黃河干支流骨干樞紐群泥沙動(dòng)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?jiǎng)?chuàng)新成果 11
第2章 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動(dòng)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)空多維災(zāi)變效應(yīng) 35
2.2.1 水庫泥沙淤積造成的時(shí)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(shí)空鏈?zhǔn)絺鲗?dǎo)機(jī)制 43
2.3 黃河干支流骨干樞紐群多維協(xié)同的泥沙動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)控序貫決策理論 96
2.4.1 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控目標(biāo)的動(dòng)態(tài)協(xié)同與博弈關(guān)系 96
2.4.2 樞紐群泥沙動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jī)理及泥沙資源利用與動(dòng)態(tài)調(diào)控互饋效應(yīng) 115
3.1 水庫異重流跟蹤監(jiān)測(cè)及持續(xù)運(yùn)移動(dòng)力學(xué)機(jī)制與臨界條件 116
3.1.1 小浪底水庫長距離運(yùn)行異重流的原型跟蹤觀測(cè) 116
3.1.2 異重流長距離穩(wěn)定運(yùn)移的動(dòng)力學(xué)機(jī)制和臨界條件 124
3.1.3 異重流運(yùn)動(dòng)的水-沙-床耦合動(dòng)力學(xué)控制方程 132
3.2 水庫溯源沖刷的水沙動(dòng)力過程及對(duì)泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的響應(yīng)機(jī)制 141
3.2.1 水庫溯源沖刷水流運(yùn)動(dòng)方程及跌坎形成條件與演化機(jī)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(yàn)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(shì)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(dòng)態(tài)調(diào)控的響應(yīng)機(jī)制 160
3.3 水庫高效排沙淤積形態(tài)及其對(duì)泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的響應(yīng)機(jī)理 163
3.3.1 水庫細(xì)顆粒淤積物流變特性與流型特征 164
3.3.2 考慮細(xì)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(duì)泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的響應(yīng) 171
3.4 水庫泥沙資源利用與泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的互饋機(jī)制 174
3.4.1 新時(shí)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(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)控的互饋機(jī)制 180
3.5 樞紐群聯(lián)合調(diào)控對(duì)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(dòng)態(tài)調(diào)控對(duì)庫區(qū)水-沙-床的規(guī)律性影響 189
3.5.2 樞紐群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控對(duì)水沙量-質(zhì)-能交換的影響機(jī)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(shí)空對(duì)接時(shí)機(jī)及調(diào)控效應(yīng) 206
第4章 下游河道河流系統(tǒng)對(duì)泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的多過程響應(yīng)機(jī)理 211
4.1 下游河道演變對(duì)樞紐群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的多時(shí)空尺度響應(yīng)機(jī)理 211
4.1.1 下游河道物質(zhì)組成與能量沿程分布對(duì)水沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的響應(yīng)規(guī)律 212
4.1.2 下游河床演變對(duì)泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的響應(yīng)規(guī)律 217
4.1.3 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控黃河下游河床演變趨勢(shì)預(yù)測(cè) 223
4.2 下游河勢(shì)控導(dǎo)工程布局與水庫泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的互饋機(jī)制 231
4.2.1 有限控制邊界對(duì)游蕩型河道河勢(shì)演變的約束機(jī)制 231
4.2.2 河勢(shì)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(shì)穩(wěn)定控制指標(biāo)及閾值 244
4.2.4 適應(yīng)樞紐群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的黃河下游河勢(shì)控導(dǎo)工程優(yōu)化布局 251
4.3 下游河流生態(tài)系統(tǒng)對(duì)多重脅迫下水沙動(dòng)態(tài)調(diào)控的響應(yīng)機(jī)理 253
4.3.1 水沙動(dòng)態(tài)調(diào)控對(duì)下游河道關(guān)鍵生境因子時(shí)空演變的影響 254
4.3.2 水沙動(dòng)態(tài)調(diào)控對(duì)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(duì)環(huán)境脅迫的響應(yīng)規(guī)律 260
4.4 樞紐群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相互約束機(jī)制 261
4.4.1 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控對(duì)灘區(qū)土地利用方式的影響機(jī)制 261
4.4.2 泥沙動(dòng)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(dòng)態(tài)模擬及變化趨勢(shì)預(yù)測(cè) 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(huì)經(jīng)濟(jì)多過程耦合機(jī)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(huì)經(jīng)濟(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)多過程耦合機(jī)制及模型構(gòu)建 280
4.5.3 黃河下游行洪輸沙-社會(huì)經(jīng)濟(jì)-生態(tài)環(huán)境多過程模擬預(yù)測(cè) 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(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)控指標(biāo)體系 288
5.1.1 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控指標(biāo)體系構(gòu)建 289
5.1.2 泥沙動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)控模式 322
5.2.4 場(chǎng)次洪水泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控模式 324
5.3 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù) 328
5.3.1 基于水動(dòng)力的黃河干支流骨干樞紐群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù) 328
5.3.2 基于強(qiáng)人工措施的黃河干支流水庫泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù) 336
5.4 水動(dòng)力-強(qiáng)人工措施有機(jī)結(jié)合的泥沙動(dòng)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(dòng)力-強(qiáng)人工措施結(jié)合的泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控方案 365
第6章 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控模擬仿真與智慧決策 371
6.1 泥沙動(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)控模擬仿真系統(tǒng)內(nèi)嵌模型 371
6.1.2 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控多模型自適應(yīng)耦合模式 373
6.1.3 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控模擬仿真系統(tǒng) 378
6.2 中長期洪水泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控方案設(shè)計(jì)與計(jì)算 381
6.2.1 動(dòng)態(tài)調(diào)控影響因素分析 381
6.2.2 中長期泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控方案設(shè)計(jì) 383
6.2.3 中長期泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控方案計(jì)算 386
6.2.4 中長期泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控效果綜合分析 390
6.3 場(chǎng)次洪水泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控方案設(shè)計(jì)與計(jì)算 394
6.3.1 場(chǎng)次洪水泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控方案設(shè)計(jì) 394
6.3.2 場(chǎng)次洪水泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控方案計(jì)算 395
6.4 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控智慧決策平臺(tái) 407
6.4.1 數(shù)據(jù)庫-模型庫-方案庫設(shè)計(jì)與構(gòu)建 407
6.4.2 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控智慧決策模塊開發(fā) 409
6.4.3 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控智慧決策平臺(tái)構(gòu)建 416
第7章 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)控潛力與實(shí)現(xiàn)途徑 419
7.1.1 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控潛力概念和內(nèi)涵 420
7.1.2 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控潛力的計(jì)算方法 421
7.1.3 不同調(diào)控方案泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控潛力評(píng)價(jià) 428
7.1.4 泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控潛力的提升空間與實(shí)現(xiàn)途徑 438
7.2 泥沙動(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)控的桃汛洪水沖刷降低潼關(guān)高程試驗(yàn)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(jì) 445
7.2.3 桃汛洪水沖刷降低潼關(guān)高程示范運(yùn)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(píng)價(jià) 453
7.3.1 泥沙負(fù)載技術(shù)示范方案設(shè)計(jì) 453
7.3.2 **次現(xiàn)場(chǎng)示范試驗(yàn)實(shí)施效果跟蹤觀測(cè)與評(píng)價(jià) 456
7.3.3 第二次現(xiàn)場(chǎng)示范試驗(yàn)實(shí)施效果跟蹤觀測(cè)與評(píng)價(jià) 457
第8章 樞紐群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控序貫決策技術(shù)規(guī)程及綜合效益評(píng)價(jià) 463
8.1 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)規(guī)程 463
8.1.1 骨干樞紐群蓄泄補(bǔ)償原則和蓄泄秩序 463
8.1.2 不同情景下單-多庫泥沙動(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)規(guī)程 473
8.2 泥沙動(dòng)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(píng)估 474
8.2.1 泥沙動(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)控多維效益綜合評(píng)估模型 478
8.2.3 骨干樞紐群中長期泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)控多維效益綜合評(píng)估計(jì)算 481
8.2.4 場(chǎng)次洪水調(diào)度水庫多維效益計(jì)算 487
第9章 結(jié)論 500
參考文獻(xiàn) 503