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 國內外研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 亟待解決的關鍵問題 5
1.3 研究內容與思路 6
1.3.1 研究范圍 6
1.3.2 研究內容 7
1.3.3 技術路線 8
1.4 主要創(chuàng)新成果 11
第2章 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控序貫決策理論 13
2.1 黃河干支流水庫泥沙淤積時空演變特征與現(xiàn)行調控能力 13
2.1.1 黃河干支流骨干樞紐群泥沙淤積時空演變特征 13
2.1.2 黃河干支流水庫及水庫群的現(xiàn)行調控能力 19
2.1.3 黃河干支流骨干樞紐群對水沙過程的調控效應 25
2.2 水庫泥沙淤積的河流系統(tǒng)鏈式時空多維災變效應 35
2.2.1 水庫泥沙淤積造成的時空災變累積效應 35
2.2.2 水庫-河道-河口河流系統(tǒng)災變效應時空鏈式傳導機制 43
2.3 黃河干支流骨干樞紐群多維協(xié)同的泥沙動態(tài)調控目標函數(shù) 55
2.3.1 黃河流域系統(tǒng)與泥沙動態(tài)調控體系 56
2.3.2 黃河流域干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控概念及內涵 58
2.3.3 黃河流域干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調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態(tài)調控目標函數(shù)構建 80
2.4 基于流域系統(tǒng)科學的樞紐群泥沙動態(tài)調控序貫決策理論 96
2.4.1 泥沙動態(tài)調控目標的動態(tài)協(xié)同與博弈關系 96
2.4.2 樞紐群泥沙動態(tài)調控合作博弈模型的構建 98
2.4.3 樞紐群泥沙動態(tài)聯(lián)合調控水沙效益重分配 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 樞紐群泥沙動態(tài)調控序貫決策理論架構 111
第3章 水庫高效輸沙機理及泥沙資源利用與動態(tài)調控互饋效應 115
3.1 水庫異重流跟蹤監(jiān)測及持續(xù)運移動力學機制與臨界條件 116
3.1.1 小浪底水庫長距離運行異重流的原型跟蹤觀測 116
3.1.2 異重流長距離穩(wěn)定運移的動力學機制和臨界條件 124
3.1.3 異重流運動的水-沙-床耦合動力學控制方程 132
3.2 水庫溯源沖刷的水沙動力過程及對泥沙動態(tài)調控的響應機制 141
3.2.1 水庫溯源沖刷水流運動方程及跌坎形成條件與演化機制 141
3.2.2 水庫溯源沖刷過程水沙數(shù)值模型構建與驗證 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態(tài)調控的響應機制 160
3.3 水庫高效排沙淤積形態(tài)及其對泥沙動態(tài)調控的響應機理 163
3.3.1 水庫細顆粒淤積物流變特性與流型特征 164
3.3.2 考慮細顆粒淤積物失穩(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)對泥沙動態(tài)調控的響應 171
3.4 水庫泥沙資源利用與泥沙動態(tài)調控的互饋機制 174
3.4.1 新時期維持和優(yōu)化水庫淤積形態(tài)的調控方法 174
3.4.2 庫區(qū)粗泥沙動態(tài)落淤規(guī)律及其力學指標空間分布特征 175
3.4.3 泥沙資源利用與水庫泥沙動態(tài)調控的互饋機制 180
3.5 樞紐群聯(lián)合調控對庫區(qū)和下游河道水沙輸移的疊加效應 189
3.5.1 泥沙動態(tài)調控對庫區(qū)水-沙-床的規(guī)律性影響 189
3.5.2 樞紐群泥沙動態(tài)調控對水沙量-質-能交換的影響機理 194
3.5.3 水庫群蓄泄秩序的疊加效應 199
3.5.4 水沙過程整體優(yōu)化的水庫群時空對接時機及調控效應 206
第4章 下游河道河流系統(tǒng)對泥沙動態(tài)調控的多過程響應機理 211
4.1 下游河道演變對樞紐群泥沙動態(tài)調控的多時空尺度響應機理 211
4.1.1 下游河道物質組成與能量沿程分布對水沙動態(tài)調控的響應規(guī)律 212
4.1.2 下游河床演變對泥沙動態(tài)調控的響應規(guī)律 217
4.1.3 泥沙動態(tài)調控黃河下游河床演變趨勢預測 223
4.2 下游河勢控導工程布局與水庫泥沙動態(tài)調控的互饋機制 231
4.2.1 有限控制邊界對游蕩型河道河勢演變的約束機制 231
4.2.2 河勢控導工程不同布局方式與水沙調控的互饋效應 238
4.2.3 黃河下游游蕩型河道河勢穩(wěn)定控制指標及閾值 244
4.2.4 適應樞紐群泥沙動態(tài)調控的黃河下游河勢控導工程優(yōu)化布局 251
4.3 下游河流生態(tài)系統(tǒng)對多重脅迫下水沙動態(tài)調控的響應機理 253
4.3.1 水沙動態(tài)調控對下游河道關鍵生境因子時空演變的影響 254
4.3.2 水沙動態(tài)調控對下游河道關鍵群落結構的影響 257
4.3.3 下游河道典型生物對環(huán)境脅迫的響應規(guī)律 260
4.4 樞紐群泥沙動態(tài)調控與區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的相互約束機制 261
4.4.1 泥沙動態(tài)調控對灘區(qū)土地利用方式的影響機制 261
4.4.2 泥沙動態(tài)調控與灘區(qū)土地利用格局變化的區(qū)域空間制約關系 265
4.4.3 灘區(qū)土地利用動態(tài)模擬及變化趨勢預測 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-社會經(jīng)濟多過程耦合機制 275
4.5.1 水沙調控與河床演變-生源物質傳輸-生物演替-社會經(jīng)濟發(fā)展多過程耦合關系 275
4.5.2 黃河下游行洪輸沙-生態(tài)環(huán)境-社會經(jīng)濟多過程耦合機制及模型構建 280
4.5.3 黃河下游行洪輸沙-社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境多過程模擬預測 283
第5章 黃河干支流骨干樞紐群多維功能協(xié)同的泥沙動態(tài)調控模式與技術 288
5.1 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控指標體系 288
5.1.1 泥沙動態(tài)調控指標體系構建 289
5.1.2 泥沙動態(tài)調控指標閾值確定 290
5.2 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控模式 307
5.2.1 黃河典型洪水及水沙特征 308
5.2.2 泥沙動態(tài)調控模式構建的理論依據(jù) 317
5.2.3 中長期泥沙動態(tài)調控模式 322
5.2.4 場次洪水泥沙動態(tài)調控模式 324
5.3 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控技術 328
5.3.1 基于水動力的黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控技術 328
5.3.2 基于強人工措施的黃河干支流水庫泥沙動態(tài)調控技術 336
5.4 水動力-強人工措施有機結合的泥沙動態(tài)調控技術 360
5.4.1 清水下泄期泥沙負載與水庫群聯(lián)合調度技術 360
5.4.2 洪水期水動力-強人工措施結合的泥沙動態(tài)調控方案 365
第6章 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控模擬仿真與智慧決策 371
6.1 泥沙動態(tài)調控多模型多尺度自適應耦合技術及模擬仿真系統(tǒng) 371
6.1.1 泥沙動態(tài)調控模擬仿真系統(tǒng)內嵌模型 371
6.1.2 泥沙動態(tài)調控多模型自適應耦合模式 373
6.1.3 泥沙動態(tài)調控模擬仿真系統(tǒng) 378
6.2 中長期洪水泥沙動態(tài)調控方案設計與計算 381
6.2.1 動態(tài)調控影響因素分析 381
6.2.2 中長期泥沙動態(tài)調控方案設計 383
6.2.3 中長期泥沙動態(tài)調控方案計算 386
6.2.4 中長期泥沙動態(tài)調控效果綜合分析 390
6.3 場次洪水泥沙動態(tài)調控方案設計與計算 394
6.3.1 場次洪水泥沙動態(tài)調控方案設計 394
6.3.2 場次洪水泥沙動態(tài)調控方案計算 395
6.4 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控智慧決策平臺 407
6.4.1 數(shù)據(jù)庫-模型庫-方案庫設計與構建 407
6.4.2 泥沙動態(tài)調控智慧決策模塊開發(fā) 409
6.4.3 泥沙動態(tài)調控智慧決策平臺構建 416
第7章 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控潛力與應用示范 419
7.1 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控潛力與實現(xiàn)途徑 419
7.1.1 泥沙動態(tài)調控潛力概念和內涵 420
7.1.2 泥沙動態(tài)調控潛力的計算方法 421
7.1.3 不同調控方案泥沙動態(tài)調控潛力評價 428
7.1.4 泥沙動態(tài)調控潛力的提升空間與實現(xiàn)途徑 438
7.2 泥沙動態(tài)調控技術在桃汛洪水調度中的應用示范 441
7.2.1 基于泥沙動態(tài)調控的桃汛洪水沖刷降低潼關高程試驗方案 442
7.2.2 桃汛洪水沖刷降低潼關高程調度方案設計 445
7.2.3 桃汛洪水沖刷降低潼關高程示范運用效果 447
7.3 調水調沙下泄清水期泥沙負載技術示范及效果評價 453
7.3.1 泥沙負載技術示范方案設計 453
7.3.2 第一次現(xiàn)場示范試驗實施效果跟蹤觀測與評價 456
7.3.3 第二次現(xiàn)場示范試驗實施效果跟蹤觀測與評價 457
第8章 樞紐群泥沙動態(tài)調控序貫決策技術規(guī)程及綜合效益評價 463
8.1 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控技術規(guī)程 463
8.1.1 骨干樞紐群蓄泄補償原則和蓄泄秩序 463
8.1.2 不同情景下單-多庫泥沙動態(tài)調控規(guī)則 470
8.1.3 黃河干支流骨干樞紐群泥沙動態(tài)調控技術規(guī)程 473
8.2 泥沙動態(tài)調控防洪減淤-供水發(fā)電-生態(tài)環(huán)境等效益綜合評估 474
8.2.1 泥沙動態(tài)調控多維效益指標及其量化方法 475
8.2.2 樞紐群泥沙動態(tài)調控多維效益綜合評估模型 478
8.2.3 骨干樞紐群中長期泥沙動態(tài)調控多維效益綜合評估計算 481
8.2.4 場次洪水調度水庫多維效益計算 487
第9章 結論 500
參考文獻 503