目錄
前言 i
第一篇 研究背景及河段概述
第1章 緒論 3
1.1 研究背景及意義 3
1.1.1 河勢演變研究的背景 3
1.1.2 河勢演變研究的意義 4
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5
1.2.1 壩下游水沙輸移規(guī)律 5
1.2.2 壩下游河勢演變機(jī)理 10
1.2.3 河勢模擬與預(yù)測技術(shù) 12
1.3 本書的主要內(nèi)容 15
第2章 黃河下游河道概況 17
2.1 河段介紹 17
2.1.1 河段基本情況 17
2.1.2 床沙組成 20
2.1.3 灘岸土體特性 22
2.2 水沙條件 26
2.2.1 一般特點(diǎn) 26
2.2.2 不同時期的來水來沙特點(diǎn) 27
2.3 河床沖淤 30
2.4 本章小結(jié) 31
第二篇 黃河下游河道排洪輸沙及河勢變化規(guī)律
第3章 黃河下游河道排洪輸沙能力變化規(guī)律 35
3.1 多邊界耦合作用下黃河下游過流能力的變化規(guī)律 35
3.1.1 河道過流能力計算方法及結(jié)果 35
3.1.2 黃河下游典型斷面平灘流量的調(diào)整特點(diǎn) 40
3.1.3 考慮多邊界耦合影響的河段平灘流量計算方法及結(jié)果分析 42
3.2 近期黃河下游河床沖刷效率的變化規(guī)律 47
3.2.1 河床沖刷效率的計算方法 47
3.2.2 河床沖刷效率的變化過程 48
3.2.3 河床沖刷效率影響因素分析 51
3.2.4 不同河段河床沖刷效率差異的原因 54
3.3 黃河下游河床調(diào)整過程中輸沙閾值探討 57
3.3.1 現(xiàn)有黃河下游輸沙閾值計算方法 57
3.3.2 考慮多邊界條件綜合影響的輸沙閾值計算 58
3.4 本章小結(jié) 63
第4章 黃河下游主槽與深泓擺動過程及特點(diǎn) 65
4.1 主槽與深泓擺動計算方法 65
4.1.1 主槽擺動計算方法 65
4.1.2 深泓擺動計算方法 71
4.2 游蕩段主槽擺動過程及特點(diǎn) 72
4.2.1 主槽擺動方向 72
4.2.2 主槽擺動寬度 73
4.2.3 主槽擺動影響因素 75
4.3 游蕩段深泓擺動過程及特點(diǎn) 79
4.3.1 深泓年際擺動特點(diǎn) 79
4.3.2 深泓年內(nèi)擺動特點(diǎn) 82
4.3.3 河段尺度深泓擺動過程及特點(diǎn) 86
4.4 游蕩段深泓擺動影響因素 87
4.4.1 河段尺度深泓擺動影響因素 87
4.4.2 斷面尺度深泓擺動影響因素 91
4.5 本章小結(jié) 104
第5章 黃河下游灘岸變形及畸形河彎演變特點(diǎn) 105
5.1 長河段灘岸變形體積計算方法 105
5.1.1 數(shù)據(jù)來源 105
5.1.2 灘岸岸線確定方法 107
5.1.3 灘岸變形體積具體計算 108
5.2 黃河下游灘岸變形特點(diǎn) 110
5.2.1 游蕩段灘岸變形特點(diǎn) 110
5.2.2 過渡段灘岸變形特點(diǎn) 112
5.2.3 彎曲段灘岸變形特點(diǎn) 113
5.2.4 三河段灘岸變形特點(diǎn)的差異 114
5.2.5 于店至夾河灘河段灘岸變形特點(diǎn) 115
5.3 黃河下游灘岸變形影響因素 117
5.3.1 來水來沙條件的影響 117
5.3.2 河道整治工程的影響 118
5.4 不同河段灘岸崩退對河床調(diào)整的貢獻(xiàn) 120
5.4.1 實(shí)測輸沙量的修正 120
5.4.2 泥沙收支平衡計算 122
5.4.3 不同河段灘岸崩退對河床沖淤的貢獻(xiàn) 123
5.5 黃河下游畸形河彎演變特點(diǎn) 124
5.5.1 河彎形態(tài)特征參數(shù)計算方法 125
5.5.2 畸形河彎形態(tài)調(diào)整及裁彎過程 126
5.5.3 典型畸形河彎的演變特點(diǎn) 131
5.6 本章小結(jié) 136
第三篇 黃河下游河勢變化過程的動力學(xué)模擬技術(shù)
第6章 黃河下游河道水沙輸移過程模擬 139
6.1 黃河下游動床阻力計算方法 139
6.1.1 數(shù)據(jù)來源 139
6.1.2 黃河下游動床阻力調(diào)整特點(diǎn) 142
6.1.3 動床阻力計算公式的建立及驗(yàn)證 145
6.1.4 現(xiàn)有動床阻力計算公式的精度對比 147
6.2 適合不同含沙量的水流挾沙能力公式 151
6.2.1 水流挾沙能力資料整理 151
6.2.2 不同含沙量統(tǒng)一的水流挾沙能力參數(shù)確定 153
6.3 動床阻力及水流挾沙能力改進(jìn)公式在一維水沙耦合動力學(xué)模型中的應(yīng)用 157
6.3.1 計算邊界條件設(shè)定 159
6.3.2 典型少沙年計算結(jié)果 160
6.3.3 近期豐沙年計算結(jié)果 163
6.4 本章小結(jié) 167
第7章 黃河下游不同尺度的灘岸變形過程模擬 169
7.1 斷面尺度的灘岸崩退過程模擬 169
7.1.1 斷面尺度灘岸崩退模型介紹 169
7.1.2 斷面尺度灘岸崩退模型的驗(yàn)證 172
7.1.3 不同因素對灘岸崩退過程的影響 174
7.2 長河段尺度灘岸變形過程的數(shù)值模擬 177
7.2.1 長河段尺度的灘岸變形模型介紹 177
7.2.2 長河段尺度灘岸變形模型的率定與驗(yàn)證 179
7.3 局部河段床面沖淤與灘岸變形的二維數(shù)值模擬 184
7.3.1 考慮河道整治工程影響的床面沖淤與灘岸變形數(shù)學(xué)模型介紹 185
7.3.2 考慮河道整治工程影響的床面沖淤與灘岸變形數(shù)學(xué)模型的率定與驗(yàn)證 193
7.3.3 河道整治工程對河床變形過程的影響 199
7.4 本章小結(jié) 204
第四篇 黃河下游河勢變化過程的智能預(yù)測技術(shù)
第8章 黃河下游水沙輸移過程智能預(yù)測 209
8.1 基于深度學(xué)習(xí)算法的水沙輸移過程預(yù)測模型構(gòu)建 209
8.1.1 深度學(xué)習(xí)算法原理簡介 209
8.1.2 水沙特征數(shù)據(jù)分析處理及數(shù)據(jù)集劃分 211
8.1.3 水沙輸移過程預(yù)測模型結(jié)構(gòu) 216
8.2 水沙輸移過程預(yù)測模型的訓(xùn)練及超參數(shù)優(yōu)化 216
8.3 水沙輸移過程預(yù)測模型的計算精度分析 226
8.3.1 測試集年際水沙輸移過程的預(yù)測精度 226
8.3.2 測試集汛期及非汛期水沙輸移過程的預(yù)測精度 228
8.3.3 河床邊界條件調(diào)整對模型預(yù)測效果的影響 230
8.3.4 近期游蕩段汛期水沙輸移過程預(yù)測 231
8.4 本章小結(jié) 233
第9章 黃河下游游蕩段深泓擺動智能預(yù)測 234
9.1 汛期深泓擺動預(yù)測模型構(gòu)建 234
9.1.1 機(jī)器學(xué)習(xí)算法選取 235
9.1.2 深泓擺動計算精度評價指標(biāo) 237
9.2 特征變量重要性的計算及分析 238
9.2.1 計算方法 239
9.2.2 影響汛期深泓擺動概率的特征變量重要性 243
9.2.3 影響汛期深泓擺動過程的特征變量重要性 245
9.3 汛期深泓擺動預(yù)測模型的訓(xùn)練及測試 246
9.3.1 深泓擺動概率預(yù)測模型訓(xùn)練及測試 246
9.3.2 深泓擺動過程預(yù)測模型訓(xùn)練及測試 249
9.4 近期典型年份汛期深泓擺動過程的預(yù)測 255
9.4.1 近期水沙變化及河床調(diào)整過程 255
9.4.2 近期深泓擺動概率預(yù)測結(jié)果 256
9.4.3 近期深泓擺動過程預(yù)測結(jié)果 257
9.5 本章小結(jié) 260
第10章 黃河下游游蕩段灘岸崩退智能預(yù)測 262
10.1 灘岸變形數(shù)據(jù)集構(gòu)建 262
10.1.1 灘岸崩退概率與等級計算 262
10.1.2 灘岸崩退相關(guān)特征變量計算 264
10.1.3 模型輸入數(shù)據(jù)處理 268
10.2 灘岸崩退智能預(yù)測模型建立 270
10.2.1 隨機(jī)森林算法與KNN算法介紹 270
10.2.2 灘岸崩退智能預(yù)測模型框架及特征變量選擇 271
10.3 崩退概率預(yù)測模型的訓(xùn)練及測試 274
10.3.1 隨機(jī)森林概率預(yù)測模型訓(xùn)練及測試結(jié)果 274
10.3.2 KNN概率預(yù)測模型訓(xùn)練及測試結(jié)果 276
10.3.3 兩類模型概率計算結(jié)果對比 277
10.4 崩退等級預(yù)測模型的訓(xùn)練及測試 279
10.4.1 隨機(jī)森林等級預(yù)測模型訓(xùn)練及測試結(jié)果 279
10.4.2 KNN等級預(yù)測模型訓(xùn)練及測試結(jié)果 281
10.4.3 兩類模型等級計算結(jié)果對比 284
10.5 近期典型年份汛期灘岸崩退過程預(yù)測結(jié)果及分析 286
10.6 本章小結(jié) 288
參考文獻(xiàn) 289
附錄1 本書采用的精度評價指標(biāo) 305
附錄2 灘岸崩退智能預(yù)測模型中的參數(shù)取值 306