悬移质含沙量的比热容测量方法

总结分析悬移质含沙量测量方法的代表性成果,评述各种测沙方法的适用性和突出优缺点。在此基础上,提出基于比热容原理测量含沙量的方法。该方法利用改制的比热容测量仪测定不同含沙量水体的比热容,建立含沙量与比热容之间的相互关系,进而通过测量浑水的比热容来确定水体含沙量。研究结果表明：水体含沙量与浑水比热容呈明显的负线性关系,可采用测量浑水比热容的方法来确定水体的含沙量;含沙量的测量精度与浑水比热容的测量精度密切相关。该方法从热学的角度研究水体的含沙量,旨在为泥沙动力学的研究提供新思路。     

海州湾海域悬沙分布特征及运动规律分析

根据海州湾海域2006年1月、2009年6月和2009年8月大风期间的含沙量资料,结合1987-2005年不同时刻卫星遥感影像资料,对海州湾海域悬沙分布特征及运动规律进行分析,结果表明:①海州湾海区含沙量存在明显的季节性变化,含沙量及其影响范围均是冬季明显高于夏季;②含沙量与潮汐的关系是大潮＞中潮＞小潮,近岸含沙量有明显的涨落潮变化,远岸变化不明显;③近岸水域含沙量明显高于远岸水域,总体上呈南部含沙量大,北部含沙量低的特点;④大风期间水体紊动的作用比较强烈,含沙量较高,实测最大含沙量在1.5 kg/m3以上;⑤随着波高的增大,含沙量有逐渐增大的趋势,不过波高的变化与含沙量的变化存在一定的滞后性;⑥大多数情况下,波浪是近岸浅水区泥沙运动的主要动力,海域自身泥沙在波流作用下的反复搬运或输移对海州湾地形产生了重要影响.     

洋山深水港区年平均含沙量的推算

利用工作船站1998—2008年逐日表层含沙量和短期水沙观测资料,分析了洋山深水港区海域的含沙量分布特征,提出适用于其他海域的年平均含沙量推算方法。分析表明:受长江入海泥沙减少的影响,工作船站2005—2008年表层年平均含沙量减少约17%;月均含沙量表现出明显的"冬高夏低"的季节性变化特点,与长江入海泥沙向南扩散的季节性密切相关。洋山海域表层含沙量和垂线平均含沙量的回归分析表明二者呈显著的线性关系。根据年平均含沙量计算结果,西口门附近年平均含沙量为1.01kg/m3,西港区和蒋公柱前沿年平均含沙量约为1.35kg/m3,颗珠山汊道由于受"峡道效应"的影响,年平均含沙量较高,为1.31～1.75kg/m3。以洋山西港区为例,估算年回淤量,取得较好的效果。     

南水北调中线工程陕西水源区含沙量变化分析

目的 探讨河流含沙量的变化特征,为减少河流含沙量奠定基础.方法 采用文献分析和野外调研相结合的方法.结果 汉江和丹江各站的含沙量年内变化很不均匀,以荆紫关为例,在汛期含沙量达到3.0 g·m~(-3),而在非汛期为0.含沙量与径流量无明显相关性,与输沙量呈直线相关.结论 水源区的水土流失严重影响着汉江和丹江的含沙量及河流水质.     

基于对数线性流速分布的含沙量垂线分布

为解决河口海岸地区非恒定流条件下的流速剖面常偏离传统的对数流速分布问题,以对数线性流速分布为基础,推导出动量交换系数,并基于扩散理论得出含沙量垂线分布公式。利用长江口及杭州湾金山海域各层含沙量实测资料对含沙量垂线分布公式进行验证,结果表明,该公式不仅克服了Rouse公式表面水体含沙量为零的缺点,而且在整个水深上与实测含沙量吻合得更好,能够较好地反映河口海岸地区含沙量垂线分布特征。     

长江口横沙浅滩及邻近海域含沙量与沉积物特征分析

长江口在河流动力和海洋动力相互作用和相互制约下,在河口口门形成了庞大的河口拦门沙系,在河口口外形成了巨大的水下三角洲.横沙浅滩是河口拦门沙系的重要组成部分.横沙浅滩含沙量不仅受到流域来水来沙条件的影响,更主要的是受到台风暴潮和寒潮大风的影响,除了大潮含沙量大于小潮含沙量的特征外,冬季含沙量大大大于夏季含沙量.横沙浅滩5 m水深含沙量的总体水平约为0.459 kg/m3.横沙浅滩邻近海域含沙量在向海方向上迅速降低.除潮汐大小含沙量呈现大小变化之外,冬季含沙量大于夏季含沙量是其主要特征.长江流域来沙近年来呈现减少趋势,邻近海域含沙量有所减少,局部海床出现冲刷现象.横沙浅滩沉积以细粉砂为主,水下三角洲沉积物以粘土质粉砂为主,横沙浅滩及邻近海域沉积物的平面分布和垂向分布均反映了横沙浅滩沉积物和水下三角洲沉积物的组合结构.拟建横沙浅滩挖入式港池和外航道沉积地层均为第四纪疏松沉积层,特别是水下三角洲地层,可挖性好,容易成槽,对工程建设有利.     

没冒沙水域水沙运动特性及筑库工程对其影响

以多年数据资料,特别是最新的2003年9月,12月洪枯季和2004年1月枯季南槽没冒沙水域以及邻近水域各定点观测水沙数据资料为基础,采用水文学、泥沙运动力学和数理统计的方法对没冒沙水域的水沙特性进行了分析.结果表明,该水域落潮流速大于涨潮流速,落潮历时比涨潮历时长;净水量向外海,呈落潮流优势;含沙量普遍较高,大潮平均含沙量1.40 kg/m3,小潮平均含沙量0.60 kg/m3,洪季含沙量比枯季高,洪季大潮涨潮含沙量比落潮高,小潮则相反;枯季不论大小潮,一般都是落潮含沙量大于涨潮含沙量;含沙量垂向梯度的大小潮变化、洪枯季变化和涨落潮变化明显.并且用水流连续方程和拟合挟沙力公式推算了水库工程建设后水流流速和含沙量的变化,估计将对南槽产生一定影响.      

基于多维Copula函数的日含沙量过程随机模拟方法研究

本文考虑含沙量自身的相关性以及流量与含沙量之间的相关性,提出了一种基于多维Copula函数的日含沙量过程随机模拟方法.该方法在对日流量序列随机模拟的基础上,采用条件混合法建立截口流量和相邻截口含沙量的三维联合分布,实现对两种相关结构的模拟.同时针对模拟截口多、截口边缘分布难以确定的特点,采用正态分位数变换法对实测日流量、日含沙量资料进行标准正态化处理.将该方法应用到金沙江屏山水文站日含沙量过程随机模拟中,模拟结果表明,本文所提方法能保持实测日含沙量的主要统计特性,模拟序列与实测序列的统计特征值吻合良好,均值、变差系数和偏态系数的通过率均在97%以上,最大平均相对误差4.47%,且能模拟出日含沙量序列的自相关性以及流量和含沙量之间的互相关性,为日含沙量长序列模拟提供新思路.     

文蛤含沙量超声检测法的建立及初步应用

针对目前贝类产品质量安全易受环境影响和体内易存留泥沙等问题,建立一种更适于贝类含沙量测定的方法,为贝类净化提供技术参考和理论指导。以文蛤Meretrix meretrix为研究对象,取3份未经净化的文蛤样品,通过新建立的超声法和常用的比重法对贝肉中含沙量进行测定,对比分析两种测定方法及不同来源文蛤含沙量的差异。结果表明：3份样品经超声法测定导出的含沙量均远高于比重法,约为比重法的7-10倍。因此,超声法更为精准,在测定贝肉中含沙量时,推荐使用超声法。经超声法测定,山东河口海域和山东无棣海域滩涂增养殖的文蛤含沙量分别是浙江乐清池塘养殖文蛤含沙量的45倍和17倍,不同来源文蛤的含沙量差异较大。     

基于B超成像的低含沙量测量

提出了一种利用B超成像技术来测量含沙水流中低含沙量及其垂线分布的新方法.该方法利用B超仪对水中悬浮沙粒直接进行成像,得到水中沙粒的光斑图像信号.提取和分析图像信号的特征量,结果表明特征量沙粒光斑的像面积浓度和灰度面积浓度在一定浓度范围内与实际含沙量之间存在着良好的对应关系,利用这种关系可以实现低含沙量的测量.并讨论了沙粒粒径、材质和水流速度对测量结果的影响及其补偿方法.试验证明,该方法适合于体积浓度小于4.0‰(重量浓度约为10kg/m3以下)的低含沙量的测量,且具有直观可视、灵敏度高、实时性好、对水流无扰动等特点,特别适合河工模型试验中低含沙量的测量及其动态运移情况的分析.     

黄河泥沙含量对磷迁移过程的影响研究

磷是我国河流主要污染物质之一,泥沙含量对磷的迁移过程具有重要影响,但针对磷在沉积物-水界面的迁移机制理解尚不完全．黄河作为典型的高含沙量和高磷负荷河流,对于磷在河流介质的迁移过程具有重要研究意义．在2019 年10 月份选取黄河沿程18 个水样采集点位和2 个沉积柱采集点位,对水样含沙量、总磷含量（TP）和沉积物样磷形态含量（Ca-P、Fe/Al-P、OP）进行测量,结合2000—2019 年黄河主要水文站实测输沙量、含沙量、泥沙粒径数据进行分析．从时空尺度上,尽管中游河段输沙量近20 年呈显著下降趋势,但下游输沙量仍保持稳定,下游前段水体含沙量呈上升趋势．将水体含沙量与TP 含量进行协同分析,下游河段水体含沙量同TP 含量呈相反变化规律．对泥沙粒径进行分析,冲刷作用导致较大粒径沉积物再悬浮,这一过程对磷的迁移具有重要影响．对沉积物磷形态进行分析,IP 为黄河流域沉积物磷主要赋存形态,Ca-P 是IP 的主要赋存形态．研究认为,当流速慢时,水体泥沙含量低,沉积物再悬浮作用弱,Fe/Al-P 在沉积物-水界面迁移. 当流速快时,水体泥沙含量高,沉积物再悬浮作用强,下游地区沉积物和悬浮颗粒物成为磷汇．      

挟沙水流速度与含沙量垂向分布关系探讨

采用数据拟合构造的挟沙水流掺混长度,结合Prandtl掺混长度理论,得到新的挟沙水流流速分布。类比动量传递系数表达式与掺混长度的关系,结合挟沙水流流速分布公式,得到新的含沙量垂线分布公式。分别利用水槽及河道实测资料验证,结果表明流速公式与含沙量公式可以客观准确地描述流速、含沙量垂向变化规律,对含沙量有更高的精度。误差分析表明:近底层流速误差较大,说明底部边界层的选取与判别仍需深入探究;近表层含沙量误差较大,说明含沙量参考点的选取在理论上仍需研究,以摆脱其随机影响。     

三盛公水库运用对下游河道输沙的影响

通过建立一维水沙数学模型,分析了不同下泄流量与含沙量条件下三盛公水库下游河道的水沙输移规律,统计了河道的含沙量、累计冲淤量和河段沿程冲淤量,并计算了河道单位长度冲淤量,定量分析了不同河段的冲淤特点。结果表明：流量相同的条件下,进口含沙量越大,河道沿程淤积量和累计淤积量越大,但水库下游100km后水体含沙量逐渐趋于一致,与进口含沙量无关;水库的下泄流量和含沙量对下游河道的冲刷和淤积影响明显,下泄含沙量不大于3kg/m3时,下游河道以冲刷为主;水库至三湖河口河段冲淤变化受上游来水来沙条件影响明显,该河段冲淤平衡来沙系数在0.004kg·s/m6附近。     

悬移质含沙量检测的Kalman-GORBF多源数据最优融合模型研究

针对悬移质含沙量在线检测易受环境因素的影响,提出基于卡尔曼(Kalman)滤波和遗传算法优化的径向基函数(Genetic Optimized Radial Basis Function,GORBF)神经网络的多源数据最优融合模型.首先简述Kalman滤波的基本原理,将基于音频共振法传感器的信号进行Kalman滤波;对悬移质含沙量、水温、电导率以及深度信息进行综合分析,找出对悬移质含沙量检测有关联的环境因素;并应用RBF神经网络对悬移质含沙量数据进行多源数据处理,融合了影响悬移质含沙量检测的环境因素;最后探讨遗传算法(Genetic Algorithm)优化径向基神经网络(RBF Neural Network)参数的方法,提出遗传算法来优化RBF的半径和离散尺度,获得了悬移质含沙量检测的多源数据最优融合效果,有效地减少环境因素对悬移质含沙量检测的影响.为了比较Kalman-GORBF多源数据融合模型的处理效果,在相同环境下还进行了Kalman-RBF,GORBF、多元线性回归和一元线性回归方法的处理,并进行悬移质含沙量测量的误差分析.试验结果表明,基于Kalman-GORBF多源数据最优融合的悬移质含沙量检测模型能够有效地消除环境影响,提高了悬移质含沙量检测的精度和稳定性.     

螺山水文站综合单断沙关系分析

通过对螺山站1996年-2006年单沙、断沙关系实测资料的分析,探求螺山站单沙、断沙关系的演变规律,建立螺山站综合单沙-断沙关系,对螺山站开展含沙量的间测和检测工作,减少螺山站含沙量测次和与之相配套的流量测次,对促进该站水文测验方式方法变革具有积极意义。     

基于Kalman-BP协同融合模型的含沙量测量

针对黄河含沙量测量易受环境因素影响而导致测量结果不准确的问题,提出基于卡尔曼和BP神经网络(Kalman-BP)的协同融合模型,将含沙量、水温和流速等传感器输出值经过卡尔曼滤波器进行滤波处理;然后经BP神经网络模型对含沙量信息和环境量信息进行多传感器数据融合;最后建立了含沙量测量的反演模型.为了比较Kalman-BP神经网络的协同处理方法的融合效果,在相同环境下还进行了一元线性回归模型和多元线性回归模型的含沙量数据处理,并进行了误差分析比较.实验结果表明,Kalman-BP神经网络协同融合模型的测量误差较小,提高了含沙量测量系统的精度.     

珠江三角洲一维河网非恒定流悬沙预测模拟

在河网水流三级联合解法的基础上,利用“节点含沙量控制法”,假设节点处冲刷和淤积较小,所有节点的含沙量控制方程可以通过输沙量守恒方程用矩阵形式写出,求解该不规则的稀疏矩阵方程组,得到所有节点处的含沙量;单一河道断面处的含沙量通过单一河流悬沙输运的求解方法获得,从而建立珠江三角洲全流域悬沙预测模型,并用实测资料对该模型进行了率定和验证,验证结果良好．     

模糊神经网络在含沙量过程预报中的应用探讨

文章从潮流泥沙模型出发,以同时刻的U、V、H和前一时刻的S、U、V、H为输入,该时刻的S为输出,建立了杭州湾含沙量模拟的模糊神经网络模型.经初步实验表明含沙量的预报较为困难,该模式只能作实时预报,其预报尺度有限,只能有效预报1～3步,这一方面说明杭州湾含沙量变化的复杂性和不确定性,另一方面也表明试图对杭州湾含沙量过程作长期预报是不现实的.     

坡长对离石黄土坡面径流含沙量影响的模拟降雨研究

采用室内人工模拟降雨试验方法,探讨了离石黄土陡坡面降雨条件下坡长对径流含沙量的影响,并初步分析得出不同雨强范围内布设水土保持措施的临界坡长.结果表明,径流含沙量随坡长的延长呈波动变化趋势,且随雨强增大,含沙量达到峰值的临界坡长有所减小(雨强≤60mm/h时临界坡长为4m,雨强60mm/h时为3m);坡长每延长相同长度,含沙量增量不相等且无明显变化规律;坡长1~5m时含沙量随雨强的增大整体呈增加趋势,但在60~80mm/h雨强时增幅最小,坡长2m和4m时增量甚至为负值,建议雨强大于60mm/h时需重点监测,以减少坡面水土流失;雨强与含沙量呈正相关关系,其与径流含沙量的相关性较坡长大(偏相关系数分别为0.810、0.383),坡长、雨强与含沙量的关系可用线性方程描述(R~2=0.68).     

黄河中游水保前后河流含沙量变化

以黄河中游河口-龙门区间的主要支流为例，利用其近30年的水文测验资料，采用方差分析，对不同流域地貌条件下的河流水保前后含沙量的变化情况进行了分析．分析结果表明，黄土丘陵区河流含沙量受水土保持的影响显著，反映水保前后含沙量变化的特征值尸与流域水保面积有着良好的线性关系，利用这一关系可以推求出黄土丘陵区河流水保面积达到流域水土流失面积20％以上时，河流含沙量会显著减少．对于流域内同时存在沙砾丘陵区与黄土丘陵区的河流，水土保持对河流含沙量的影响不大．