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基于MATLAB的水下地形冲刷过程模拟研究

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泥沙研究 2011年第1期36卷 22-27页

作者：孙东坡谢锋张先起孙羽华北水利水电学院河南郑州450011

基于水下地形实时监测技术,对河工模型水下地形冲刷发展过程进行了分析,在研究水下地形冲刷过程中,采用MATLAB为平台,对采集的数据进行了过滤处理,通过基于原始递归函数理论的曲线(面)拟合法对选取点进行插值得出水下地形冲刷过程随时... 详细信息

基于水下地形实时监测技术,对河工模型水下地形冲刷发展过程进行了分析,在研究水下地形冲刷过程中,采用MATLAB为平台,对采集的数据进行了过滤处理,通过基于原始递归函数理论的曲线(面)拟合法对选取点进行插值得出水下地形冲刷过程随时间的变化曲线,用插值曲线对水下地形发展过程进行模拟,再与实测数据进行分析比较,结果证明该模拟方法可行,并对水下地形的冲刷过程研究具有一定参考价值。

关键词： MATLAB 递归函数理论水下地形冲刷过程模拟

植被根系对干旱内陆河流岸坡冲刷过程影响的模拟研究

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水土保持学报 2023年第2期37卷 27-36页

作者：唐瑞泽汤骅宗全利冯博石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832000 青岛农业大学资源与环境学院山东青岛266109

为探讨植被根系对干旱内陆河流岸坡冲刷过程的定量影响,以塔里木河为研究对象,采用BSTEM模型模拟分析的方法,模拟了8个典型岸坡在2016—2017连续2个水文年的冲刷过程,重点分析骆驼刺、红柳、芦苇、甘草、胡杨、白刺等6种典型荒漠植被根... 详细信息

为探讨植被根系对干旱内陆河流岸坡冲刷过程的定量影响,以塔里木河为研究对象,采用BSTEM模型模拟分析的方法,模拟了8个典型岸坡在2016—2017连续2个水文年的冲刷过程,重点分析骆驼刺、红柳、芦苇、甘草、胡杨、白刺等6种典型荒漠植被根系对河岸冲刷过程的定量影响。结果表明:(1)塔里木河河岸崩塌基本发生于落水期和枯水期,岸坡稳定性在水文年内呈周期性变化,枯水期和涨水期安全系数F s略有波动,整体上呈稳定状态,河岸稳定,在洪水期高水位处F s短暂升高,随后随着水流的冲刷淘蚀以及水位下降,F s不断下降,直至河岸崩塌,随后进入下一个水文年的循环;(2)植被根系在不同水位时期对稳定性的提升效果不同,具体表现为洪水期>涨水期>枯水期>落水期;(3)不同植被对稳定性增强的差异也较大,表现为白刺>骆驼刺>甘草>红柳>胡杨>芦苇;(4)植被根系在不同水位时期对河岸冲刷量的减少效果不同,表现为落水期>洪水期>涨水期>枯水期。根系存在河岸冲刷量减少0.77%~49.36%,且不同植被对河岸冲刷量的减少效果也不同,表现为白刺>甘草>红柳>骆驼刺>胡杨>芦苇;不同植被对于安全系数稳定效果和对于岸坡冲刷量减少效果基本一致,研究结果可为塔里木河河道生态治理提供理论参考。

关键词：荒漠植被根系 BSTEM 稳定性冲刷过程塔里木河

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丁坝冲刷过程试验研究

水动力学研究与进展（A辑） 1993年第B12期8卷 631-635页

作者：苏德慧大连理工大学大连116024

本文通过长历时冲刷过程试验,探讨了丁坝冲刷随时间发展过程的特点和规律,分析了有关因素如床沙粒径、丁坝大小与水流条件对冲刷过程的影响,建立了清水稳定流条件下描述冲刷过程的表达式。研究表明,不同条件下的冲刷过程仅仅与时间无量... 详细信息

本文通过长历时冲刷过程试验,探讨了丁坝冲刷随时间发展过程的特点和规律,分析了有关因素如床沙粒径、丁坝大小与水流条件对冲刷过程的影响,建立了清水稳定流条件下描述冲刷过程的表达式。研究表明,不同条件下的冲刷过程仅仅与时间无量纲数τ有关,冲刷初期,冲坑发展很快,并达到冲深的绝大部分,以后逐渐趋于冲刷平衡。

关键词：丁坝冲刷过程水力学

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积云酸化和冲刷过程的数值试验研究

气象科学 1994年第4期14卷 287-299页

作者：徐家骝周斌斌莫天麟上海城市建设学院环境系上海200092 南京大学大气科学系南京210008

用一组化学模式和二维时变积云模式及扩散模式相结合，研究了云和降水发展各阶段污染物浓度对云水和降水的降化影响及SO2冲刷过程的影响（侧重灵敏度试验的讨论）。

关键词：积云酸化冲刷过程数值试验降水化学模式

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基于图像识别的水下地形冲刷过程监测

水利水运工程学报 2011年第3期 53-58页

作者：孙东坡谢锋张先起王鹏涛华北水利水电学院河南郑州450011 河海大学江苏南京210098

针对水下地形冲刷过程发展的特点,引进医学领域图像处理与分析技术,提出了以波长635 nm的红色线状激光为辅助光源、以MATLAB图像识别处理技术为基础的水下地形冲刷监测方法.该方法具有非接触性测量、实时同步监测等特点.同时基于MATLAB... 详细信息

针对水下地形冲刷过程发展的特点,引进医学领域图像处理与分析技术,提出了以波长635 nm的红色线状激光为辅助光源、以MATLAB图像识别处理技术为基础的水下地形冲刷监测方法.该方法具有非接触性测量、实时同步监测等特点.同时基于MATLAB的图像识别原理,提出了重现水下地形的数字化方法.通过在河工模型局部冲刷发展研究中的实际应用及误差分析,结果表明监测系统十分有效,可以实现水下地形冲刷过程的实时精细监测及动态分析.

关键词：图像识别水下地形冲刷过程激光监测

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基于动力衰减方程的地形冲刷过程研究

人民黄河 2011年第8期33卷 37-38,42页

作者：谢锋姜长友张先起杨真真华北水利水电学院河南郑州450011 解放军信息工程大学理学院河南郑州450000

以一级动力衰减反应方程为基础,通过原始递归函数理论的曲线(面)拟合法,通过对选取点插值得出水下地形冲刷过程线,用插值曲线对水下地形发展过程进行模拟。黄河下游不抢险潜坝模型试验表明,该模拟方法是可行的,推出的局部冲刷发展过程... 详细信息

以一级动力衰减反应方程为基础,通过原始递归函数理论的曲线(面)拟合法,通过对选取点插值得出水下地形冲刷过程线,用插值曲线对水下地形发展过程进行模拟。黄河下游不抢险潜坝模型试验表明,该模拟方法是可行的,推出的局部冲刷发展过程模拟方程可供局部冲刷模式理论分析时参考。

关键词：水下地形动力衰减方程递归函数理论冲刷过程黄河

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冲刷坑冲刷过程的数值模拟

科学技术与工程 2009年第5期9卷 1176-1180页

作者：李艳富四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065

为了探索用数值模拟的方法来模拟冲刷坑形成过程及预测冲刷深度的可行性,在贴体非正交曲线坐标系中,采用控制体积法对二维散粒体河床的冲刷进行了数值模拟,根据冲刷过程中坑底动水压强和冲刷深度之间的平衡关系,来控制坑底边界网格移动... 详细信息

为了探索用数值模拟的方法来模拟冲刷坑形成过程及预测冲刷深度的可行性,在贴体非正交曲线坐标系中,采用控制体积法对二维散粒体河床的冲刷进行了数值模拟,根据冲刷过程中坑底动水压强和冲刷深度之间的平衡关系,来控制坑底边界网格移动进而模拟冲刷坑的冲刷过程及流场变化过程,实现了对冲坑底边界动态发展过程的自动模拟。计算得到的控制参数变化规律,表明用此方法模拟冲坑发展过程的可行性;计算结果与试验吻合较好,说明本方法可以有效地用来模拟冲坑发展过程,并能正确的反映挑流冲刷中流场结构和速度、压力等参数的变化。

关键词：冲刷坑冲刷过程动边界动网格数值模拟

潜堰剖面形状对局部冲刷影响的固液两相流数值研究

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水电能源科学 2025年第2期43卷 72-77页

作者：刘晗月任春平太原理工大学水利科学与工程学院山西太原030000

河道中的潜堰在防止河床过度下切及保护岸坡稳定的同时,可以营造浅滩-深槽的床面形态,对于提升河流生态具有重要意义。潜堰的存在改变了过流特性并诱发局部冲刷,其冲刷过程具有明显的水沙两相流特性,过堰水动力特性和潜堰局部冲刷过程... 详细信息

河道中的潜堰在防止河床过度下切及保护岸坡稳定的同时,可以营造浅滩-深槽的床面形态,对于提升河流生态具有重要意义。潜堰的存在改变了过流特性并诱发局部冲刷,其冲刷过程具有明显的水沙两相流特性,过堰水动力特性和潜堰局部冲刷过程受潜堰剖面形状的影响仍需深入研究。基于SedFOAM构建了潜堰局部冲刷过程的固液两相流模型,利用已有潜堰局部清水冲刷试验对所建数值模型进行验证,同时基于数模结果分析了堰体周围流场特性、涡体特性、冲刷特性。在此基础上数值研究了潜堰剖面变化(上下游坡度、堰顶水深、堰坎厚度)对局部冲刷过程的影响,结果表明减小堰体坡度能有效减弱堰顶周围水流湍动从而减小堰前堰后的冲刷深度和淤积高度,堰顶水深对冲刷深度的影响较大,而堰坎厚度对冲刷过程影响较小。该研究对于潜堰在河床保护、河流生态修复等方面的应用具有理论和实践意义。

关键词：潜堰剖面形态 SedFOAM 水动力特性冲刷过程

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塔里木河岸坡植被对河岸冲刷影响的定量分析及过程模拟

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塔里木河岸坡植被对河岸冲刷影响的定量分析及过程模拟

作者：唐瑞泽石河子大学

学位级别：硕士

塔里木河沿岸冲刷现象频繁,岸坡植被的存在可以有效减少水流对河岸的冲刷作用,定量分析植被对河岸冲刷过程的影响,将为进一步研究植被对河岸固土护堤作用机理提供理论依据和技术支撑。本文以塔里木河干流为研究对象,在采用现场土体冲刷... 详细信息

塔里木河沿岸冲刷现象频繁,岸坡植被的存在可以有效减少水流对河岸的冲刷作用,定量分析植被对河岸冲刷过程的影响,将为进一步研究植被对河岸固土护堤作用机理提供理论依据和技术支撑。本文以塔里木河干流为研究对象,在采用现场土体冲刷试验方法获取植被根系影响下河岸冲刷特性参数(冲刷系数和临界切应力)的基础上,利用BSTEM模型模拟了植被根系影响下岸坡冲刷过程,以探讨植被根系对干旱内陆河流岸坡冲刷过程的定量影响。主要研究内容及结论如下:(1)通过现场试验,在获取了4个取样点无植物覆盖下的土体起动切应力和冲刷系数基础上,重点对有植物根系下的土体起动切应力和冲刷系数开展了现场试验,得到了骆胡杨、芦苇、红柳、驼刺4种典型植物根系影响下,土体起动切应力和冲刷系数的实测结果;根据试验结果,分析了土体起动切应力对冲刷系数的定量影响,结果表明:冲刷系数随着起动切应力的增大而减小,并通过分析得到了土体起动切应力和冲刷系数与根体积密度的关系式,利用植被根体积密度可以计算土体起动切应力和冲刷系数;(2)利用BSTEM模型模拟了塔里木河干流8个典型岸坡在2016-2017两个连续水文年冲刷过程,根据模拟结果,定量分析了骆驼刺、红柳、芦苇、胡杨4种典型植物根系对河岸冲刷过程的定量影响;结果表明:植物根系对河岸冲刷量减少效果显著,且同一水文年不同水位时期,植物根系对河岸冲刷量减少效果有差异,具体表现为:落水期和洪水期减少效果较强,涨水期和枯水期较弱;同时,不同植物对相同水力条件下冲刷量减少效果差异也较大,具体表现为:骆驼刺>红柳>胡杨>芦苇;(3)根据塔里木河岸坡稳定性模拟结果,安全系数Fs在水文年内呈周期性变化,枯水期和涨水期Fs略有波动,整体上呈稳定状态,河岸稳定;在洪水期高水位处Fs短暂升高,随后随着水流的冲刷淘蚀以及水位下降,Fs不断下降,直至河岸崩塌,随后进入下一个水文年的循环;(4)通过定量分析骆驼刺、红柳、芦苇、胡杨4种典型植物根系对河岸稳定性的定量影响,得到:不同水位时期植物根系对河岸稳定性的增强效果不同,具体表现为:落水期和洪水期减少效果较强,涨水期和枯水期较弱;同时,不同植物对河岸稳定性增强差异也较大,具体表现为:骆驼刺>红柳>胡杨>芦苇;总体来说,塔里木河河岸崩塌基本发生于落水期和枯水期,植物根系的存在可以延后河岸崩塌的时期或是避免河岸崩塌发生,同时植物根系可以通过减少河岸崩塌的距离和崩塌体积,有效减少河岸崩塌对河岸的破坏效果。

关键词：荒漠植物根系冲刷系数 BSTEM 冲刷过程塔里木河