西北旱区多泥沙河库水沙数值模拟及调控研究

西北旱区多泥沙河库水沙数值模拟及调控研究
作者： 王新宏，吴巍，周孝德 著
出版时间：2018年版
丛编项： 西北旱区生态水利学术著作丛书
内容简介
　　《西北旱区多泥沙河库水沙数值模拟及调控研究》针对我国西北干旱地区水资源短缺及时空分布不均、水土流失严重导致的河库含沙量高等问题，面向推进生态文明建设和构筑生态安全屏障、保障生态安全的国家需求，从发挥河库生态系统服务功能的视角出发，以水沙科学技术领域内“泥沙运动过程模拟及水沙调控”这一关键科学问题为突破点，紧密围绕“多泥沙”核心要素，兼顾理论研究与实际应用，透过对多泥沙河库水沙运动机理的分析，从不同空间尺度出发，构建基于多泥沙河库挟沙水流特性的泥沙冲淤预测模型。并以此为基础，耦合水沙资源多目标优化配置模型’形成多泥沙河库水沙齡调控技术支灘式’为西北旱区多泥沙河库水沙调控综合体系的建设提供理论依据与技术支撑。
目录
总序一
总序二
总序三
前言

第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 水库泥沙的研究进展
1.2.2 水库调度的研究进展
1.2.3 水库水沙联合调度的研究进展
1.3 主要研究内容

第2章 多泥沙河流水库特性分析
2.1 水库来水来沙特性
2.1.1 水沙分配特性
2.1.2 水沙数量特性
2.1.3 悬沙级配特性
2.2 水库冲淤特性
2.2.1 滩槽冲淤特性
2.2.2 沿程冲淤特性
2.3 水库挟沙水流特性
2.3.1 挟沙水流密度
2.3.2 挟沙水流流变性质
2.4 小结

第3章 多泥沙河流水库纵向冲淤和横向变形数学模型研究
3.1 水流运动的模拟
3.1.1 基本控制方程
3.1.2 控制方程的离散及计算方法
3.2 泥沙输移的模拟
3.2.1 基本控制方程
3.2.2 基本方程的离散及求解
3.2.3 泥沙输移模拟中若干问题的处理
3.2.4 泥沙输移计算的主要步骤
3.3 河槽横向变形的模拟
3.3.1 河岸横向水力侵蚀量的估算
3.3.2 岸壁土体颗粒的临界起动切应力
3.3.3 黏性河岸重力稳定性的分析和河岸泥沙重力侵蚀量的预测
3.3.4 河岸泥沙失稳崩塌的纵向范围
3.3.5 河岸重力失稳后河岸几何形态的修正
3.4 河岸横向侵蚀与床面垂向冲淤之间相互作用的模拟
3.4.1 非耦合假定
3.4.2 河岸泥沙转化比例
3.4.3 塌岸泥沙特性及分布
3.5 床沙级配的调整及计算方法
3.5.1 床沙级配分层记忆模式
3.5.2 床沙级配调整计算
3.6 水库异重流的模拟
3.6.1 异重流潜入点的判别
3.6.2 异重流运动方程
3.7 异重流倒灌支流的模拟方法简介
3.7.1 异重流倒灌的形成条件
3.7.2 倒灌异重流的起始水深和流速
3.7.3 倒灌长度的计算
3.7.4 倒灌异重流的输沙计算
3.8 模型的计算步骤
3.9 小结

第4章 多泥沙河流水库平面二维水沙数学模型研究
4.1 水沙运动的控制方程
4.1.1 挟沙水流运动的控制方程
4.1.2 泥沙运动的控制方程
4.1.3 水沙运动通用控制方程
4.1.4 拟合坐标系下水沙运动的控制方程
4.2 控制方程的离散及求解
4.2.1 通用控制方程的离散
4.2.2 挟沙水流运动方程的离散
4.2.3 流速-水位-密度的耦合求解算法
4.2.4 流场及悬沙场的求解步骤
4.3 模型定解条件
4.3.1 初始条件
4.3.2 边界条件
4.4 流场及悬沙场求解中的关键问题
4.4.1 流场及悬沙?詈锨蠼?
4.4.2 动边界
4.4.3 流变参数
4.4.4 非均匀沙沉速
4.4.5 水流挟沙力、挟沙力级配及分组挟沙力
4.4.6 恢复饱和系数
4.5 小结

第5章 多泥沙河流水库冲淤的APSO-BP预测模型研究
5.1 模型构建的基本原理
5.1.1 BP神经网络
5.1.2 自适应粒子群优化算法
5.2 模型构建的步骤
5.2.1 影响因子分析
5.2.2 模型计算流程
5.3 模型的工程应用
5.3.1 工程实例概况
5.3.2 水库冲淤形态预测
5.3.3 水库冲淤量预测
5.4 小结

第6章 多泥沙河流水库水沙联合优化调度耦合模型研究
6.1 水库泥沙冲淤计算子模型
6.2 水库（群）优化调度动态规划子模型
6.2.1 模型的构建
6.2.2 模型的求解
6.3 水沙联合优化调度耦合模型
6.3.1 模型耦合的基本思路
6.3.2 耦合变量的确定
6.3.3 模型计算步骤
6.4 小结

第7章 黑河亭口水库水沙联合调节模拟计算分析
7.1 算例概况
7.1.1 工程概况
7.1.2 水沙特性
7.2 模型的验证
7.2.1 验证计算条件
7.2.2 计算网格的生成
7.2.3 验证计算成果及分析
7.3 模型的工程应用
7.3.1 水库调度运行方式拟定
7.3.2 水沙联合调节计算成果及分析
7.4 小结

第8章 三门峡水库运用方式对潼关高程影响研究
8.1 工程概况
8.2 模型的率定与验证
8.2.1 基础资料
8.2.2 模型率定
8.2.3 模型验证
8.3 模型的实践应用
8.3.1 计算方案及条件
8.3.2 计算结果及分析
8.4 小结

第9章 主要结论
参考文献
彩图