三角洲泥沙冲淤分选机理及水道演进过程的随机模拟方法

Lake shallow water deltas widely exist in the tails of rivers, which are the products of both runoff power reduction and sediment deposition in estuarine area. And their formation and evolution are the important parts of river alluvial processes. Because there are too many influential factors, and the delta are too frequently disturbed by human activities, the research on waterway alluvial process in delta gradually become a difficult problem in the study of river dynamics. In recent decades, many researchers have carried out investigations on delta morphologic evolution from the geological viewpoints. However, much less attention has been paid to the detailed interpretation on the mechanism of water-and-sand dynamic process and the stochastic simulation on the waterway alluvial process in delta. Therefore, the aim of the project is to research the hydrodynamic conditions and the self-organization evolution mechanism of delta morphology by using the methods of theoretic analysis, numerical simulation and model experiment. Firstly, a stochastic numerical model, which can be used to calculate the turbulent structure, sediment erosion and siltation process as well as delta channel formation, will be carried out. Next, the parameters of the numerical model will be set as stochastic and conforming to a certain distribution. Then, the model containing the stochastic parameters will be used to simulate the waterway alluvial process in delta. Finally, the field data will be analyzed, and the stochastic parameters, which are suitable to use for the Gan Fu River Delta, are obtained to simulate the alluvial process and the geomorphology responses of the Gan Fu River Delta. The research of this project is of great meaning to look for the mechanism of the generation, the developing and the death of the delta. The results of the project can also provide the support to the development and protection of the Gan Fu River Delta.

入湖浅水三角洲的形成与发展过程是冲积河流演变的重要组成部分，三角洲尾闾水道生成、归并及整体演化机制更是河流动力学研究的难点问题之一。目前对于三角洲演变研究在地质领域较多，但缺少对微观水沙动力机制的精确解译，更缺少水道随机演进过程的模拟方法。. 本项目拟从三角洲的水动力条件及泥沙运动基本特征入手，以理论分析、数值模拟、模型试验等为主要研究手段，研究水沙动力条件与三角洲形态的自组织发展机理，建立微观水流结构和泥沙冲淤与三角洲水道随机理论模式；建立三角洲水道演进及形态演变的随机数学模型，并基于模型试验和现场观测数据优化模型参数；根据赣抚三角洲的水文地形资料，建立典型入湖三角洲水道生长淤废过程数学模型，反演三角洲历史过程，分析新水沙条件下赣抚三角洲地貌响应过程。. 本研究对于认识三角洲水道生成、发展、自组织及淤废机制具有重要意义，研究成果可为赣抚三角洲开发与保护提供科技支撑。

入湖浅水三角洲的形成与发展过程是冲积河流演变的重要组成部分，三角洲尾闾水道的整体演化既有确定的演化过程也有随机的水道生成和归并过程，是确定性和随机性的辩证统一。项目主要利用理论分析、实验室试验和数值模拟等方法，分组次分析和研究了水道演进过程、泥沙冲淤过程和三角洲的整体演变过程的规律。. （1）微尺度水流结构和输沙结构规律的研究. 进行微尺度水流结构、泥沙输移、泥沙分选、泥沙沉积和流路生成和归并重组规律的研究，揭示水流、泥沙和地面沉积等多因素耦合作用下三角洲水沙相互作用的耦合联动性、流路演化的自组织性和三角洲构造形态的趋向性。. （2）宏微观因素与三角洲水道演变过程相互影响的研究.分别分析了上游来水过程、流量过程等宏微观因素对三角洲水道演变过程、泥沙堆积过程和三角洲整体演变过程的影响。揭示各宏微观因素对三角洲水道演变过程随机性和确定性特征的影响。.（3）河道演化和挟沙沉积过程的研究.探讨三角洲水道生成之后，河道内水流结构、挟沙能力和输沙沉积过程的发展规律，分析各河道相似的淤积过程和河床平面形态稳定的演变过程。.（4）赣抚三角洲水道生成和地貌响应过程的研究.建立抚河尾闾河道和河网水沙数学模型，分析抚河在不同流量条件下的水流泥沙差异特征与径流量的随机过程特征，研究了不同流量下抚河水动力特征、流场特征、流速水位变化、含沙量变化以及河床冲淤变化，计算了不同时期（1998年、2013年和2020年地形）赣江河网在遭受特大洪水作用行洪能力、水位壅高和水流分流比等特征参数的变化。. 三角洲尾闾水道生成、归并及整体演化是多时空尺度过程，不仅包含了三角洲形态的宏观演变过程，还包含了三角洲水道生成和归并的中观演化特征以及水流湍流结构、泥沙输移分选等微观演变过程。多时空尺度都具有随机性与确定性的双重特征，表现出矛盾对立和辩证统一的两个方面。