航道整治为研究对象,通过收集水文、泥沙及地形资料,对长叶碛河段进行了河床演变分析;并通过建立1:100正态河工模型试验和理论分析,研究其推移质输移规律,提出并研究了三种整治方案,得出以下主要结论:(1)通过河床演变分析得出,总体来看,长叶碛水道河流河势比较稳定,河床冲淤幅度变化不大;长叶碛深泓的平面变化状态较小,但是纵向滩槽变化较大,主要受采砂影响,该河段岸线近年来变化不大,基本保持稳定。(2)基于长叶碛物理模型试验研究,进行卵石推移质输移特性试验,测定卵石输移平均速度,并拟合适用于该河段的卵石输移速度表达式。通过理论分析,提出了基于推移质输移特性的挖槽断面设计方法,运用推移质输移规律的原理及挖槽断面设计的联合调控技术,提出了长叶碛河段的航道整治方法,为此类山区河流的整治提供理论上的指导和技术上的参考。(3)分别对拟定的三种整治方案进行了一系列的物理模型试验研究,通过试验成果分析优选出适用于该河段航道整治的推荐方案。提出了将方案Ⅲ做为推荐方案。
唐小娅[5](2021)在《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》文中研究说明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。
陈千寻[6](2021)在《倒刺型丁坝弯道水流流动特性及泥沙输移影响研究》文中认为弯道中的水流受重力和离心力作用,形成弯道螺旋流,造成凹岸冲刷、凸岸淤积,引起河道形态改变,甚至导致裁弯取直,不利于国家建设的长远规划。丁坝作为最广泛的河道治理建筑物,能够改善弯道流态,维护河相稳定。倒刺型丁坝是与上游有角度的一种半淹没丁坝,需要材料更少,国外已有少量使用,但对于它对弯道水流特性及泥沙输移的作用机制的认识还十分匮乏。本文以倒刺型丁坝为研究对象,采用水槽试验和三维数值模拟相结合的方法,研究了倒刺型丁坝对弯道水流及泥沙输移的作用及影响,分析了弯道沿程水位、流速、涡量、水流结构、冲淤特征等的变化,得到了涡旋强度与泥沙冲淤的关系。主要内容和研究成果如下:(1)利用定床水槽沿程水位测量结果及数值结果分析液面变化特征。顺流向,设置倒刺型丁坝和矩形丁坝的弯道液面变化都存在坝前壅高、坝后回落、出弯波动三个阶段;横向上,倒刺型丁坝弯道液面始终维持小于无丁坝条件的横比降,坝后存在下切较轻的V形液面。(2)采用粒子图像测速技术测量结果及数值模拟结果分析不同丁坝条件弯道水流流动特性。倒刺型丁坝能增强坝后水流的横向掺混,有效约束主流靠近凹岸。(3)基于弯道内流速、涡量及泥沙冲淤变化,分析二次流与及其对泥沙输移的影响。倒刺型丁坝引发的二次流,能抵消弯道螺旋流,在丁坝下游过流面中部区域造成冲刷。(4)采用涡旋强度分析泥沙冲淤变化规律:床面层上,以冲淤平衡线为界,向凸岸侧,涡旋强度与泥沙淤高成呈负相关;向凹岸侧,涡旋强度和泥沙冲、与均呈正相关。倒刺型丁坝弯道两侧的涡旋强度小于无丁坝条件的0.5倍,促使泥沙两侧淤积,利于维护河道稳定。
吕超楠[7](2020)在《喀斯特地区溶洞伏流水沙运动特性试验研究》文中认为我国喀斯特地貌分布广泛,西南地区最为集中。近年来,随着西南地区水利工程建设的不断推进,喀斯特地区伏流水流泥沙问题逐渐显现出来。目前,国内乃至世界上尚无对库区有伏流的水库泥沙冲淤特性进行研究的工程经验,也无可直接用于预测的相关成果。因此,开展喀斯特(Karst)地区伏流水流泥沙输移机理研究,具有重大的理论意义和工程意义,可为我国在西南地区水电开发提供科技支撑。本文通过资料收集、实地考察、概化水槽试验相结合的方法开展了研究,首先对伏流溶洞相关研究进展进行了总结;然后对天然溶洞伏流河段水沙特性进行了分析;随后开展了伏流河段清水水槽试验,通过不同流量下壅水与否的6种试验工况,观测不同状态下的水流结构、水位变化、雷诺应力分布以及紊动强度等变化;最后开展了泥沙冲淤试验,观测泥沙冲淤现象,总结规律。主要的结论有:(1)通过实地考察,发现伏流段一般为明流,与地表河流相同。洪峰时,伏流洞可能壅水堵塞行洪,有一定的滞洪效果。下游修建水库运行后,伏流洞出口会产生泥沙淤积,但被完全淤堵的可能性不大。(2)通过水槽水流特性试验,观测发现伏流段内水流不稳,入口及出口均有不同长度的过渡段。相较于上游明流段,伏流段流态变化大,水位较低,流速略高,各断面差距明显。壅水后,伏流段流态趋缓,各断面水流差异有变小的趋势。(3)通过水槽水流特性试验,观测并分析各工况下伏流段流速分布、雷诺应力以及三相紊动强度分布。伏流段在相对高度0.2-0.8范围内,流速分布符合抛物线规律。雷诺应力数值上横向分量大于纵向分量,垂向几乎没有;各分量在垂线上分布大致呈三角形;紊流强度与雷诺应力变化上有相似性。壅水后,整体规律不变。(4)通过泥沙冲淤试验,观测发现上下游呈带状淤积,伏流入口一般没有淤积,出口回流区淤积,洞内零星淤积在中轴线上。壅水后淤积有向前推进的趋势。(5)通过分析淤积物级配,发现淤积物粒径呈现出上大下小的趋势;伏流洞内粒径介于上下游之间。壅水后各段淤积粒径级配区间逐渐收窄。
赵志舟[8](2019)在《新水沙条件下长江上游分汊河段的航道整治参数研究》文中研究说明长江上游卵石分汊河段众多,不同汊道的河势特征与碍航特点各异,部分汊道河段曾进行过多次整治,整治难度较大。近年来长江上游河道的水沙条件发生了明显的变化,主要体现在来流非恒定性及来沙量的显着减小;加之目前航道有升级的要求,原水沙条件下Ⅲ级航道的整治参数的确定方法的适用性及改进方法有待研究。山区河流的整治参数研究多集中在整治水位与整治线宽度两个参数上,而对整治线线型的研究极少;此外,基建疏浚也是长江上游航道整治的重要措施。因此,本文采取原型资料分析、概化水槽试验、模型试验、理论分析相结合的方法,对新水沙条件下分汊河段的整治水位与整治线宽度、基建性挖槽的横断面尺度、整治线线型等参数的确定方法进行了较全面的研究。主要结论如下:(1)本文从河道与碍航特征的角度,将复式河弯过渡段汊道分为凹岸型、凸岸一级分汊型、凸岸二级分汊型三类;单式河湾汊道分为弯顶放宽段心滩型或暗碛型分汊等类型;同时建立了不同亚类的河相关系。通过概化模型试验,模拟了过渡段汊道的形成演变过程,试验表明洲滩相对尺度、水沙条件是形成不同汊道亚类的主要影响因素。(2)新水沙条件下,上游建库后枯期流量有所增加、汛期流量则稍有减小,但涨退水持续时间相当。来流非恒定性可由非恒定流引起的床面剪力增量与恒定流床面剪力的比值β反映,朱沱站中枯水期β最大值为0.5%。采用非恒定流影响下的水流功率与出现频率的乘积,可反映新来流条件下的造床作用大小。新水沙条件下来沙量显着减小,导致坝下长河段年内冲淤幅度减小;分汊河道总体稳定,但需注意采砂对汊道河势演变的不利影响。(3)长江上游分汊河段的主要碍航问题为浅、弯曲半径不足、斜流流态等,部分汊道还存在急的碍航问题。在分析不同汊道河型亚类的碍航特征及成因的基础上,针对航道升级的实际需求,提出了通航整治汊道的选择方法;若弯曲分汊的航道弯曲半径难以满足要求时,应考虑开辟直槽通航。针对不同亚类汊道的通航汊道,提出了枯水整治为主、稳定或调整分汊格局、“疏浚为主、筑坝为辅”的整治思路。(4)整治参数的计算需考虑床面粗化及非恒定流的影响;本文提出了整治流量输沙能力相同法、退水过程输沙能力平衡修正法、优良河段汊道洲滩河相关系法等整治断面参数的确定方法。整治流量时整治前、后输沙能力相同法采用爱因斯坦推移质输沙率修正公式,提出输沙能力相同即要求水流强度相同;采用含隐蔽系数的水流强度函数,适用于新水沙条件下床面组成变化的情况。退水过程输沙能力平衡修正法采用的原理不变,一是对计算的起止水位进行了修正,直槽处于第一造床流量下的水流动力轴线所在位置,计算起始水位宜取多年平均流量对应水位,而弯曲汊道可取低值;二是采取的输沙率公式反映了非恒定流的影响。(5)通过不同挖槽型式的三维水流特性水槽试验,揭示了挖槽近底流速、相对脉动流速的分布规律,基于大量起动概率的临界水流条件,获得挖槽最佳水力断面的宽深比为17.8。(6)通过理论计算分析,揭示了凸岸型分汊在弯道出口浅区处的近底水流强度随相对弯曲半径R/B2的变化规律,当R/B2≈2.5时浅区流速出现极大值,该结论同相对弯曲半径与浅区水深的河相关系、典型滩段的模型试验结论相吻合;为该类型的浅滩的整治线参数的选取提供了依据。(7)针对不同汊道河型,总结归纳了整治线与控制工程的一般布置方法。凸岸一级型分汊的进口弯浅、斜流强而碍航;通过在凹岸与洲头长丁顺坝的整治线布置方式,可束窄和归顺水流,增强输沙强度。凸岸二级型分汊河段枯水心滩的存在对航道条件有利时,可在低矮的心滩上筑顺坝及齿坝固定加高心滩,调整河势由枯水位下“隐形”分汊向心滩出露的“显型”分汊方向转化;若枯水两槽的通航条件均难以满足通航尺度的要求时,可采取“强化一级分汊、弱化二级分汊”的整治线布置方式。
李健[9](2019)在《黄河上游连续弯曲多滩险河道二维水沙特性数值模拟》文中研究表明常生码头下游多滩险河道位于黄河上游甘肃省境内,属于连续弯曲多滩险河道。该河段存在4个滩险,分别是常生码头下游滩、水沟园子1#滩、水沟园子2#滩和水沟园子3#滩,属于中洪水急流险滩兼枯水浅险滩性质的复杂滩险,集急、浅、窄、险等碍航特征。本文以数学模型为主要研究手段,以河工模型为辅助。通过搭建平面二维水沙数学模型,对常生码头下游多滩险河道整治前后的碍航特征、水力特性以及河道冲淤特性进行计算分析。主要研究成果是:(1)分析黄河上游连续弯曲多滩险河道—常生码头下游滩河道天然碍航成因,提出了四种不同的整治方案,对河道设计主航槽的水力指标以及河道冲淤情况进行计算和对比分析,得出方案四为最终整治推荐方案。(2)推荐方案中,常生码头下游滩段采取疏浚措施满足枯水流量航道整治后设计航槽内水深要求;水沟园子1#滩段采用切咀、填槽等整治措施改善水流流态;位于连续弯曲河段的水沟园子2#滩段采用切咀、疏浚、修筑潜坝等措施对中洪水流量下的流速和比降进行调节,改善水流流态,减少河道冲淤;水沟园子3#滩段采用疏浚等整治措施以改善水流流态。(3)推荐方案较好的解决了天然河道在枯水流量下部分位置设计主航槽内水深不满足通航水深,以及流态紊乱等碍航问题;在中洪水流量下水沟园子2#滩段流速比降组合无法满足消滩水力指标,从而无法满足通航要求、流态异常和河道泥沙淤积等碍航问题;以及水沟园子3#滩设计主航槽内流态紊乱、泥沙淤积问题。(4)通过对黄河上游连续弯曲多滩险河道天然情况的碍航因素以及整治方案的分析对比得出连续弯曲段的主要碍航规律以及有利于通航,改善河道冲淤效果的整治规律。(5)借助河工模型试验,对推荐方案进行验证,结果表明枯水流量下设计主航槽内水深满足通航要求,中洪水流量下水沟园子2#滩满足消滩水力指标,水沟园子3#滩设计主航槽内不存在泥沙淤积,同时在不同流量下河道内水流流态平稳,有利于船舶通航。物理模型试验验证了数学模型计算结果的合理性。
凃洋[10](2017)在《挺水植被对弯道水流和泥沙运动影响试验研究》文中研究说明弯道水流和泥沙运动是水力学和泥沙运动力学的重要研究内容,多年来已取得丰硕的研究成果。已有的弯道水沙研究较少考虑水中的植被因素,而天然河流中多伴有植被生长,加之人类对河流的开发与治理越来越注重人与自然和谐,需要将植被因素纳入到弯道水沙运动研究之中。因此,本论文依托国家自然科学基金项目《滨水植被对河流弯道水流结构及泥沙输移影响机理研究》,在长90m、高和宽各1m的180°弯道玻璃水槽中开展了系列弯道水沙运动动床试验。以中值粒径为0.44mm的石英砂铺设床面,采用有机玻璃棒铺设于弯顶凸岸以模拟天然河道中的挺水植被。论文分析研究了弯顶凸岸刚性挺水植被对表面流速分布、水流三维流速分布、三维紊动强度分布、推移质单宽输沙率及床面形态变化的影响规律,取得的创新成果如下:(1)基于光流法提出一种新的匹配算法,即PyrLK "角点-质心"法。该算法只与图像信息相关,不需对示踪粒子匹配规则进行假定,可避免非示踪粒子质心参与计算而产生的一些误匹配。采用PyrLK "角点-质心"法、匹配几率法和最近邻法在示踪粒子位移较大的简单流场和复杂流场中进行计算对比,结果表明:PyrLK "角点-质心"法在两种流场下匹配效果较好,误匹配较少;匹配几率法适用于简单流场计算,但在粒子运动矢量差异较大的复杂流场计算中会产生误匹配,且对匹配模型参数敏感;最近邻法匹配效果最差,不适用粒子位移较大的流场计算。(2)基于OpenCV视觉函数库,在VisualStudio2010开发环境下采用C++语言开发表面流场计算软件。软件加入了 PyrLK "角点-质心"法、匹配几率法和最近邻法共三种匹配算法以供用户选择。增加参数选择结果预览功能以提高参数选择的准确性与合理性,并增加对示踪粒子轮廓面积的限制功能以减少非示踪粒子提取。计算实践表明,程序运行稳定,运算速度快,满足计算要求。(3)试验结果表明,植被覆盖使弯顶90°断面表面纵向流速沿横断面分布呈明显的"凹大凸小"形式,凹岸侧表面纵向流速显着大于中心区及凸岸侧。植被覆盖使该断面凹岸侧表面纵向流速大于无植被情况,凸岸侧植被区及弯道中心区表面纵向流速显着小于无植被情况。植被覆盖加剧了弯顶前45°断面和弯顶90°断面凹岸侧表面水流向凹岸方向运动,同时也加剧了弯道出口 180°断面表面水流向凹岸方向运动。(4)植被覆盖对弯道上游及弯道下游的水流结构沿程发展均产生影响,表现为:植被覆盖使弯顶及弯顶前凹岸侧环流发展更加剧烈;与无植被情况相比,植被覆盖改变了弯道下游各区的纵向流速分布形态,但植被对弯道下游纵向流速的影响范围因流量大小而不同;无植被覆盖时横向流速在弯道下游沿程减小并逐渐接近于0,而植被覆盖使流量25 l/s和30l/s水下横向流速在弯道下游出现沿程增加情况。(5)植被覆盖显着降低了弯顶90°断面中心线B/2及B/4处的纵向流速、横向流速和垂向流速,其中纵向流速与无植被相比降低60%以上,垂向流速降低到接近为0。纵向流速及横向流速接近"J"形分布,横向流速均指向凹岸。不同流量下纵向流速、横向流速以及垂向流速分布形态较一致。植被区外绕流使90°断面3B/4处的纵向流速沿水深分布图形呈上凸型与下凹型曲线组合形式,且该处速度方向指向凹岸的横向流速也有所增加。纵向流速分布形态的变化程度以及横向流速的增加程度与流量大小相关,流量越小,惯性越小,纵向流速分布形态变化越明显,横向流速增加的越多。(6)植被覆盖显着降低了弯顶90°断面凸岸B/4处及中心线B/2处三个方向的紊动强度,并显着降低了床面附近(y/h≤0.2)紊动强度。与无植被时床面附近最大紊动强度相比,三个方向上的紊动强度均降低60%以上。同时,植被覆盖减小了植被群上游45。断面及植被群下游135°断面凸岸侧B/4处床面附近以上(y/h≥0.2)三个方向上的紊动强度。(7)由于植被覆盖,45°、90°、135°和180°断面B/4处推移质单宽输沙率较无植被情况显着降低,同时45°、90°和135°断面中心线B/2处推移质单宽输沙率较无植被情况有所降低。(8)植被覆盖使弯顶附近的凹岸床面出现冲刷坑,其中流量201/s的冲坑位置位于弯顶,流量25 l/s及30 l/s的冲坑位置位于弯顶以下,而植被覆盖区内的床面变形不剧烈。植被覆盖使植被区下游的床面沙波具有无明显沙波形态、顺直沙波及弯曲状沙波、舌状沙波三种形态,改变了无植被时弯道下游舌状沙波的床面形态。(9)对流量30 l/s的床面高程进行测量。测量结果表明:植被覆盖使90°-135。断面上凹岸床面的冲刷程度远大于无植被情况,而135°-180°断面之间的凹岸侧床面冲刷程度小于无植被情况。弯顶凸岸植被的覆盖使凸岸侧呈先淤积再冲刷再微淤的状态,改变了无植被覆盖时凸岸侧沿程淤积的状态,凸岸侧冲刷区主要出现在90。—150°断面。植被区内的床面高程变化不大。
二、植物坝前上游段推移质泥沙的输移特性(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、植物坝前上游段推移质泥沙的输移特性(论文提纲范文)
(1)黄土丘陵区侵蚀环境下的流域土壤有机碳动态变化及其影响机制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 土壤侵蚀与土壤有机碳动态变化 |
1.2.1.1 土壤侵蚀与碳循环 |
1.2.1.2 土壤侵蚀碳源汇问题 |
1.2.1.3 土壤有机碳组成与碳循环 |
1.2.2 水土保持对碳循环的影响 |
1.2.2.1 植被恢复对土壤有机碳的影响 |
1.2.2.2 淤地坝修建对土壤有机碳的影响 |
1.3 存在的问题与不足 |
1.3.1 土壤侵蚀速率估算方法精度有待提高 |
1.3.2 黄土高原土壤有机碳组成的研究缺乏 |
1.3.3 侵蚀影响下流域土壤有机碳空间分布特征和收支研究较少 |
1.3.4 水土保持措施对流域土壤有机碳动态变化的影响机制不明确 |
1.4 研究目标与内容 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 技术路线 |
2.材料与方法 |
2.1 研究区概况 |
2.1.1 沙堰沟小流域 |
2.1.2 岔巴沟流域 |
2.2 数据收集与处理 |
2.2.1 遥感数据收集 |
2.2.2 流域水文数据收集 |
2.2.3 典型子流域选取 |
2.3 野外实验 |
2.3.1 沙堰沟小流域野外实验 |
2.3.2 岔巴沟流域野外实验 |
2.4 样品处理及分析 |
2.4.1 土壤粒径测定 |
2.4.2 地球化学元素测定 |
2.4.3 放射性~(137)Cs测定 |
2.4.4 土壤有机碳测定 |
2.4.5 放射性碳同位素测定 |
2.5 研究方法 |
2.5.1 高密度电阻率法 |
2.5.2 流域尺度淤地坝的提取 |
2.5.3 流域尺度淤地坝淤积库容估算 |
2.5.4 复合指纹示踪法 |
2.5.5 二端元混合模型 |
2.5.6 泥沙和有机碳收支模型 |
2.5.7 统计分析和不确定性分析 |
3.基于沉积泥沙的流域土壤侵蚀研究 |
3.1 小流域侵蚀速率估算 |
3.1.1 电阻率成像和沉积物底部检测 |
3.1.2 淤地坝库容、淤积量和对应的侵蚀速率估算 |
3.2 流域尺度土壤侵蚀速率和泥沙沉积速率估算 |
3.2.1 坝地面积和淤积库容关系拟合 |
3.2.2 淤地坝提取结果分析 |
3.2.3 流域泥沙沉积速率和土壤侵蚀速率估算 |
3.3 讨论 |
3.4 本章小结 |
4.小流域尺度侵蚀影响下的土壤有机碳空间分布特征和收支 |
4.1 淤地坝沉积剖面定年 |
4.2 复合指纹示踪泥沙来源 |
4.3 土壤有机碳的空间分布特征 |
4.3.1 流域土壤有机碳含量水平差异 |
4.3.2 沉积泥沙有机碳含量垂直差异 |
4.4 土壤有机碳的来源和收支 |
4.5 土壤有机碳放射性组成 |
4.6 讨论 |
4.6.1 土壤有机碳来源分析 |
4.6.2 土壤有机碳空间分布特征及收支 |
4.6.3 侵蚀区和沉积区土壤有机碳的组成和年龄 |
4.7 本章小结 |
5.流域尺度水土保持措施对土壤有机碳动态变化的影响机制 |
5.1 泥沙和土壤有机碳的侵蚀 |
5.2 泥沙和土壤有机碳的沉积 |
5.3 泥沙和土壤有机碳的输出 |
5.4 流域沉积和输出的土壤有机碳的组成 |
5.5 土壤有机碳的收支和动态变化 |
5.6 讨论 |
5.6.1 植被恢复对土壤有机碳动态变化的影响 |
5.6.2 淤地坝修建对土壤有机碳动态变化的影响 |
5.6.3 流域输出土壤有机碳的组成 |
5.7 本章小结 |
6.研究结论与展望 |
6.1 主要研究结论 |
6.2 研究创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
攻读博士期间论文成果与学术研究 |
致谢 |
(2)基于MIKE21模型的淤地坝溃决过程数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 淤地坝基本概念及分类 |
1.2.2 淤地坝的产生与发展 |
1.2.3 超标洪水下淤地坝运行状况分析 |
1.2.4 淤地坝溃决引起因素 |
1.2.5 淤地坝溃决机理研究现状 |
1.2.6 溃口发展过程以及流量过程研究现状 |
1.3 研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 数值模型的理论与方法 |
2.1 MIKE水动力模块(HD)基本原理 |
2.1.1 质量方程 |
2.1.2 动量方程 |
2.2 沙输移模块(ST)基本原理 |
2.2.1 泥沙输移计算公式 |
2.3 数值模型的求解方法 |
2.3.1 空间差分 |
2.3.2 时间差分 |
2.4 求解过程 |
2.5 DB-IWHR模型原理 |
2.5.1 溃口断面流量计算 |
2.5.2 溃口断面流速计算 |
2.5.3 溃口起始冲刷条件 |
2.5.4 溃口侧向崩塌条件 |
2.5.5 计算终止条件 |
2.6 本章小结 |
3 某均质土坝溃坝分析 |
3.1 工程概况 |
3.1.1 工程背景 |
3.1.2 自然地理与水文气象概况 |
3.1.3 坝体概况 |
3.2 溃坝方案及边界条件 |
3.2.1 溃坝方案的拟定 |
3.2.2 边界条件 |
3.2.3 计算范围 |
3.2.4 溃坝流量计算 |
3.3 模型构建 |
3.3.1 网格划分 |
3.3.2 地形插值 |
3.4 本章小结 |
4 溃坝洪水分析 |
4.1 计算参数设置 |
4.1.1 左岸堆积体北侧溃决 |
4.1.2 左岸堆积体西侧溃决 |
4.1.3 左岸堆积体东侧溃决 |
4.1.4 主堆积体溃决 |
4.2 溃口流量变化分析 |
4.2.1 左岸堆积体北侧溃决 |
4.2.2 左岸堆积体西侧溃决 |
4.2.3 左岸堆积体东侧溃决 |
4.2.4 主堆积体溃决 |
4.3 流速变化过程分析 |
4.3.1 左岸堆积体北侧溃决 |
4.3.2 左岸堆积体西侧溃决 |
4.3.3 左岸堆积体东侧溃决 |
4.3.4 主堆积体溃决 |
4.4 水位、水深变化过程分析 |
4.4.1 左岸堆积体北侧溃决 |
4.4.2 左岸堆积体西侧溃决 |
4.4.3 左岸堆积体东侧溃决 |
4.4.4 主堆积体溃决 |
4.5 本章小结 |
5 基于MIKE21 ST模块的溃口发展过程模拟分析 |
5.1 模型建立 |
5.2 参数设置与计算组合设置 |
5.2.1 模型计算参数及计算组合 |
5.2.2 基于Engelund and Fredsoe公式的推悬比对冲刷结果的影响 |
5.2.3 基于Engelund and Hansen公式的推悬比对冲刷结果的影响 |
5.2.4 基于Van Rijn公式的推悬比对冲刷结果的影响 |
5.2.5 推悬比相同时不同公式对冲刷结果的影响 |
5.2.6 孔隙率对冲刷结果的影响 |
5.2.7 粒径对冲刷结果的影响 |
5.2.8 休止角对冲刷结果的影响 |
5.2.9 螺旋流对冲刷结果的影响 |
5.3 合适参数的溃口发展过程具体分析 |
5.3.1 模型计算参数 |
5.3.2 结果分析 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间主要研究成果 |
(3)新水沙条件下三峡库尾重点河段的航道泥沙冲淤变化数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 研究综述 |
1.2.1 推移质运动规律研究进展 |
1.2.2 水沙数学模型研究进展 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 三峡库尾航道概况与重点滩段冲淤分析 |
2.1 三峡库尾水道概况 |
2.2 新水沙条件下航道现状 |
2.3 新水沙条件下重点滩段冲淤特性 |
2.3.1 广阳坝河段 |
2.3.2 大箭滩河段 |
2.3.3 洛碛河段 |
2.3.4 长寿河段 |
2.3.5 青岩子河段 |
2.4 小结 |
第三章 三峡库尾河段平面二维水沙数学模型 |
3.1 三峡库尾河段水沙模型水流模块 |
3.1.1 水流控制方程 |
3.1.2 求解方法 |
3.2 三峡库尾河段水沙模型泥沙输移模块 |
3.2.1 细沙输移控制方程 |
3.2.2 推移质运动控制方程 |
3.2.3 推移质运动步长L的确定 |
3.2.4 河床地形调整 |
3.2.5 床沙级配的调整 |
3.2.6 求解方法 |
3.2.7 辅助方程 |
3.3 三峡库尾河段航道水沙计算建模 |
3.3.1 网格构建 |
3.3.2 地形资料选取 |
3.3.3 边界条件的确定 |
3.3.4 水沙模型计算参数的选定 |
3.4 朝天门至涪陵全河段水沙数学模型的验证 |
3.4.1 水流模块的验证 |
3.4.2 泥沙冲淤验证 |
3.5 小结 |
第四章 三峡库尾新水沙条件下泥沙冲淤变化预测 |
4.1 水沙系列年的选取 |
4.1.1 三峡库尾朝天门至涪陵段水沙变化概况 |
4.1.2 朝天门至涪陵段水沙变化趋势分析及系列年选取 |
4.2 计算条件 |
4.3 泥沙淤积分布与冲淤总量 |
4.4 三峡库尾重点河段泥沙冲淤分析及对航道影响 |
4.4.1 广阳坝河段 |
4.4.2 大箭滩河段 |
4.4.3 洛碛河段 |
4.4.4 长寿段 |
4.4.5 青岩子河段 |
4.5 小结 |
第五章 主要结论及展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的主要科研成果与参与项目 |
(4)长江上游长叶碛河段碍航特性分析及航道整治方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 河道演变研究方法现状 |
1.2.2 典型弯道水流结构 |
1.2.3 弯曲河段卵石浅滩整治方法 |
1.2.4 推移质运动速度研究进展 |
1.2.5 航道挖槽断面研究现状 |
1.3 研究工作内容 |
第二章 长叶碛河段河床演变及碍航特性分析 |
2.1 河道概况 |
2.2 来水来沙特征 |
2.2.1 寸滩水沙量变化 |
2.2.2 三峡蓄水后水沙年际变化 |
2.2.3 三峡蓄水后水沙年内变化 |
2.3 河床演变分析 |
2.3.1 依据资料 |
2.3.2 河床演变分析 |
2.4 滩险成因及碍航特性分析 |
2.4.1 航道尺度现状分析 |
2.4.2 碍航特性分析 |
2.4.3 滩险成因分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 物理模型的建立与验证 |
3.1 动床模型的设计 |
3.1.1 模拟范围 |
3.1.2 动床模型比尺计算 |
3.2 物理模型制作 |
3.2.1 基础数据 |
3.2.2 导线及断面划分 |
3.2.3 断面数据读取 |
3.2.4 模型制作 |
3.2.5 模型地形检查 |
3.2.6 模型局部地形修正 |
3.2.7 模型水尺布置 |
3.3 动床模型验证 |
3.3.1 验证基础资料 |
3.3.2 沿程水位验证 |
3.3.3 流速分布验证 |
3.3.4 模型验证小结 |
3.4 模型试验设计工况 |
3.4.1 水沙系列年选择 |
3.4.2 水位流量过程与概化 |
3.4.3 试验控制工况 |
3.5 本章小结 |
第四章 长叶碛河段卵石推移质输移特性 |
4.1 弯道环流结构对泥沙输移的影响 |
4.1.1 弯道泥沙起动特点分析 |
4.1.2 弯道泥沙输移特点分析 |
4.1.3 泥沙运动特性对弯道河床结构的影响 |
4.2 长叶碛边滩推移质输移范围 |
4.2.1 动床模型进口段卵石输移特性 |
4.2.2 航槽泥沙输移过程 |
4.2.3 航槽整体冲淤分析 |
4.3 长叶碛边滩推移质运动速度 |
4.3.1 卵石输沙带布置 |
4.3.2 卵石输沙带分布情况 |
4.3.3 推移质运动速度公式的建立 |
4.4 本章小结 |
第五章 长叶碛河段航道整治方案试验研究 |
5.1 整治方案研究思路 |
5.1.1 整治原则 |
5.1.2 整治思路 |
5.1.3 整治方案设计基础 |
5.2 长叶碛整治方案(方案I) |
5.2.1 方案布置 |
5.2.2 整治效果分析 |
5.3 长叶碛整治方案(方案Ⅱ) |
5.3.1 方案布置 |
5.3.2 整治效果分析 |
5.4 长叶碛整治方案(方案Ⅲ) |
5.4.1 方案布置 |
5.4.2 整治效果分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 主要结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
在学期间发表的论着及取得的科研成果 |
(5)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(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 水库泥沙淤积研究进展 |
1.2.2 水库营养盐输运研究进展 |
1.2.3 基于库区水环境改善的优化调度研究 |
1.2.4 水环境模型研究进展 |
1.3 相关研究的不足之处 |
1.4 研究内容 |
1.5 拟解决的关键科学问题 |
1.6 技术路线 |
第二章 三峡水库泥沙淤积特性和TP滞留效应 |
2.1 三峡水库概况 |
2.2 三峡水库泥沙淤积季节和空间分布特性 |
2.2.1 数据搜集 |
2.2.2 入库水沙特性 |
2.2.3 泥沙淤积季节特性 |
2.2.4 泥沙淤积空间分布特性 |
2.2.5 横断面淤积形态分析 |
2.3 三峡水库泥沙淤积对坝前水位的滞后响应研究 |
2.3.1 滞后响应模型的建立 |
2.3.2 滞后响应模型的应用 |
2.3.3 滞后响应规律分析 |
2.4 三峡水库TP时空变化特性 |
2.4.1 水质数据搜集 |
2.4.2 分析方法 |
2.4.3 TP浓度年际和年内变化 |
2.4.4 TP浓度沿程和季节性变化 |
2.5 三峡水库TP滞留效应 |
2.5.1 TP通量与泥沙通量的关系 |
2.5.2 干流和主要支流的TP通量 |
2.5.3 TP滞留率 |
2.5.4 讨论 |
2.6 本章小结 |
第三章 三峡库区典型支流水动力及水质模拟 |
3.1 EFDC模型简介 |
3.1.1 水动力模型 |
3.1.2 泥沙模型 |
3.1.3 水质模型 |
3.2 典型支流概况 |
3.2.1 香溪河地理位置概况 |
3.2.2 香溪河水沙概况 |
3.2.3 香溪河水质概况 |
3.3 模型建立 |
3.3.1 模型网格划分 |
3.3.2 边界条件设置 |
3.3.3 初始条件设置 |
3.3.4 模型关键参数设置 |
3.4 模型验证 |
3.4.1 水温验证 |
3.4.2 水质验证 |
3.5 研究区域水动力及水温结构特征 |
3.5.1 长江干流河段水动力特征 |
3.5.2 支流香溪河水动力特征 |
3.5.3 长江干流河段水温结构特征 |
3.5.4 支流香溪河水温结构特征 |
3.6 研究区域营养盐空间分布特征 |
3.6.1 研究区域TP平面分布特征 |
3.6.2 研究区域TN平面分布特征 |
3.6.3 长江干流河段TP、TN纵向分布特征 |
3.6.4 支流香溪河TP、TN纵向分布特征 |
3.7 支流香溪河营养盐空间分布影响因素分析 |
3.8 本章小结 |
第四章 潮汐式调度对三峡库区典型支流磷营养盐输移影响机理研究 |
4.1 三峡水库运行情况 |
4.2 三峡水库水位波动对香溪河库湾TP浓度的影响 |
4.3 三峡水库“潮汐式”调度对香溪河磷盐输运的影响研究 |
4.3.1 “潮汐式”调度研究综述 |
4.3.2 “潮汐式”调度基本方案设计 |
4.3.3 “潮汐式”调度下的基本特性分析 |
4.4 基于“潮汐式”调度模式的三峡水库运行效果分析 |
4.4.1 基于“潮汐式”调度模式的方案设计 |
4.4.2 “潮汐式”调度与现行调度下香溪河库湾流速比较 |
4.4.3 “潮汐式”调度与现行调度下香溪河库湾TP浓度比较 |
4.4.4 “潮汐式”调度与现行调度下香溪河库湾TP通量比较 |
4.5 本章小结 |
第五章 潮汐式调度下三峡全库区泥沙和磷输移效果研究 |
5.1 模型建立 |
5.1.1 模型研究区域及网格布置 |
5.1.2 边界条件和初始条件设置 |
5.1.3 模型参数设置 |
5.2 模型验证 |
5.2.1 水位流量验证 |
5.2.2 含沙量验证 |
5.2.3 水温水质验证 |
5.3 基于“潮汐式”调度的三峡库区干支流泥沙和磷过程模拟 |
5.3.1 三峡水库多年“潮汐式”调度方案设计 |
5.3.2 三峡水库泥沙计算结果合理性分析 |
5.3.3 三峡水库TP计算结果合理性分析 |
5.3.4 “潮汐式”调度下三峡水库的泥沙通量模拟分析 |
5.3.5 “潮汐式”调度下三峡水库的排沙比 |
5.3.6 “潮汐式”调度下三峡水库的挟沙力分析 |
5.3.7 “潮汐式”调度下三峡水库的TP通量模拟分析 |
5.3.8 “潮汐式”调度下三峡水库的TP滞留率 |
5.3.9 三峡库区主要支流乌江TP通量和滞留率 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 创新点 |
6.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
在学期间发表的论文和取得的学术成果 |
(6)倒刺型丁坝弯道水流流动特性及泥沙输移影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 工程背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 弯道水流流动特性及泥沙输移 |
1.2.2 丁坝水流流动特性及冲淤规律 |
1.3 主要研究内容和技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 创新点 |
1.3.3 技术路线 |
1.4 本章小结 |
2 物理试验及数值模型介绍 |
2.1 物理试验 |
2.1.1 试验装置 |
2.1.2 测量仪器 |
2.2 数值模型 |
2.2.1 基本控制方程 |
2.2.2 自由表面的处理 |
2.2.3 网格划分与边界条件 |
2.3 本章小结 |
3 倒刺型丁坝对弯道水流流动特性影响分析 |
3.1 物理试验结果分析 |
3.1.1 试验概况 |
3.1.2 水位变化分析 |
3.1.3 流速变化分析 |
3.1.4 涡量变化分析 |
3.1.5 回流区变化分析 |
3.2 数值模拟结果分析 |
3.2.1 水位变化分析 |
3.2.2 流速变化分析 |
3.2.3 涡量变化分析 |
3.2.5 紊动能变化分析 |
3.3 本章小结 |
4 倒刺型丁坝对弯道泥沙输移的影响分析 |
4.1 试验概况 |
4.2 泥沙输移特征分析 |
4.3 流场变化对泥沙输移的影响分析 |
4.3.1 流速对泥沙输移的影响 |
4.3.2 涡量对泥沙输移的影响 |
4.3.3 紊动能对泥沙输移的影响 |
4.3.4 流动方式对泥沙输移的影响 |
4.4 涡旋强度对泥沙输移的影响分析 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
致谢 |
(7)喀斯特地区溶洞伏流水沙运动特性试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 概述 |
1.1.1 选题的背景 |
1.1.2 研究的意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 无压-有压过渡流动现象的基础理论研究 |
1.2.2 喀斯特地区伏流泥沙输移相关问题研究 |
1.3 本文研究的内容及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 天然伏流河段水沙特点分析 |
2.1 我国喀斯特分布特征 |
2.2 溶洞伏流特点概述 |
2.2.1 溶洞伏流形成原因 |
2.2.2 天然伏流洞特点 |
2.2.3 伏流水流泥沙运动特点 |
2.4 典型伏流段水流泥沙运动分析—以夹岩水库伏流洞为例 |
2.4.1 流域概况 |
2.4.2 伏流段情况简介 |
2.5 小结 |
第三章 伏流河段概化水槽水流特性试验 |
3.1 试验概述 |
3.2 试验仪器 |
3.3 试验工况 |
3.4 试验结果 |
3.4.1 水位变化 |
3.4.2 流速变化 |
3.4.3 雷诺应力 |
3.4.4 紊动强度 |
3.5 小结 |
第四章 伏流河段水槽泥沙冲淤试验 |
4.1 试验概述 |
4.1.1 试验设备 |
4.1.2 试验方案 |
4.2 试验结果 |
4.2.1 淤积分布 |
4.2.2 粒径级配 |
4.3 小结 |
第五章 结论和展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
从事的科研项目 |
参加的学术会议 |
获奖荣誉 |
攻读学位期间完成的学术论文 |
致谢 |
(8)新水沙条件下长江上游分汊河段的航道整治参数研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 本文的选题背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 分汊河型与演变 |
1.2.2 分汊河段的航道整治 |
1.2.3 航道整治参数研究 |
1.2.4 挖槽及航槽稳定性研究现状 |
1.2.5 研究现状小结 |
1.3 主要研究内容 |
第二章 长江上游分汊河道特征与演变试验 |
2.1 长江上游分汊河道特征 |
2.1.1 地形地貌特征 |
2.1.2 分汊类型及特征 |
2.2 过渡放宽段汊道形成演变试验 |
2.2.1 模型设计与布置 |
2.2.2 定床水流模型试验 |
2.2.3 底沙输移路线试验 |
2.2.4 动床演变试验 |
2.3 小结 |
第三章 新水沙条件变化及影响分析 |
3.1 长江上游水沙条件变化 |
3.1.1 来水条件 |
3.1.2 来沙条件 |
3.2 上游日调节非恒定流的影响 |
3.2.1 非恒定流的沿程传播特征 |
3.2.2 非恒定流的床面剪切力 |
3.2.3 非恒定流影响下的输沙率 |
3.3 新水沙条件下河床演变趋势 |
3.3.1 河床粗化 |
3.3.2 冲淤幅度减小 |
3.3.3 汊道的演变趋势 |
3.4 小结 |
第四章 通航汊道选择与整治思路 |
4.1 过渡段凸岸型一级分汊 |
4.1.1 碍航特征与成因 |
4.1.2 通航汊道选择 |
4.2 过渡段凸岸型二级分汊 |
4.2.1 碍航特征与成因 |
4.2.2 通航汊道选择 |
4.3 过渡段凹岸型分汊 |
4.3.1 碍航特征与成因 |
4.3.2 通航汊道选择 |
4.4 单式河湾心滩或暗碛型分汊 |
4.4.1 心滩型分汊 |
4.4.2 暗碛型分汊 |
4.5 新水沙条件下汊道的整治思路 |
4.5.1 稳定或调整分汊格局的整治理念 |
4.5.2 不同的汊道类型的通航汊道 |
4.5.3 采取疏浚为主筑坝为辅的整治措施 |
4.6 小结 |
第五章 整治水位与整治线宽度 |
5.1 设计最低通航水位 |
5.1.1 设计流量 |
5.1.2 设计最低通航水位 |
5.2 整治水位 |
5.2.1 经验法 |
5.2.2 造床流量法 |
5.2.3 相对流速临界水位法 |
5.3 整治线宽度 |
5.3.1 优良河段的河相关系法 |
5.3.2 整治流量时相同输沙能力法 |
5.4 整治水位与整治线宽度的组合关系 |
5.4.1 退水过程输沙能力平衡修正法 |
5.4.2 退水过程输沙能力平衡法实例 |
5.4.3 调整分汊格局的河相关系法 |
5.5 小结 |
第六章 新开汊道挖槽的横断面参数 |
6.1 挖槽水力特性试验 |
6.1.1 试验水槽设计与布置 |
6.1.2 垂线流速分布特征 |
6.1.3 挖槽型式对推移质运动的影响 |
6.2 挖槽的稳定性判别 |
6.2.1 挖槽稳定的流速条件 |
6.2.2 满足船舶过滩能力的条件 |
6.2.3 挖槽的综合稳定性的判别 |
6.3 小结 |
第七章 整治线平面线型与布置 |
7.1 凸岸一级分汊型的整治线布置 |
7.1.1 整治线弯曲半径与水力条件 |
7.1.2 整治线布置与控制工程 |
7.2 凸岸二级分汊型的整治线布置 |
7.2.1 航槽选择与整治线的关系 |
7.2.2 强化二级分汊格局的整治线布置 |
7.2.3 整治线控制工程措施 |
7.3 单式河湾汊道的整治线布置 |
7.3.1 心滩型分汊河道整治 |
7.3.2 凹岸边滩型分汊的整治 |
7.4 整治建筑物设计应注意的问题 |
7.5 小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
创新点自评 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论着以及科研成果 |
(9)黄河上游连续弯曲多滩险河道二维水沙特性数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 航道整治技术 |
1.2.2 数学模型现状 |
1.2.3 物理模型现状 |
1.3 研究内容和方法 |
1.4 创新点 |
第二章 常生码头下游多滩险河道概况及水文泥沙特性 |
2.1 滩险概况 |
2.2 河床演变分析 |
2.2.1 工程地质特征 |
2.2.2 河床演变分析 |
2.3 水文泥沙概况 |
2.3.1 径流 |
2.3.2 水位 |
2.3.3 泥沙 |
2.4 本章小结 |
第三章 平面二维水沙数学模型 |
3.1 水流模型 |
3.2 泥沙模型 |
3.2.1 输沙计算原理 |
3.2.2 恩格隆-汉森公式 |
3.2.3 悬移质运动 |
3.2.4 推移质运动 |
3.2.5 泥沙连续方程 |
3.2.6 河床变形模型 |
3.3 数值求解 |
3.3.1 空间离散 |
3.3.2 控制方程离散 |
3.3.3 时间积分 |
3.4 初始和边界条件 |
3.4.1 初始条件 |
3.4.2 边界条件 |
3.5 模型的率定与验证 |
3.5.1 计算区域网格划分 |
3.5.2 糙率率定 |
3.5.3 水位及流速分布验证 |
3.6 本章小结 |
第四章 河道碍航成因及整治方案计算分析 |
4.1 河道特性 |
4.2 天然状态水流特性 |
4.2.1 水位比降和水深 |
4.2.2 流速流态 |
4.2.3 天然状态输沙运动规律 |
4.2.4 天然河道碍航分析 |
4.3 整治方案的拟定 |
4.4 整治方案一 |
4.4.1 方案一工程布置 |
4.4.2 方案一水力要素分析 |
4.4.3 方案一整治效果总结 |
4.5 整治方案二 |
4.5.1 方案二工程布置 |
4.5.2 方案二水力要素分析 |
4.5.3 方案二整治效果总结 |
4.6 整治方案三 |
4.6.1 方案三工程布置 |
4.6.2 水位变化 |
4.6.3 流速变化 |
4.6.4 比降变化 |
4.6.5 水深变化 |
4.6.6 流态变化 |
4.6.7 方案三治理效果总结 |
4.7 整治方案四 |
4.7.1 方案四工程布置 |
4.7.2 水位变化 |
4.7.3 流速变化 |
4.7.4 比降变化 |
4.7.5 水深变化 |
4.7.6 流态变化 |
4.7.7 方案四输沙规律 |
4.7.8 方案四治理效果总结 |
4.8 连续弯曲多滩险河道碍航规律和整治思路 |
4.9 本章小结 |
第五章 物理模型试验验证分析 |
5.1 模型设计与制作 |
5.1.1 模型设计 |
5.1.2 模型制作 |
5.2 模型验证 |
5.2.1 几何相似验证 |
5.2.2 水位验证 |
5.2.3 流速验证 |
5.3 物理模型试验结果及分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 本文结论 |
6.2 本文建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文和参与的科研项目 |
(10)挺水植被对弯道水流和泥沙运动影响试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 引言 |
1.1. 研究背景及意义 |
1.2. 弯道水沙运动研究综述 |
1.2.1. 弯道水流结构 |
1.2.2. 弯道泥沙输移 |
1.3. 植被覆盖下的水沙运动研究综述 |
1.3.1. 植被覆盖下的水流结构 |
1.3.2. 植被覆盖下的泥沙输移 |
1.4. PTV粒子示踪测速技术综述 |
1.5. 存在的问题 |
1.6. 研究内容与创新点 |
1.7. 章节安排 |
第二章 试验设备 |
2.1. 弯道水槽 |
2.2. 水位测量系统 |
2.3. 流速测量系统 |
2.3.1. 流速仪原理及特点 |
2.3.2. 测量软件 |
2.4. 表面流场测量系统 |
2.4.1. 硬件设备 |
2.4.2. 测量软件 |
2.5. 推移质输沙量及床面形态测量 |
2.6. 小结 |
第三章 基于光流理论的PTV表面流场计算方法 |
3.1. 概述 |
3.2. 基于光流理论的PyrLK"角点-质心"法 |
3.2.1. 角点提取 |
3.2.2. 金字塔光流法 |
3.2.3. 角点跟踪转化为质心匹配 |
3.2.4. 实例计算 |
3.3. PyrLK"角点-质心"法的参数选择 |
3.3.1. 角点提取参数影响分析 |
3.3.2. 金字塔光流法参数影响分析 |
3.4. PyrLK"角点-质心"法与其他匹配算法对比分析 |
3.4.1. 几种PTV匹配算法介绍 |
3.4.2. 简单流场对比分析 |
3.4.3. 复杂流场对比分析 |
3.5. 小结 |
第四章 基于OpenCV平台的表面流场计算软件开发 |
4.1. 概述 |
4.2. OpenCV平台介绍 |
4.2.1. OpenCV特点 |
4.2.2. OpenCV体系结构 |
4.3. 软件主要模块介绍 |
4.3.1. 文件导入 |
4.3.2. 摄像机标定 |
4.3.3. 参数设定的实现 |
4.3.4. 流场计算 |
4.3.5. 其他功能 |
4.4. 小结 |
第五章 弯顶凸岸刚性挺水植被覆盖对弯道水流结构的影响研究 |
5.1. 试验设计 |
5.2. 表面流速分布 |
5.2.1. 表面纵向流速分布 |
5.2.2. 表面横向流速分布 |
5.3. 时均流速分布 |
5.3.1. 纵向流速沿水深分布 |
5.3.2. 横向流速沿水深分布 |
5.3.3. 垂向流速沿水深分布 |
5.4. 紊动强度分布 |
5.5. 小结 |
第六章 弯顶凸岸刚性挺水植被覆盖对弯道推移质输沙和床面形态影响研究 |
6.1. 试验设计 |
6.2. 弯顶凸岸刚性挺水植被覆盖下推移质输沙 |
6.3. 弯顶凸岸刚性挺水植被覆盖下床面形态 |
6.3.1. 床面平面形态对比分析 |
6.3.2. 床面高程对比分析 |
6.4. 小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1. 结论 |
7.2. 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
四、植物坝前上游段推移质泥沙的输移特性(论文参考文献)
- [1]黄土丘陵区侵蚀环境下的流域土壤有机碳动态变化及其影响机制[D]. 曾奕. 华中农业大学, 2021
- [2]基于MIKE21模型的淤地坝溃决过程数值模拟[D]. 李佳佳. 西安理工大学, 2021
- [3]新水沙条件下三峡库尾重点河段的航道泥沙冲淤变化数值模拟研究[D]. 沈俊学. 重庆交通大学, 2021
- [4]长江上游长叶碛河段碍航特性分析及航道整治方法研究[D]. 寇宁宇. 重庆交通大学, 2021
- [5]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[D]. 唐小娅. 重庆交通大学, 2021(02)
- [6]倒刺型丁坝弯道水流流动特性及泥沙输移影响研究[D]. 陈千寻. 西华大学, 2021(02)
- [7]喀斯特地区溶洞伏流水沙运动特性试验研究[D]. 吕超楠. 长江科学院, 2020(01)
- [8]新水沙条件下长江上游分汊河段的航道整治参数研究[D]. 赵志舟. 重庆交通大学, 2019
- [9]黄河上游连续弯曲多滩险河道二维水沙特性数值模拟[D]. 李健. 重庆交通大学, 2019(06)
- [10]挺水植被对弯道水流和泥沙运动影响试验研究[D]. 凃洋. 中国水利水电科学研究院, 2017(09)