2025年 06期
基于粒子滤波的河道含沙量数据同化及参数校正研究
徐兴亚;赖瑞勋;黄磊;何国建;夏军强;方红卫;提升水沙数学模型含沙量的计算精度具有重要的实际意义和科学价值。通过将粒子滤波数据同化算法引入到一维河道水沙数学模型，采用实测含沙量作为观测数据，建立悬沙输移模型的粒子滤波同化系统，优化模型状态变量含沙量模拟结果，并对模型参数(恢复饱和系数α和挟沙力公式系数K及指数m)进行校正更新。将所建立的同化系统应用于黄河小浪底至夹河滩河段调水调沙过程计算分析，结果表明：同化过程在优化水沙数学模型含沙量的同时，随水沙条件变化同步动态校正模型参数，可以有效地减少模型参数的误差，降低模型不确定性，提升水沙数学模型的含沙量计算精度。
冰盖流泥沙起动规律研究
许晓阳;王平;陈月君;胡恬;在寒冷地区，河流冬季常形成冰盖和冰塞，会明显改变河流的水流条件，使泥沙起动规律更为复杂。基于Einstein的阻力划分假定，采用指数流速分布公式，建立了适用于不同糙率组合条件下的明渠流、冰盖流和冰塞流泥沙起动流速公式。对公式进行了验证和比较，结果表明：公式计算值与实测数据符合良好，平均相对误差由7.245%～10%减小到4.256%;文献中公式计算值与实测值存在较大偏离的主要原因在于不同试验组次的泥沙起动标准不同；以垂线平均流速来表示泥沙起动条件时，泥沙起动流速从大到小依次为：明渠流>冰盖流>冰塞流；不同边界条件下可起动最大泥沙粒径从大到小依次为：冰塞流>冰盖流>明渠流。
基于深度学习的细颗粒泥沙絮团测量及处理系统研究
叶宏辉;许春阳;陈永平;谢嘉钰;针对传统图像处理方法在细颗粒泥沙絮团测量中易受失焦颗粒干扰、效率低、处理参数有较大主观性的问题，基于YOLOv7模型框架，提出一种基于深度学习模型的自动化图像处理模型(YOLO-floc)。基于构建高分辨率CCD相机系统，结合YOLO-floc模型实现絮团边界的精准定位和失焦颗粒的有效剔除，最终得到絮团尺寸、分形维数等相关信息，并进行了两组验证实验。结果表明，模型在不同粒径玻璃珠及微塑料颗粒的尺寸测量中，与手动方法测量结果高度一致，且能定量分析蒙脱石微粒在絮凝过程中絮团粒径的演变规律。研究验证了该方法在实验室条件下的可靠性，将深度学习模型应用于泥沙絮团测量领域，为泥沙输移、污染物迁移等研究提供了高效、高精度的技术支持。
向家坝水电站下游河道冲淤变化及其影响研究
潘增;陈忠贤;朱俊;周凌;郑川东;封保根;针对向家坝水电站清水下泄问题，采用2012—2023年长序列水文泥沙和断面地形资料，分析了向家坝水电站蓄水以来下游河床演变特征，通过水动力数学模型计算，分析了河道冲刷对枯水期河床糙率和河道水位变化，以及对电站发电和升船机通航的影响。结果表明，河道冲刷集中于2012—2017年，2018—2023年冲刷明显减缓。2012—2017年河床糙率由0.042增长至0.051,河道水位下降明显，其中向家坝水文站、大雪滩站水位最大分别下降约0.27 m和0.47 m。2018—2023年河床糙率维持在0.049附近，河道水位下降趋势减缓。初步分析河道冲刷对向家坝升船机通航影响不明显，对电站发电总体有利。
东庄水库拦沙前期对下游冲淤及三门峡水库调度影响研究
王海军;冯普林;基于东庄水库设计水沙条件和泾河、渭河、黄河近期水沙及河道条件，分析了东庄水库拦沙前期对泾河、渭河下游及黄河潼关以下水沙变化、河道冲淤和三门峡水库调度的影响，提出了临潼站相应于水库设计1968系列、1961系列、1991系列、2000系列、原1968系列和新2000系列水沙条件的水沙量变化及渭河临潼以下河段冲淤量调整指标，以及黄河潼关以下相应于水库设计1991系列和新2000系列水沙条件的水沙量变化及冲淤量估算指标，得出三门峡水库非汛期及汛期平水期的蓄水位、汛期洪水敞泄的量级和时机都要谨慎控制和动态调整的结论。
黄河宁蒙河段不同粒径组泥沙洪水冲淤特性
鲁俊;程迎莹;张华兴;钱裕;闫孝廉;黄河上游宁蒙河段不同来源区泥沙粒径差异大，其冲淤特性事关河道治理决策方案制定。基于1960年以来的实测资料，分析了宁蒙河段泥沙的来源，尤其是粗泥沙的来源，泥沙来自干流、区间支流和入黄风积沙，粒径小于0.05 mm的泥沙为来沙主体，不同来源区都有一定的粒径大于0.05 mm的粗泥沙；研究揭示了宁蒙河段干支流洪水的泥沙冲淤特性，干流非漫滩洪水随着流量级的增大，宁蒙河段由淤积逐步转为冲刷，有利于各分组泥沙输移的流量范围是2 500～3 000 m3/s;支流洪水在巴彦高勒至头道拐河段以淤积为主，淤积程度与干流来水流量密切相关，干流来水流量越大，河道输沙能力越强，河道淤积程度越轻。
基于Sentinel-2 MSI数据的长江表层悬移质泥沙浓度估算
李雨晨;刘新波;金和平;罗惠恒;杨磊;张为;针对悬移质泥沙浓度传统现场测量方法存在的成本高、空间覆盖有限等问题，提出了一种基于Sentinel-2卫星数据的河流表层悬移质泥沙浓度反演方法。通过结合Forel-Ule指数水体分类体系和浑浊度自适应光谱建模，建立了适用于不同浑浊度条件的悬移质泥沙浓度反演模型。结果表明模型反演精度较高，其均方根误差为24.87 g/m3,平均相对误差为51.91%,且与水文站数据具有良好相关性。基于2017—2021年时序分析揭示了长江干流悬移质泥沙浓度的显著时空分布特征：时间上呈现汛期高值和非汛期低值的周期性变化；空间上表现为东高西低的梯度格局。
拉萨河下游典型辫状河道演变特征及趋势
杨绪海;李志晶;金中武;周银军;吴华莉;刘亚;采用一维水动力模型并结合卫星遥感影像，分析了拉萨河下游聂当河段的河床演变特征及发展趋势。结果表明：河道断面形态较为宽浅，中洪水期断面宽深比范围为663.2～5 729.4,具有典型辫状河道的特性，束窄单一段的过水面积和水面宽较小，辫状分汊段的过水面积和水面宽较大。受人为干预和自然演变双重影响，聂当生态岛段和工业园区段的河道从活跃状态趋于相对稳定，聂当乡段的沙洲群经历频繁冲刷切割与分合，滩槽格局调整剧烈。上游梯级水库和拦河水闸调蓄虽利于河势稳定，但在流量大于1 200 m3/s的洪水条件下，未防护沙洲的不稳定风险增加，辫状河道预计将发生剧烈滩槽调整，尤其是聂当乡段。研究成果可为拉萨河下游辫状河道演变与治理提供科学依据。
珠江口凫洲水道地貌演变的影响因素研究
苏敏;俞栋辉;姚鹏;马创业;任磊;珠江凫洲水道是连通虎门、蕉门与伶仃洋的重要航道，是珠江重要的泄洪河道之一，其地貌演变特征对珠江三角洲的泄洪及通航安全至关重要。通过对比凫洲水道1954年、1964年和1980年海图发现，前10年深泓线基本保持稳定，但在后16年出现明显摆动。通过动床物理模型试验，探究了凫洲水道深泓线摆动的动力地貌机制及其影响因素。结果表明：凫洲水道地貌对虎门与蕉门的水流条件较敏感，流速越大，凫洲水道深泓线摆动越明显；水深越大地貌调整的速度越快，水道暗矶也会通过对水流的束流作用，加快地貌演变速度。基于试验结果讨论了凫洲水道深泓线在1954年至1980年发生摆动的原因，主要是珠江上游联围筑闸引起蕉门附近水位下降，流速有所增大共同导致。
宁夏贺兰口沟山洪泥石流成灾特征分析
邓检良;杨有贞;马慧;左娜;宁夏贺兰口沟的山洪泥石流频发，对贺兰山岩画构成威胁。结合无人机航拍结果、卫星影像成果和现场踏勘结果，分析贺兰口沟的沟道坡降特征和物源特征。研究表明，沟道上游—中游的流体为泥石流，中游—下游流体为山洪。提出采用泥石流理论估算山洪含沙浓度的最大值，并以最大浓度值为基础进一步估算山洪流速；将估算结果分别与水文学的经验值和由实测结果反算得到的准确值对比，验证估算方法的有效性。根据勘察和估算结果，分析提出了贺兰口沟山洪泥石流成灾特征。研究成果可为贺兰口沟山洪泥石流的防治提供技术支撑，也可为泥石流理论在山洪固体浓度计算和流速计算中的应用提供借鉴。