CN104504281B - 一种河型稳定判别方法 - Google Patents
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Abstract
一种河型稳定判别方法，是基于非平衡态热力学理论中的超熵产生研究河型的稳定性，对河型是否有可能转化做出定量判别分析，选择河流系统的广义力和广义流，构造出河流的超熵产生以及超能耗率，根据超能耗率推导出河型稳定判别式。所述的河型稳定判别式是：河型稳；河型临界稳；河型失稳，式中：u为河道平均流速；g为重力加速度；l为流向坐标轴；i为河道比降。本发明可以判断河型的稳定性，并通过分析河流的逐年变化趋势，预测河流调整方向，为河流整治工程提供科学依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种河型稳定判别方法。特别是涉及一种对河型是否有可能转化做出定量判别分析的河型稳定判别方法。
背景技术
自然界分布着众多河流，由于形成河床的边界条件和来水来沙条件不同，它们形成了不同的河型。当河床边界条件和来水来沙条件发生较大变化时,河型就有可能转化。从人类的角度来看，河型有“好”河型与“坏”河型之分。“好”河型是指河床比较稳定，水流较规顺的河型；“坏”河型是指河床不稳定，水流散乱的河型。在现代人工干涉下，通过修建河道整治工程，可以促使“坏”河型向“好”河型转化。这时，就需要对河型的稳定性进行分析判断，才能施以有效整治。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够预测河流调整方向的河型稳定判别方法。
本发明所采用的技术方案是：一种河型稳定判别方法，是基于非平衡态热力学理论中的超熵产生研究河型的稳定性，对河型是否有可能转化做出定量判别分析，选择河流系统的广义力和广义流，构造出河流的超熵产生以及超能耗率，根据超能耗率推导出河型稳定判别式。
所述的河型稳定判别式是：
式中：u为河道平均流速；g为重力加速度；l为流向坐标轴；i为河道比降。
本发明的一种河型稳定判别方法，可以判断河型的稳定性，并通过分析河流的逐年变化趋势，预测河流调整方向，为河流整治工程提供科学依据。
附图说明
图1是本发明实施例中夹河滩至高村河段的变化趋势图；
图2是本发明实施例中高村至孙口河段的变化趋势图；
图3是本发明实施例中孙口至艾山河段的变化趋势图；
图4是本发明实施例中艾山至泺口河段的变化趋势图；
图5是本发明实施例中泺口至利津河段的变化趋势图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种河型稳定判别方法做出详细说明。
本发明的一种河型稳定判别方法，是基于非平衡态热力学理论中的超熵产生研究河型的稳定性，对河型是否有可能转化做出定量判别分析，选择河流系统的广义力和广义流，构造出河流的超熵产生以及超能耗率，根据超能耗率推导出河型稳定判别式。
所述的河型稳定判别式是：
式中：u为河道平均流速；g为重力加速度；l为流向坐标轴；i为河道比降。
下面给出具体的应用实例，来具体说明如何应用本发明所述河型稳定判别式判断河型的稳定性和预测河流调整方向。
图1至图5是实际应用例子中给出的黄河下游夹河滩至高村河段、高村至孙口河段、孙口至艾山河段、艾山至泺口河段以及泺口至利津河段在过去21年变化趋势图。图中：u为河道平均流速；g为重力加速度；l为流向坐标轴；i为河道比降。由这5个河段的变化趋势图，可以预测这5个河段河流调整方向。
黄河下游河道其中孟津白鹤至高村为游荡型河段，高村至陶城铺为游荡型向弯曲型过渡河段，陶城铺以下为弯曲型河段，利津以下为河口段。下游河道有花园口、夹河滩、高村、孙口、艾山、泺口和利津7个水文站。
把7个水文站之间的6个河段看作是6个河段子系统，利用这7个水文站1972、1973、1975—1980、1982、1985、1987、1988和1991—2000共计21年的水文资料如表1至表6，计算了夹河滩至高村河段、高村至孙口河段、孙口至艾山河段、艾山至泺口河段和泺口至利津河段的计算结果见表2至表6。表中表示该河段的入口流速和出口流速随河流长度的变化，i表示该河段的比降；u表示该河段的流速。
表1花园口至夹河滩河段实测资料
表2夹河滩至高村河段实测资料及其计算值表
表3高村至孙口河段实测资料及其计算值表
表4孙口至艾山河段实测资料及其计算值表
表5艾山至泺口河段实测资料及其计算值表
表6泺口至利津河段实测资料及其计算值表
计算结果显示夹河滩至高村河段、高村至孙口河段、孙口至艾山河段、艾山至泺口河段以及泺口至利津河段21年的均小于对应河段的比降i，表明这5个河段的河型，目前都是稳定的，不会发生变化。图1至图5是这5个河段在过去21年变化趋势。
由图1和图2可以看出，夹河滩至高村河段和高村至孙口河段的总体上来说，逐年趋于减小，表明这两个河段的河型至少目前没有转化的可能性，继续保持游荡和过渡河型。因此，还须大力修建整治工程，促使夹河滩至高村河段和高村至孙口河段的才有可能使游荡和过渡河型向弯曲河型转化。由图3可以看出，孙口至艾山河段的有逐年增加趋势，如果按这样的趋势发展，一旦就可能会发生河型转化。由图4和图5可以看出，艾山至泺口和泺口至利津弯曲河段的具有逐年增加趋势，只要继续保持这两个河段的弯曲型河段就能保持下去。
Claims (1)
1.一种河型稳定判别方法，其特征在于，是基于非平衡态热力学理论中的超熵产生研究河型的稳定性，对河型是否有可能转化做出定量判别分析，选择河流系统的广义力和广义流，构造出河流的超熵产生以及超能耗率，根据超能耗率推导出河型稳定判别式，所述的河型稳定判别式是：
式中：u为河道平均流速；g为重力加速度；l为流向坐标轴；i为河道比降。
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