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(shì)演變研究的背景 3
1.1.2 河勢(shì)演變研究的意義 4
1.2 國(guó)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(shì)演變機(jī)理 10
1.2.3 河勢(shì)模擬與預(yù)測(cè)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(shí)期的來(lái)水來(lái)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(shì)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(guò)流能力的變化規(guī)律 35
3.1.1 河道過(guò)流能力計(jì)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(jì)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(jì)算方法 47
3.2.2 河床沖刷效率的變化過(guò)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(guò)程中輸沙閾值探討 57
3.3.1 現(xiàn)有黃河下游輸沙閾值計(jì)算方法 57
3.3.2 考慮多邊界條件綜合影響的輸沙閾值計(jì)算 58
3.4 本章小結(jié) 63
第4章 黃河下游主槽與深泓擺動(dòng)過(guò)程及特點(diǎn) 65
4.1 主槽與深泓擺動(dòng)計(jì)算方法 65
4.1.1 主槽擺動(dòng)計(jì)算方法 65
4.1.2 深泓擺動(dòng)計(jì)算方法 71
4.2 游蕩段主槽擺動(dòng)過(guò)程及特點(diǎn) 72
4.2.1 主槽擺動(dòng)方向 72
4.2.2 主槽擺動(dòng)寬度 73
4.2.3 主槽擺動(dòng)影響因素 75
4.3 游蕩段深泓擺動(dòng)過(guò)程及特點(diǎn) 79
4.3.1 深泓年際擺動(dòng)特點(diǎn) 79
4.3.2 深泓年內(nèi)擺動(dòng)特點(diǎn) 82
4.3.3 河段尺度深泓擺動(dòng)過(guò)程及特點(diǎn) 86
4.4 游蕩段深泓擺動(dòng)影響因素 87
4.4.1 河段尺度深泓擺動(dòng)影響因素 87
4.4.2 斷面尺度深泓擺動(dòng)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(zhǎng)河段灘岸變形體積計(jì)算方法 105
5.1.1 數(shù)據(jù)來(lái)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(jì)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(guò)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(lái)水來(lái)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(duì)河床調(diào)整的貢獻(xiàn) 120
5.4.1 實(shí)測(cè)輸沙量的修正 120
5.4.2 泥沙收支平衡計(jì)算 122
5.4.3 不同河段灘岸崩退對(duì)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(jì)算方法 125
5.5.2 畸形河彎形態(tài)調(diào)整及裁彎過(guò)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(shì)變化過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)
第6章 黃河下游河道水沙輸移過(guò)程模擬 139
6.1 黃河下游動(dòng)床阻力計(jì)算方法 139
6.1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 139
6.1.2 黃河下游動(dòng)床阻力調(diào)整特點(diǎn) 142
6.1.3 動(dòng)床阻力計(jì)算公式的建立及驗(yàn)證 145
6.1.4 現(xiàn)有動(dòng)床阻力計(jì)算公式的精度對(duì)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(dòng)床阻力及水流挾沙能力改進(jìn)公式在一維水沙耦合動(dòng)力學(xué)模型中的應(yīng)用 157
6.3.1 計(jì)算邊界條件設(shè)定 159
6.3.2 典型少沙年計(jì)算結(jié)果 160
6.3.3 近期豐沙年計(jì)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(guò)程模擬 169
7.1 斷面尺度的灘岸崩退過(guò)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(duì)灘岸崩退過(guò)程的影響 174
7.2 長(zhǎng)河段尺度灘岸變形過(guò)程的數(shù)值模擬 177
7.2.1 長(zhǎng)河段尺度的灘岸變形模型介紹 177
7.2.2 長(zhǎng)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(duì)河床變形過(guò)程的影響 199
7.4 本章小結(jié) 204
第四篇 黃河下游河勢(shì)變化過(guò)程的智能預(yù)測(cè)技術(shù)
第8章 黃河下游水沙輸移過(guò)程智能預(yù)測(cè) 209
8.1 基于深度學(xué)習(xí)算法的水沙輸移過(guò)程預(yù)測(cè)模型構(gòu)建 209
8.1.1 深度學(xué)習(xí)算法原理簡(jiǎn)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(guò)程預(yù)測(cè)模型結(jié)構(gòu) 216
8.2 水沙輸移過(guò)程預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練及超參數(shù)優(yōu)化 216
8.3 水沙輸移過(guò)程預(yù)測(cè)模型的計(jì)算精度分析 226
8.3.1 測(cè)試集年際水沙輸移過(guò)程的預(yù)測(cè)精度 226
8.3.2 測(cè)試集汛期及非汛期水沙輸移過(guò)程的預(yù)測(cè)精度 228
8.3.3 河床邊界條件調(diào)整對(duì)模型預(yù)測(cè)效果的影響 230
8.3.4 近期游蕩段汛期水沙輸移過(guò)程預(yù)測(cè) 231
8.4 本章小結(jié) 233
第9章 黃河下游游蕩段深泓擺動(dòng)智能預(yù)測(cè) 234
9.1 汛期深泓擺動(dòng)預(yù)測(cè)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(dòng)計(jì)算精度評(píng)價(jià)指標(biāo) 237
9.2 特征變量重要性的計(jì)算及分析 238
9.2.1 計(jì)算方法 239
9.2.2 影響汛期深泓擺動(dòng)概率的特征變量重要性 243
9.2.3 影響汛期深泓擺動(dòng)過(guò)程的特征變量重要性 245
9.3 汛期深泓擺動(dòng)預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練及測(cè)試 246
9.3.1 深泓擺動(dòng)概率預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練及測(cè)試 246
9.3.2 深泓擺動(dòng)過(guò)程預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練及測(cè)試 249
9.4 近期典型年份汛期深泓擺動(dòng)過(guò)程的預(yù)測(cè) 255
9.4.1 近期水沙變化及河床調(diào)整過(guò)程 255
9.4.2 近期深泓擺動(dòng)概率預(yù)測(cè)結(jié)果 256
9.4.3 近期深泓擺動(dòng)過(guò)程預(yù)測(cè)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(cè) 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(jí)計(jì)算 262
10.1.2 灘岸崩退相關(guān)特征變量計(jì)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(cè)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(cè)模型框架及特征變量選擇 271
10.3 崩退概率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練及測(cè)試 274
10.3.1 隨機(jī)森林概率預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練及測(cè)試結(jié)果 274
10.3.2 KNN概率預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練及測(cè)試結(jié)果 276
10.3.3 兩類模型概率計(jì)算結(jié)果對(duì)比 277
10.4 崩退等級(jí)預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練及測(cè)試 279
10.4.1 隨機(jī)森林等級(jí)預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練及測(cè)試結(jié)果 279
10.4.2 KNN等級(jí)預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練及測(cè)試結(jié)果 281
10.4.3 兩類模型等級(jí)計(jì)算結(jié)果對(duì)比 284
10.5 近期典型年份汛期灘岸崩退過(guò)程預(yù)測(cè)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(píng)價(jià)指標(biāo) 305
附錄2 灘岸崩退智能預(yù)測(cè)模型中的參數(shù)取值 306