目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意義 3
1.2 研究現(xiàn)狀及存在問題 4
1.2.1 壩下游河床演變分析 4
1.2.2 灘區(qū)水沙演進(jìn)與洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 7
1.3 選題意義及研究?jī)?nèi)容 9
1.3.1 選題意義 9
1.3.2 研究?jī)?nèi)容 10
第2章 黃河下游水沙條件及河床演變特點(diǎn) 12
2.1 黃河下游河段概況 12
2.1.1 黃河下游不同河型河段概述 12
2.1.2 黃河下游不同河型河段的斷面形態(tài) 14
2.2 黃河下游河段不同時(shí)期的來水來沙過程及特點(diǎn) 16
2.2.1 黃河下游河段來水來沙過程的一般特點(diǎn) 17
2.2.2 黃河下游河段不同時(shí)期的來水來沙特點(diǎn) 18
2.3 黃河下游河段不同時(shí)期的河床沖淤過程及特點(diǎn) 22
2.3.1 小浪底水庫運(yùn)用前黃河下游河床沖淤過程及特點(diǎn) 23
2.3.2 小浪底水庫運(yùn)用后黃河下游河床沖淤過程及特點(diǎn) 25
2.4 黃河下游河段不同時(shí)期的橫斷面形態(tài)調(diào)整 27
2.4.1 小浪底水庫運(yùn)用前下游河段的橫斷面形態(tài)調(diào)整 27
2.4.2 小浪底水庫運(yùn)用后下游河段的橫斷面形態(tài)調(diào)整 30
2.5 黃河下游河段不同時(shí)期的河床縱剖面調(diào)整 31
2.6 本章小結(jié) 34
第3章 黃河下游平灘河槽形態(tài)調(diào)整過程及特點(diǎn) 35
3.1 平灘河槽形態(tài)參數(shù)的確定方法 35
3.1.1 斷面尺度平灘河槽形態(tài)的確定方法 37
3.1.2 河段尺度平灘河槽形態(tài)的確定方法 39
3.2 黃河下游不同河段平灘河槽形態(tài)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果及分析 41
3.2.1 游蕩段平灘河槽形態(tài)調(diào)整過程及特點(diǎn) 41
3.2.2 過渡段平灘河槽形態(tài)調(diào)整過程及特點(diǎn) 45
3.2.3 彎曲段平灘河槽形態(tài)調(diào)整過程及特點(diǎn) 48
3.2.4 斷面與河段尺度的平灘河槽形態(tài)對(duì)比 50
3.3 河段平灘河槽形態(tài)與前期水沙條件之間的關(guān)系 51
3.3.1 游蕩段平灘河槽形態(tài)與前期水沙條件之間的關(guān)系 55
3.3.2 過渡段平灘河槽形態(tài)與前期水沙條件之間的關(guān)系 61
3.3.3 彎曲段平灘河槽形態(tài)與前期水沙條件之間的關(guān)系 64
3.4 本章小結(jié) 67
第4章 黃河下游平灘流量調(diào)整過程及特點(diǎn) 69
4.1 平灘流量的概念 69
4.2 斷面及河段尺度平灘流量的計(jì)算方法 70
4.2.1 斷面尺度平灘流量的計(jì)算方法 70
4.2.2 河段尺度平灘流量的計(jì)算方法 74
4.3 黃河下游平灘流量計(jì)算結(jié)果及分析 76
4.3.1 不同方法計(jì)算的典型斷面平灘流量結(jié)果及比較 76
4.3.2 各河段平灘流量的計(jì)算結(jié)果及分析 81
4.4 河段平灘流量與來水來沙條件之間的關(guān)系 83
4.4.1 河段平灘流量與流量及來沙系數(shù)的關(guān)系 84
4.4.2 河段平灘流量與水流沖刷強(qiáng)度的關(guān)系 87
4.5 本章小結(jié) 90
第5章 黃河下游主槽的動(dòng)床阻力計(jì)算 91
5.1 沖積河流阻力構(gòu)成及研究現(xiàn)狀 91
5.1.1 沖積河流阻力構(gòu)成 91
5.1.2 動(dòng)床阻力的計(jì)算方法 92
5.1.3 動(dòng)床阻力的研究現(xiàn)狀 96
5.2 沖積河流床面形態(tài)判別及能態(tài)分區(qū) 97
5.2.1 沖積河流的床面形態(tài)類型 97
5.2.2 沖積河流阻力的水流能態(tài)分區(qū) 98
5.3 黃河下游主槽動(dòng)床阻力數(shù)據(jù)整理及影響因素分析 102
5.3.1 黃河下游動(dòng)床阻力數(shù)據(jù)整理 102
5.3.2 阻力影響因素分析及代表性參數(shù)選取 103
5.4 現(xiàn)有動(dòng)床阻力公式的驗(yàn)證及比較 106
5.4.1 現(xiàn)有代表性動(dòng)床阻力公式介紹 106
5.4.2 現(xiàn)有動(dòng)床阻力公式的驗(yàn)證 110
5.4.3 現(xiàn)有動(dòng)床阻力公式計(jì)算結(jié)果的比較 112
5.5 黃河下游主槽動(dòng)床阻力公式的建立 113
5.5.1 不考慮水流能態(tài)分區(qū)的動(dòng)床阻力計(jì)算公式 113
5.5.2 基于水流能態(tài)分區(qū)的動(dòng)床阻力計(jì)算公式及其率定 115
5.5.3 基于水流能態(tài)分區(qū)的動(dòng)床阻力公式的驗(yàn)證 119
5.6 本章小結(jié) 122
第6章 黃河下游灘區(qū)的植被阻力計(jì)算 123
6.1 灘區(qū)植被阻力研究現(xiàn)狀 123
6.1.1 含植物水流的紊動(dòng)特性研究 124
6.1.2 含植物水流的阻力特性研究 126
6.2 灘區(qū)植被阻力的概化水槽試驗(yàn) 130
6.2.1 水槽試驗(yàn)介紹 130
6.2.2 試驗(yàn)流程及組次 132
6.2.3 試驗(yàn)測(cè)量?jī)?nèi)容 133
6.3 含植物渾水的紊動(dòng)特性試驗(yàn)結(jié)果 135
6.3.1 縱向流速分布特性 135
6.3.2 雷諾應(yīng)力分布特性 140
6.3.3 紊動(dòng)強(qiáng)度分布特性 143
6.4 含植物渾水的阻力特性試驗(yàn)結(jié)果 150
6.4.1 植物拖曳力系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果 150
6.4.2 達(dá)西-魏斯巴赫阻力系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果 154
6.4.3 曼寧阻力系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果 154
6.5 本章小結(jié) 160
第7章 黃河下游河道洪水演進(jìn)過程的一維水沙數(shù)學(xué)模型 162
7.1 一維水沙數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀 162
7.2 一維水沙耦合模型框架及其構(gòu)成 164
7.2.1 控制方程及數(shù)值計(jì)算方法 164
7.2.2 模型關(guān)鍵問題處理 167
7.3 一維水沙耦合數(shù)學(xué)模型的率定及驗(yàn)證 170
7.3.1 研究河段概況 170
7.3.2 一維水沙數(shù)學(xué)模型率定 171
7.3.3 模型驗(yàn)證(1992年游蕩段高含沙洪水過程) 177
7.3.4 模型驗(yàn)證(2004年游蕩段高含沙洪水過程) 180
7.4 不同斷面間距對(duì)模型計(jì)算結(jié)果的影響 183
7.4.1 黃河下游統(tǒng)測(cè)斷面介紹 184
7.4.2 斷面間距對(duì)模擬結(jié)果的影響分析 186
7.5 不同沖淤分配模式對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響 188
7.5.1 現(xiàn)有沖淤分配模式介紹 188
7.5.2 沖淤分配模式對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響分析 190
7.6 新動(dòng)床阻力公式的模擬結(jié)果及其分析 191
7.7 本章小結(jié) 193
第8章 黃河下游灘區(qū)洪水的二維水沙數(shù)學(xué)模型 195
8.1 二維水沙數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀 195
8.2 二維水沙耦合數(shù)學(xué)模型的建立 196
8.2.1 二維渾水控制方程 197
8.2.2 渾水控制方程的數(shù)值求解 199
8.3 二維水沙耦合數(shù)學(xué)模型的率定及驗(yàn)證 204
8.3.1 理想條件下二維瞬時(shí)局部潰壩水流模擬 204
8.3.2 逐漸收縮及放寬水槽內(nèi)潰壩水流模擬 205
8.3.3 突然展寬水槽內(nèi)潰壩水流演進(jìn)與床面沖淤模擬 206
8.3.4 局部可沖刷水槽內(nèi)潰壩水流引起的床面沖淤模擬 207
8.4 黃河下游典型灘區(qū)洪水演進(jìn)過程模擬 208
8.4.1 黃河下游典型灘區(qū)概況 209
8.4.2 灘區(qū)漫灘洪水的概化模型試驗(yàn) 211
8.4.3 灘區(qū)概化模型中洪水演進(jìn)過程的數(shù)值模擬 216
8.5 網(wǎng)格尺度、村莊糙率及植被阻力對(duì)模擬結(jié)果的影響 222
8.5.1 網(wǎng)格尺度及村莊糙率對(duì)模擬結(jié)果的影響 222
8.5.2 考慮植被阻力對(duì)模擬結(jié)果的影響 231
8.6 本章小結(jié) 240
第9章 洪水中人體失穩(wěn)機(jī)理及標(biāo)準(zhǔn) 241
9.1 洪水中人體失穩(wěn)機(jī)理及標(biāo)準(zhǔn)的研究現(xiàn)狀 241
9.1.1 洪災(zāi)中人員傷亡情況概述 241
9.1.2 國內(nèi)外典型洪水災(zāi)害介紹 243
9.1.3 洪水中人體失穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)的研究現(xiàn)狀 245
9.2 基于力學(xué)機(jī)理的洪水作用下人體失穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn) 250
9.2.1 洪水作用下人體失穩(wěn)的力學(xué)分析 250
9.2.2 洪水中人體失穩(wěn)的概化水槽試驗(yàn)及參數(shù)率定 255
9.2.3 與已有真實(shí)人體失穩(wěn)試驗(yàn)結(jié)果的比較 258
9.3 不同坡度下洪水中人體的失穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn) 262
9.3.1 斜坡上洪水中人體跌倒失穩(wěn)公式 262
9.3.2 不同坡度下洪水中人體失穩(wěn)的水槽試驗(yàn)及參數(shù)率定 264
9.3.3 與真實(shí)人體試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比 266
9.4 本章小結(jié) 268
第10章 灘區(qū)洪水中財(cái)產(chǎn)損失率的計(jì)算 270
10.1 洪水中財(cái)產(chǎn)損失率計(jì)算的研究現(xiàn)狀 270
10.2 灘區(qū)洪水中房屋損失率的計(jì)算 272
10.2.1 洪水中房屋損失的影響因素分析 272
10.2.2 洪水中房屋損失率的計(jì)算方法 274
10.2.3 黃河下游灘區(qū)洪水中房屋損失率計(jì)算 278
10.3 灘區(qū)洪水中主要農(nóng)作物損失率的計(jì)算 279
10.3.1 洪水中農(nóng)作物耐淹能力及損失率影響因素分析 280
10.3.2 黃河下游灘區(qū)洪水中農(nóng)作物損失率計(jì)算 281
10.4 本章小結(jié) 282
第11章 灘區(qū)洪水演進(jìn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估二維綜合模型及其應(yīng)用 284
11.1 灘區(qū)洪水演進(jìn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估二維綜合模型 284
11.1.1 生產(chǎn)堤潰口展寬計(jì)算模塊 284
11.1.2 不同受淹對(duì)象的洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊 286
11.1.3 灘區(qū)群眾避難逃生路線優(yōu)選模塊 286
11.2 二維綜合模型驗(yàn)證 291
11.2.1 具有復(fù)雜地形的Toce河模型中的水流過程模擬 291
11.2.2 具有不同房屋分布灘區(qū)概化模型中的洪水演進(jìn)過程模擬 292
11.2.3 生產(chǎn)堤潰口展寬概化模型中的水沙過程模擬 299
11.3 二維綜合模型在黃河下游灘區(qū)的初步應(yīng)用 302
11.3.1 不同場(chǎng)次洪水的計(jì)算條件 302
11.3.2 2003年漫灘洪水演進(jìn)模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果分析 307
11.3.3 “1958年”型灘區(qū)洪水演進(jìn)模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果分析 313
11.4 本章小結(jié) 322
參考文獻(xiàn) 324