本书采用实测资料分析、力学理论分析、概化水槽试验、概化模型试验及数学模型计算相结合的研究方法，开展近期黄河下游河床演变特点及滩区洪水风险评估的研究。本书主要研究内容：提出基于河段尺度的河床演变特征参数的计算方法；研发一维水沙耦合模型与基于有限体积法求解的二维水沙动力学模型；创新构建基于力学过程的洪水演进与风险评估的二维综合数学模型。
样章试读
目录
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序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 3
1.2 研究现状及存在问题 4
1.2.1 坝下游河床演变分析 4
1.2.2 滩区水沙演进与洪水风险评估 7
1.3 选题意义及研究内容 9
1.3.1 选题意义 9
1.3.2 研究内容 10
第2章 黄河下游水沙条件及河床演变特点 12
2.1 黄河下游河段概况 12
2.1.1 黄河下游不同河型河段概述 12
2.1.2 黄河下游不同河型河段的断面形态 14
2.2 黄河下游河段不同时期的来水来沙过程及特点 16
2.2.1 黄河下游河段来水来沙过程的一般特点 17
2.2.2 黄河下游河段不同时期的来水来沙特点 18
2.3 黄河下游河段不同时期的河床冲淤过程及特点 22
2.3.1 小浪底水库运用前黄河下游河床冲淤过程及特点 23
2.3.2 小浪底水库运用后黄河下游河床冲淤过程及特点 25
2.4 黄河下游河段不同时期的横断面形态调整 27
2.4.1 小浪底水库运用前下游河段的横断面形态调整 27
2.4.2 小浪底水库运用后下游河段的横断面形态调整 30
2.5 黄河下游河段不同时期的河床纵剖面调整 31
2.6 本章小结 34
第3章 黄河下游平滩河槽形态调整过程及特点 35
3.1 平滩河槽形态参数的确定方法 35
3.1.1 断面尺度平滩河槽形态的确定方法 37
3.1.2 河段尺度平滩河槽形态的确定方法 39
3.2 黄河下游不同河段平滩河槽形态参数的计算结果及分析 41
3.2.1 游荡段平滩河槽形态调整过程及特点 41
3.2.2 过渡段平滩河槽形态调整过程及特点 45
3.2.3 弯曲段平滩河槽形态调整过程及特点 48
3.2.4 断面与河段尺度的平滩河槽形态对比 50
3.3 河段平滩河槽形态与前期水沙条件之间的关系 51
3.3.1 游荡段平滩河槽形态与前期水沙条件之间的关系 55
3.3.2 过渡段平滩河槽形态与前期水沙条件之间的关系 61
3.3.3 弯曲段平滩河槽形态与前期水沙条件之间的关系 64
3.4 本章小结 67
第4章 黄河下游平滩流量调整过程及特点 69
4.1 平滩流量的概念 69
4.2 断面及河段尺度平滩流量的计算方法 70
4.2.1 断面尺度平滩流量的计算方法 70
4.2.2 河段尺度平滩流量的计算方法 74
4.3 黄河下游平滩流量计算结果及分析 76
4.3.1 不同方法计算的典型断面平滩流量结果及比较 76
4.3.2 各河段平滩流量的计算结果及分析 81
4.4 河段平滩流量与来水来沙条件之间的关系 83
4.4.1 河段平滩流量与流量及来沙系数的关系 84
4.4.2 河段平滩流量与水流冲刷强度的关系 87
4.5 本章小结 90
第5章 黄河下游主槽的动床阻力计算 91
5.1 冲积河流阻力构成及研究现状 91
5.1.1 冲积河流阻力构成 91
5.1.2 动床阻力的计算方法 92
5.1.3 动床阻力的研究现状 96
5.2 冲积河流床面形态判别及能态分区 97
5.2.1 冲积河流的床面形态类型 97
5.2.2 冲积河流阻力的水流能态分区 98
5.3 黄河下游主槽动床阻力数据整理及影响因素分析 102
5.3.1 黄河下游动床阻力数据整理 102
5.3.2 阻力影响因素分析及代表性参数选取 103
5.4 现有动床阻力公式的验证及比较 106
5.4.1 现有代表性动床阻力公式介绍 106
5.4.2 现有动床阻力公式的验证 110
5.4.3 现有动床阻力公式计算结果的比较 112
5.5 黄河下游主槽动床阻力公式的建立 113
5.5.1 不考虑水流能态分区的动床阻力计算公式 113
5.5.2 基于水流能态分区的动床阻力计算公式及其率定 115
5.5.3 基于水流能态分区的动床阻力公式的验证 119
5.6 本章小结 122
第6章 黄河下游滩区的植被阻力计算 123
6.1 滩区植被阻力研究现状 123
6.1.1 含植物水流的紊动特性研究 124
6.1.2 含植物水流的阻力特性研究 126
6.2 滩区植被阻力的概化水槽试验 130
6.2.1 水槽试验介绍 130
6.2.2 试验流程及组次 132
6.2.3 试验测量内容 133
6.3 含植物浑水的紊动特性试验结果 135
6.3.1 纵向流速分布特性 135
6.3.2 雷诺应力分布特性 140
6.3.3 紊动强度分布特性 143
6.4 含植物浑水的阻力特性试验结果 150
6.4.1 植物拖曳力系数的试验结果 150
6.4.2 达西-魏斯巴赫阻力系数的试验结果 154
6.4.3 曼宁阻力系数的试验结果 154
6.5 本章小结 160
第7章 黄河下游河道洪水演进过程的一维水沙数学模型 162
7.1 一维水沙数学模型研究现状 162
7.2 一维水沙耦合模型框架及其构成 164
7.2.1 控制方程及数值计算方法 164
7.2.2 模型关键问题处理 167
7.3 一维水沙耦合数学模型的率定及验证 170
7.3.1 研究河段概况 170
7.3.2 一维水沙数学模型率定 171
7.3.3 模型验证(1992年游荡段高含沙洪水过程) 177
7.3.4 模型验证(2004年游荡段高含沙洪水过程) 180
7.4 不同断面间距对模型计算结果的影响 183
7.4.1 黄河下游统测断面介绍 184
7.4.2 断面间距对模拟结果的影响分析 186
7.5 不同冲淤分配模式对计算结果的影响 188
7.5.1 现有冲淤分配模式介绍 188
7.5.2 冲淤分配模式对计算结果的影响分析 190
7.6 新动床阻力公式的模拟结果及其分析 191
7.7 本章小结 193
第8章 黄河下游滩区洪水的二维水沙数学模型 195
8.1 二维水沙数学模型研究现状 195
8.2 二维水沙耦合数学模型的建立 196
8.2.1 二维浑水控制方程 197
8.2.2 浑水控制方程的数值求解 199
8.3 二维水沙耦合数学模型的率定及验证 204
8.3.1 理想条件下二维瞬时局部溃坝水流模拟 204
8.3.2 逐渐收缩及放宽水槽内溃坝水流模拟 205
8.3.3 突然展宽水槽内溃坝水流演进与床面冲淤模拟 206
8.3.4 局部可冲刷水槽内溃坝水流引起的床面冲淤模拟 207
8.4 黄河下游典型滩区洪水演进过程模拟 208
8.4.1 黄河下游典型滩区概况 209
8.4.2 滩区漫滩洪水的概化模型试验 211
8.4.3 滩区概化模型中洪水演进过程的数值模拟 216
8.5 网格尺度、村庄糙率及植被阻力对模拟结果的影响 222
8.5.1 网格尺度及村庄糙率对模拟结果的影响 222
8.5.2 考虑植被阻力对模拟结果的影响 231
8.6 本章小结 240
第9章 洪水中人体失稳机理及标准 241
9.1 洪水中人体失稳机理及标准的研究现状 241
9.1.1 洪灾中人员伤亡情况概述 241
9.1.2 国内外典型洪水灾害介绍 243
9.1.3 洪水中人体失稳标准的研究现状 245
9.2 基于力学机理的洪水作用下人体失稳标准 250
9.2.1 洪水作用下人体失稳的力学分析 250
9.2.2 洪水中人体失稳的概化水槽试验及参数率定 255
9.2.3 与已有真实人体失稳试验结果的比较 258
9.3 不同坡度下洪水中人体的失稳标准 262
9.3.1 斜坡上洪水中人体跌倒失稳公式 262
9.3.2 不同坡度下洪水中人体失稳的水槽试验及参数率定 264
9.3.3 与真实人体试验结果对比 266
9.4 本章小结 268
第10章 滩区洪水中财产损失率的计算 270
10.1 洪水中财产损失率计算的研究现状 270
10.2 滩区洪水中房屋损失率的计算 272
10.2.1 洪水中房屋损失的影响因素分析 272
10.2.2 洪水中房屋损失率的计算方法 274
10.2.3 黄河下游滩区洪水中房屋损失率计算 278
10.3 滩区洪水中主要农作物损失率的计算 279
10.3.1 洪水中农作物耐淹能力及损失率影响因素分析 280
10.3.2 黄河下游滩区洪水中农作物损失率计算 281
10.4 本章小结 282
第11章 滩区洪水演进与风险评估二维综合模型及其应用 284
11.1 滩区洪水演进与风险评估二维综合模型 284
11.1.1 生产堤溃口展宽计算模块 284
11.1.2 不同受淹对象的洪水风险评估模块 286
11.1.3 滩区群众避难逃生路线优选模块 286
11.2 二维综合模型验证 291
11.2.1 具有复杂地形的Toce河模型中的水流过程模拟 291
11.2.2 具有不同房屋分布滩区概化模型中的洪水演进过程模拟 292
11.2.3 生产堤溃口展宽概化模型中的水沙过程模拟 299
11.3 二维综合模型在黄河下游滩区的初步应用 302
11.3.1 不同场次洪水的计算条件 302
11.3.2 2003年漫滩洪水演进模拟与风险评估的结果分析 307
11.3.3 “1958年”型滩区洪水演进模拟与风险评估的结果分析 313
11.4 本章小结 322
参考文献 324
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