黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)

目錄
總序
序一
序二
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 亟待解決的關(guān)鍵問題 5
1.3 研究內(nèi)容與思路 6
1.3.1 研究范圍 6
1.3.2 研究內(nèi)容 7
1.3.3 技術(shù)路線 8
1.4 主要創(chuàng)新成果 11
第2章 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控序貫決策理論 13
2.1 黃河干支流水庫泥沙淤積時空演變特征與現(xiàn)行調(diào)控能力 13
2.1.1 黃河干支流骨干樞紐群泥沙淤積時空演變特征 13
2.1.2 黃河干支流水庫及水庫群的現(xiàn)行調(diào)控能力 19
2.1.3 黃河干支流骨干樞紐群對水沙過程的調(diào)控效應(yīng) 25
2.2 水庫泥沙淤積的河流系統(tǒng)鏈?zhǔn)綍r空多維災(zāi)變效應(yīng) 35
2.2.1 水庫泥沙淤積造成的時空災(zāi)變累積效應(yīng) 35
2.2.2 水庫-河道-河口河流系統(tǒng)災(zāi)變效應(yīng)時空鏈?zhǔn)絺鲗?dǎo)機制 43
2.3 黃河干支流骨干樞紐群多維協(xié)同的泥沙動態(tài)調(diào)控目標(biāo)函數(shù) 55
2.3.1 黃河流域系統(tǒng)與泥沙動態(tài)調(diào)控體系 56
2.3.2 黃河流域干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控概念及內(nèi)涵 58
2.3.3 黃河流域干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控主要約束因子及置信區(qū)間 65
2.3.4 黃河流域干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建 80
2.4 基于流域系統(tǒng)科學(xué)的樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控序貫決策理論 96
2.4.1 泥沙動態(tài)調(diào)控目標(biāo)的動態(tài)協(xié)同與博弈關(guān)系 96
2.4.2 樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控合作博弈模型的構(gòu)建 98
2.4.3 樞紐群泥沙動態(tài)聯(lián)合調(diào)控水沙效益重分配 104
2.4.4 不同水沙情景下樞紐群合作博弈的納什均衡解 107
2.4.5 樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控序貫決策理論架構(gòu) 111
第3章 水庫高效輸沙機理及泥沙資源利用與動態(tài)調(diào)控互饋效應(yīng) 115
3.1 水庫異重流跟蹤監(jiān)測及持續(xù)運移動力學(xué)機制與臨界條件 116
3.1.1 小浪底水庫長距離運行異重流的原型跟蹤觀測 116
3.1.2 異重流長距離穩(wěn)定運移的動力學(xué)機制和臨界條件 124
3.1.3 異重流運動的水-沙-床耦合動力學(xué)控制方程 132
3.2 水庫溯源沖刷的水沙動力過程及對泥沙動態(tài)調(diào)控的響應(yīng)機制 141
3.2.1 水庫溯源沖刷水流運動方程及跌坎形成條件與演化機制 141
3.2.2 水庫溯源沖刷過程水沙數(shù)值模型構(gòu)建與驗證 152
3.2.3 水庫溯源沖刷多情景模擬及沖刷形態(tài)發(fā)展趨勢與極限狀態(tài) 157
3.2.4 跌坎沖刷過程和沖刷效果與泥沙動態(tài)調(diào)控的響應(yīng)機制 160
3.3 水庫高效排沙淤積形態(tài)及其對泥沙動態(tài)調(diào)控的響應(yīng)機理 163
3.3.1 水庫細顆粒淤積物流變特性與流型特征 164
3.3.2 考慮細顆粒淤積物失穩(wěn)滑塌的水庫淤積形態(tài)數(shù)值模擬方法 165
3.3.3 水庫不同淤積形態(tài)對泥沙動態(tài)調(diào)控的響應(yīng) 171
3.4 水庫泥沙資源利用與泥沙動態(tài)調(diào)控的互饋機制 174
3.4.1 新時期維持和優(yōu)化水庫淤積形態(tài)的調(diào)控方法 174
3.4.2 庫區(qū)粗泥沙動態(tài)落淤規(guī)律及其力學(xué)指標(biāo)空間分布特征 175
3.4.3 泥沙資源利用與水庫泥沙動態(tài)調(diào)控的互饋機制 180
3.5 樞紐群聯(lián)合調(diào)控對庫區(qū)和下游河道水沙輸移的疊加效應(yīng) 189
3.5.1 泥沙動態(tài)調(diào)控對庫區(qū)水-沙-床的規(guī)律性影響 189
3.5.2 樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控對水沙量-質(zhì)-能交換的影響機理 194
3.5.3 水庫群蓄泄秩序的疊加效應(yīng) 199
3.5.4 水沙過程整體優(yōu)化的水庫群時空對接時機及調(diào)控效應(yīng) 206
第4章 下游河道河流系統(tǒng)對泥沙動態(tài)調(diào)控的多過程響應(yīng)機理 211
4.1 下游河道演變對樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控的多時空尺度響應(yīng)機理 211
4.1.1 下游河道物質(zhì)組成與能量沿程分布對水沙動態(tài)調(diào)控的響應(yīng)規(guī)律 212
4.1.2 下游河床演變對泥沙動態(tài)調(diào)控的響應(yīng)規(guī)律 217
4.1.3 泥沙動態(tài)調(diào)控黃河下游河床演變趨勢預(yù)測 223
4.2 下游河勢控導(dǎo)工程布局與水庫泥沙動態(tài)調(diào)控的互饋機制 231
4.2.1 有限控制邊界對游蕩型河道河勢演變的約束機制 231
4.2.2 河勢控導(dǎo)工程不同布局方式與水沙調(diào)控的互饋效應(yīng) 238
4.2.3 黃河下游游蕩型河道河勢穩(wěn)定控制指標(biāo)及閾值 244
4.2.4 適應(yīng)樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控的黃河下游河勢控導(dǎo)工程優(yōu)化布局 251
4.3 下游河流生態(tài)系統(tǒng)對多重脅迫下水沙動態(tài)調(diào)控的響應(yīng)機理 253
4.3.1 水沙動態(tài)調(diào)控對下游河道關(guān)鍵生境因子時空演變的影響 254
4.3.2 水沙動態(tài)調(diào)控對下游河道關(guān)鍵群落結(jié)構(gòu)的影響 257
4.3.3 下游河道典型生物對環(huán)境脅迫的響應(yīng)規(guī)律 260
4.4 樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控與區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的相互約束機制 261
4.4.1 泥沙動態(tài)調(diào)控對灘區(qū)土地利用方式的影響機制 261
4.4.2 泥沙動態(tài)調(diào)控與灘區(qū)土地利用格局變化的區(qū)域空間制約關(guān)系 265
4.4.3 灘區(qū)土地利用動態(tài)模擬及變化趨勢預(yù)測 267
4.4.4 灘區(qū)土地利用優(yōu)化方案及管控措施 273
4.5 下游河流系統(tǒng)行洪輸沙-生態(tài)環(huán)境-社會經(jīng)濟多過程耦合機制 275
4.5.1 水沙調(diào)控與河床演變-生源物質(zhì)傳輸-生物演替-社會經(jīng)濟發(fā)展多過程耦合關(guān)系 275
4.5.2 黃河下游行洪輸沙-生態(tài)環(huán)境-社會經(jīng)濟多過程耦合機制及模型構(gòu)建 280
4.5.3 黃河下游行洪輸沙-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境多過程模擬預(yù)測 283
第5章 黃河干支流骨干樞紐群多維功能協(xié)同的泥沙動態(tài)調(diào)控模式與技術(shù) 288
5.1 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控指標(biāo)體系 288
5.1.1 泥沙動態(tài)調(diào)控指標(biāo)體系構(gòu)建 289
5.1.2 泥沙動態(tài)調(diào)控指標(biāo)閾值確定 290
5.2 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控模式 307
5.2.1 黃河典型洪水及水沙特征 308
5.2.2 泥沙動態(tài)調(diào)控模式構(gòu)建的理論依據(jù) 317
5.2.3 中長期泥沙動態(tài)調(diào)控模式 322
5.2.4 場次洪水泥沙動態(tài)調(diào)控模式 324
5.3 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控技術(shù) 328
5.3.1 基于水動力的黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控技術(shù) 328
5.3.2 基于強人工措施的黃河干支流水庫泥沙動態(tài)調(diào)控技術(shù) 336
5.4 水動力-強人工措施有機結(jié)合的泥沙動態(tài)調(diào)控技術(shù) 360
5.4.1 清水下泄期泥沙負(fù)載與水庫群聯(lián)合調(diào)度技術(shù) 360
5.4.2 洪水期水動力-強人工措施結(jié)合的泥沙動態(tài)調(diào)控方案 365
第6章 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控模擬仿真與智慧決策 371
6.1 泥沙動態(tài)調(diào)控多模型多尺度自適應(yīng)耦合技術(shù)及模擬仿真系統(tǒng) 371
6.1.1 泥沙動態(tài)調(diào)控模擬仿真系統(tǒng)內(nèi)嵌模型 371
6.1.2 泥沙動態(tài)調(diào)控多模型自適應(yīng)耦合模式 373
6.1.3 泥沙動態(tài)調(diào)控模擬仿真系統(tǒng) 378
6.2 中長期洪水泥沙動態(tài)調(diào)控方案設(shè)計與計算 381
6.2.1 動態(tài)調(diào)控影響因素分析 381
6.2.2 中長期泥沙動態(tài)調(diào)控方案設(shè)計 383
6.2.3 中長期泥沙動態(tài)調(diào)控方案計算 386
6.2.4 中長期泥沙動態(tài)調(diào)控效果綜合分析 390
6.3 場次洪水泥沙動態(tài)調(diào)控方案設(shè)計與計算 394
6.3.1 場次洪水泥沙動態(tài)調(diào)控方案設(shè)計 394
6.3.2 場次洪水泥沙動態(tài)調(diào)控方案計算 395
6.4 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控智慧決策平臺 407
6.4.1 數(shù)據(jù)庫-模型庫-方案庫設(shè)計與構(gòu)建 407
6.4.2 泥沙動態(tài)調(diào)控智慧決策模塊開發(fā) 409
6.4.3 泥沙動態(tài)調(diào)控智慧決策平臺構(gòu)建 416
第7章 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控潛力與應(yīng)用示范 419
7.1 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控潛力與實現(xiàn)途徑 419
7.1.1 泥沙動態(tài)調(diào)控潛力概念和內(nèi)涵 420
7.1.2 泥沙動態(tài)調(diào)控潛力的計算方法 421
7.1.3 不同調(diào)控方案泥沙動態(tài)調(diào)控潛力評價 428
7.1.4 泥沙動態(tài)調(diào)控潛力的提升空間與實現(xiàn)途徑 438
7.2 泥沙動態(tài)調(diào)控技術(shù)在桃汛洪水調(diào)度中的應(yīng)用示范 441
7.2.1 基于泥沙動態(tài)調(diào)控的桃汛洪水沖刷降低潼關(guān)高程試驗方案 442
7.2.2 桃汛洪水沖刷降低潼關(guān)高程調(diào)度方案設(shè)計 445
7.2.3 桃汛洪水沖刷降低潼關(guān)高程示范運用效果 447
7.3 調(diào)水調(diào)沙下泄清水期泥沙負(fù)載技術(shù)示范及效果評價 453
7.3.1 泥沙負(fù)載技術(shù)示范方案設(shè)計 453
7.3.2 **次現(xiàn)場示范試驗實施效果跟蹤觀測與評價 456
7.3.3 第二次現(xiàn)場示范試驗實施效果跟蹤觀測與評價 457
第8章 樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控序貫決策技術(shù)規(guī)程及綜合效益評價 463
8.1 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控技術(shù)規(guī)程 463
8.1.1 骨干樞紐群蓄泄補償原則和蓄泄秩序 463
8.1.2 不同情景下單-多庫泥沙動態(tài)調(diào)控規(guī)則 470
8.1.3 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控技術(shù)規(guī)程 473
8.2 泥沙動態(tài)調(diào)控防洪減淤-供水發(fā)電-生態(tài)環(huán)境等效益綜合評估 474
8.2.1 泥沙動態(tài)調(diào)控多維效益指標(biāo)及其量化方法 475
8.2.2 樞紐群泥沙動態(tài)調(diào)控多維效益綜合評估模型 478
8.2.3 骨干樞紐群中長期泥沙動態(tài)調(diào)控多維效益綜合評估計算 481
8.2.4 場次洪水調(diào)度水庫多維效益計算 487
第9章 結(jié)論 500
參考文獻 503