长江科学院-获奖成果详情长江委青年科学技术奖

获奖名称: 地形起伏对河道冲淤量计算精度的影响机制

获奖等级: 二等奖

获奖类别: 长江委青年科学技术奖

授奖单位: 长江水利委员会

完成单位: 长江水利委员会长江科学院

获奖年度: 2019

获奖人员: 元媛、葛华、邓春艳、龙瑞、王敏、黄仁勇、范敏

成果简介:本项目采用理论分析、实测资料分析和概化曲面建模相结合的方法，开展河道地形模拟及床面形态对地形法计算河道槽蓄量和冲淤量误差的影响研究。主要内容包括以下几个方面： ①分析了河道床面形态对断面法不同断面间距之间冲淤量计算差异的影响。结果表明，采用不同间距时，断面法得到的河道冲淤量存在差异，相对误差与河型无明显相关性。产生误差的根源是河道床面形态不同，床面分形维数与冲淤量相对误差的相关性较好。 ②研究了网格尺寸及测点数据的缺失对网格法计算冲淤量误差的影响。通过与根据地形图上实测的各施测断面位置切割断面并采用断面法得到的冲淤量计算值对比，当顺水流及河宽方向的网格尺寸分别与河道水下地形测验断面间距和测点间距最为接近时，网格法计算的冲淤量与断面法的差异才最小。同一网格尺寸下，槽蓄量和冲淤量计算误差随测点数据缺失百分比的增大而增大。数据缺失百分比相同时，利用河宽方向上部分测点数据采用网格法计算的槽蓄量和冲淤量差异百分比小于利用顺水流方向上部分测验断面计算的结果。 ③在不考虑地形测量误差的理想条件下，按地形图上实测的各断面数据来布置断面，利用断面法得到的河道槽蓄量计算精度与河床形态有关，相对误差与描述曲面复杂度的分维数之间呈指数函数关系，与描述起伏程度的均方差之间线性相关，建立的相对误差与分维和均方差的拟合关系式形式为，其中曲面尺寸、体积计算的参考基面和采样点间距均会对影响拟合式中参数的取值。项目围绕地形起伏对河道冲淤量计算精度的影响展开研究，以长江宜昌至枝城河段、镇江阁至万寿桥顺直段及古老背顺直段为典型河段，分析了断面法不同断面间距之间河道冲淤量相对误差的影响因素，探讨以及顺直河道中网格法冲淤量对网格大小和数据缺失量的敏感性。本项目对深入认识断面地形法及网格地形法进行冲淤计算时成果精度的影响因素，揭示河道地形起伏与槽蓄量误差变化规律及特点，提高冲淤量计算成果的精度具有重要的理论和工程应用价值，对丰富河流泥沙动力学、河床演变等相应基础学科的理论和内容等也有一定的积极意义。可见本项目成果具有重要的学科意义和较好的社会、经济效益。