變化環(huán)境下黃河凌汛洪水致災成災過程及演化機制
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本書主要研究變化環(huán)境下黃河凌汛洪水致災成災過程及其演化機制,內容包含氣溫變化、水庫運用、河道條件等環(huán)境變化影響下的河道冰情演化解譯,冰凌災害風險及損失評估模型的建立與應用;揭示了河冰宏細觀結構變化的力學過程與機理;辨識并總結了極端天氣下的冰塞冰壩形成演變及致災機理;厘清了凌汛期河道冰-水-床/堤的互饋作用過程與機理。本書可供從事河流冰情研究的人員參考。
前言第1章 緒論1.1 黃河凌汛1.1.1 黃河上游凌汛1.1.2 黃河中游凌汛1.1.3 黃河下游凌汛1.2 河冰研究進展1.2.1 河冰基礎理論研究進展1.2.2 河冰遙感研究進展1.2.3 冰情觀測研究進展1.3 本書研究目標及內容與主要研究成果1.3.1 研究目標及內容1.3.2 主要研究成果參考文獻第2章 變化環(huán)境下黃河凌汛災害時空演變規(guī)律及驅動機制2.1 變化環(huán)境下黃河內蒙古段凌汛致災模式2.1.1 凌汛致災模式分類2.1.2 凌汛洪水案例統計2.2 變化環(huán)境下凌汛災害時空演變規(guī)律2.2.1 黃河內蒙古段氣溫時空變化2.2.2 黃河內蒙古段河道邊界時空變化2.2.3 黃河內蒙古段水力條件時空變化2.2.4 黃河內蒙古段河冰面積分布情況2.2.5 黃河萬家寨庫區(qū)冰厚時空分布2.3 變化環(huán)境下黃河內蒙古段河冰物候時空分布2.3.1 河冰物候時間變化規(guī)律2.3.2 河冰凍結(消融)空間模式2.4 變化環(huán)境下黃河凌汛災害驅動機制2.4.1 黃河內蒙古段凌災驅動因素構成2.4.2 黃河內蒙古段典型年凌災驅動機制2.5 本章小結參考文獻第3章 冰凌洪水災害風險評估與災情損失評價3.1 突變理論基本原理及方法3.1.1 基本原理3.1.2 評價方法3.2 基于突變理論的冰凌洪水災害風險評估3.2.1 風險區(qū)概況3.2.2 風險評估指標體系3.3 突變模型運算及結果分析3.3.1 冰凌洪水災害風險評估計算3.3.2 突變模型運算結果分析3.4 突變評價結果檢驗3.4.1 模糊優(yōu)選法基本原理及方法3.4.2 模糊優(yōu)選模型檢驗運算3.4.3 模糊優(yōu)選模型運算結果分析3.5 基于突變理論的冰凌洪水災情損失評價3.5.1 典型案例后套平原地區(qū)3.5.2 典型案例前套平原地區(qū)3.5.3 損失評價指標體系3.6 突變模型運算及結果分析3.6.1 冰凌洪水災情損失評價計算3.6.2 結果分析3.7 本章小結參考文獻第4章 黃河冰細觀結構與斷裂性能研究4.1 冰坯的采集4.2 微觀結構試驗方法4.2.1 密度與含泥量的測量4.2.2 冰晶體結構的觀測4.3 黃河冰結構特征分析4.3.1 冰密度及含泥量的分布4.3.2 冰晶粒邊界提取及尺寸計算方法4.3.3 黃河冰晶粒邊界提取結果4.3.4 黃河冰晶粒直徑的水平分布4.3.5 黃河冰晶粒直徑的垂直分布4.4 黃河冰斷裂性能試驗方法4.4.1 DIC圖像采集方法與設備4.4.2 斷裂試驗設備4.4.3 斷裂試驗方法4.4.4 試樣的制備與前處理4.4.5 試驗方案4.5 黃河冰斷裂過程位移變化及性能分析4.5.1 冰斷裂過程位移變化4.5.2 冰斷裂性能分析4.6 本章小結參考文獻第5章 極端天氣條件下黃河冰塞冰壩形成及致災機理5.1 橋墩影響下冰塞穩(wěn)定性力學分析研究5.1.1 橋墩影響下冰塞穩(wěn)定性理論分析5.1.2 橋墩影響下冰塞穩(wěn)定性判別公式驗證5.2 冰塞冰壩致災機理研究5.2.1 基于改進馬斯京根法的流量預測模型5.2.2 流量預測模型實例驗證5.3 極端天氣條件下黃河冰塞冰壩形成及演變過程研究5.3.1 黃河內蒙古段冰蓋厚度模擬5.3.2 極端天氣下的冰蓋厚度模擬5.4 冰期局部沖刷相關問題研究進展5.4.1 明流條件下橋墩附近局部沖刷的研究現狀5.4.2 冰期橋墩附近局部沖刷的研究現狀5.4.3 冰期橋墩局部沖刷尚待解決的問題5.5 冰期橋墩局部沖刷問題試驗研究5.5.1 試驗工況和條件設置5.5.2 試驗現象5.5.3 局部沖刷過程的試驗數據分析5.5.4 最大沖刷深度的試驗數據分析5.5.5 冰蓋下無量綱沖刷深度隨時間變化的回歸分析5.6 本章小結參考文獻第6章 靜水冰與動水冰原型觀測分析6.1 水塘靜水冰試驗6.1.1 試驗點概況與觀測內容6.1.2 測點布置6.2 靜水冰蓋的生長與消融6.2.1 冰蓋的生長6.2.2 冰蓋的消融6.2.3 冰厚增長與累積日均負氣溫的關系6.2.4 冰下水溫變化6.3 靜水冰生消數值模擬6.3.1 數學模型方程及求解6.3.2 冰厚數值模擬6.3.3 冰下水溫數值模擬6.4 黃河動水冰試驗6.4.1 試驗點概況6.4.2 無人機載雷達簡介及斷面布設6.4.3 冰厚提取過程6.4.4 2019年穩(wěn)封期冰厚6.4.5 2019年開河期冰厚6.4.6 2020年穩(wěn)封期冰厚6.4.7 無人機載雷達電磁波在黃河冰層中的傳播速度6.4.8 黃河冰層雷達圖譜分析6.5 本章小結參考文獻第7章 冰封期河道冰水動力學行為特征7.1 基于分形理論的冰下水流流速垂線分布研究7.1.1 分形理論基礎7.1.2 暢流期水流流速垂線分布