河流网泥沙输运的动力学特征

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泥沙输移模型是泥沙研究的重要工具,具有可重复、易模拟长时段长河段、便于研究不同边界条件下的河流演变问题等很多优越性,同时与实际相比,具有周期短并可节省大量投资的优势。随着复杂网络的提出以及近些年来的飞速发展,使得自然界中存在的大量复杂系统都可通过形形色色的网络加以描述。复杂网络是对复杂系统最为一般的抽象和描述方式。河流网具有典型的树状分枝结构,作为复杂网络的一个重要分支也得到了不同程度的研究。在这种情况下,本文借鉴复杂网络的主要思想,根据水流携沙力及其与河道冲淤态之间的反馈自调节机制,建立了河流网泥沙输运的动力学模型,以探索河流网作为一般输移网络所表现出的特征,从而对今后的科研工作以及实际工程问题提供一定的参考。本文的主要工作如下:   ⑴提出了河流网泥沙输运动力学模型,并在前期研究结果的基础上重点考察支流流量对干流瞬态冲淤的影响,对出现的快慢瞬态进行分析与理解,揭示了在流量随机涨落变化条件下,河流自身输沙能力的自我调节特征。进一步说明河流网作为输运网络,具有一般网络所具有的自组织和自适应特性。   ⑵在清水期模型的基础上建立能够体现流量、含沙量大幅变化的丰水期模型。并对模型中相关参量进行赋值,考察其对模型的影响及作用。利用实际河网的水文数据验证模型建立的合理性,为相关领域研究提供新的研究方法和视角。   ⑶考察河网在高含沙水流作用下所表现的特性,如含沙量对于携沙系数的自身调节过程中所起的作用;分析支流流量、含沙量对干流瞬态冲淤的影响,并对其机理进行了相应的解析。   ⑷通过对上面两部分的研究以期建立一个能够反应河网上长时间变化的模型,即全周期模型。通过对其进行合理的赋值,使模型更加完善。从而为黄河上更多的实际工程问题提供有效的预测预报。   本文的结尾部分,是全文的总结,并对所做的工作作了展望。
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