河流泥沙图像获取系统的研究

针对目前水流泥沙含量测定时,所需测量周期长,检测过程繁琐、水文工作人员取样过程劳动强度大,并且不利于含沙量数据的连续测量与实时检测的现状,提出了一种利用在线技术获取中小河流截面视频图像,进行水文含沙量分析研究的方法。这种方法首先需要获取河流泥沙图像。我们对河流泥沙图像获取进行了分析,提出一种装置设计方案,在实验室通过实验可让泥沙成薄层流过获取图像,为进一步研究提供了经验和条件。     

河流泥沙图像获取装置的研制

针对目前水流泥沙含量测定时,所需测量周期长,检测工程繁琐、水文工作人员取样过程劳动强度大,并且不利于含沙量数据的连续测量与实时检测的现状,提出了一种利用在线技术获取中小河流截面视频图像,进行水文含沙量分析研究的方法。这种方法首先需要获取河流泥沙图像。我们对河流泥沙图像获取进行了分析,提出一种装置设计方案,在实验室通过实验可让泥沙成薄层流过获取图像,为进一步研究提供了经验和条件。     

基于小波算法的中小河流泥沙含量检测研究

利用计算机图像处理技术,对河流泥沙含量进行在线检测.利用水下摄像方法 摄取过流断面影像信息素材后,利用小波算法对图像进行处理和分析,测量水体中泥沙颗粒的个数、每一泥沙颗粒形状和尺寸,进而得到水体中泥沙颗粒的总体积、总重量和单位体积的泥沙重,即河流在该点的含沙量.该方法 将计算机图像识别技术与中小河流泥沙监测有机的结合起来,达到准确、动态、实时、在线跟踪河流泥沙含沙量的效果,为中小河流泥沙含沙量的检测开辟了新途径.     

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．      

基于小波神经网络的水库泥沙预测

针对水沙机理复杂,水文预报中泥沙难以预测的问题,将小波神经网络应用到水库入库含沙量、泥沙淤积量预测,计算简便,预测结果可为水库短期调度运行和长期运行管理提供依据.采用梯度修正法修正网络权值和小波基函数参数,通过分析影响水库入库含沙量、泥沙淤积量的主要因素,分别建立小波神经网络预测模型.以某水库为例,对其入库含沙量及泥沙淤积量进行了预测.与实测结果的对比分析表明,预测结果的确定性系数分别达到0.70及0.97,且入库含沙量的预测结果较BP神经网络预测结果好.该方法预测精度较高且计算方便.     

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。     

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.     

河流网泥沙输移模型中的标度规律

为了模拟河流网的泥沙输运过程,根据水流携沙力受河道冲淤的反馈自调节机制,提出了枯水期河流网泥沙输移的动力学模型.考虑枯水期水沙动力学过程类似于固定流量和含沙量条件下的稳态,用该模型模拟预测了水流携沙系数(表征携沙力)和冲淤量沿河道分布的标度规律.结果表明,携沙系数随河段的递增满足负幂律分布;平均冲淤量随河段的递增满足指数规律分布.     

七彩万花筒

含沙量最大的河流黄河是我国第二大河,其含沙量居世界各大河流之冠,每年输入下游的泥沙达16亿吨。如果把这些泥沙筑成高、宽各1米的长堤,其长度可绕地球赤道27圈。黄河每年带走的氮、磷、钾肥约4000万吨。一位外国朋友说:黄河流走的不是泥沙,而是中华民族的血液;不是微血管出血,而是主动脉破裂。(王么佳)     

长江上游主要支流水沙特性及其影响因素分析

雅砻江、岷江、嘉陵江和乌江的水沙特性是决定长江泥沙变异的关键因素之一,关乎三峡水库的合理运行,关系着长江流域水资源的合理开发利用及水生态平衡.本文基于2002—2016年期间,长江主要支流设置的桐子林、高场、北碚、武隆4所重要控制性水文站水文泥沙监测资料,深入系统地探讨水文泥沙参量的变化特征及其影响因素,借助统计软件SPSS进一步分析水文泥沙参量的相关性.研究结果表明:在时序上,各支流年均含沙量、年输沙量、年输沙模数降低22.57%～91.54%,年径流量雅砻江、岷江和乌江增大3.28%～17.96%,嘉陵江降低1.58%;嘉陵江和乌江的中值粒径增大50%～80%.水电站的修建导致年均含沙量、年输沙量、中值粒径、年输沙模数降低5%～79.34%;强降雨、滑坡、塌方、泥石流、溃坝等自然灾害以及人为诱发滑坡和向河道倾倒土石体致使年均含沙量、年输沙量、年输沙模数增大20%～702.94%.参数间相关性由强到弱排序为年均含沙量和年输沙量/年输沙模数,年径流量和年均含沙量,年径流量和年输沙量/年输沙模数,年均含沙量和中值粒径,中值粒径和年输沙量/年输沙模数,以及年径流量和中值粒径.研究成果将为长江支流梯级电站的规划设计、三峡水库的合理运行提供理论支撑.