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Unit stream power,minimum energy dissipation rate,and river engineering
1
作者 Chih Ted Yang 《水道港口》 2010年第5期317-317,共1页
Unit stream power is the most important and dominant parameter for the determination of transport rate of sand,gravel,and hyper-concentrated sediment with wash load.Minimum energy dissipation rate theory,or its simpli... Unit stream power is the most important and dominant parameter for the determination of transport rate of sand,gravel,and hyper-concentrated sediment with wash load.Minimum energy dissipation rate theory,or its simplified minimum unit stream power and minimum stream power theories,can provide engineers the needed theoretical basis for river morphology and river engineering studies.The Generalized Sediment Transport model for Alluvial River Simulation computer mode series have been developed based on the above theories.The computer model series have been successfully applied in many countries.Examples will be used to illustrate the applications of the computer models to solving a wide range of river morphology and river engineering problems. 展开更多
关键词 computer model minimum energy dissipation rate river engineering river morphology sediment transport unit stream power
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基于最小可用能耗率原理的河流水沙数学模型 被引量:18
2
作者 陈绪坚 胡春宏 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第8期38-45,共8页
本文把河流视为具有能量紊动黏性热耗散结构的开放系统,根据耗散结构的熵和能耗理论,提出了保持冲积河流稳定的最小可用能耗率原理和公式。该原理全面地反映了河道输水输沙的能耗特性,在数学上完整地表达了冲积河流河床演变的基本原理... 本文把河流视为具有能量紊动黏性热耗散结构的开放系统,根据耗散结构的熵和能耗理论,提出了保持冲积河流稳定的最小可用能耗率原理和公式。该原理全面地反映了河道输水输沙的能耗特性,在数学上完整地表达了冲积河流河床演变的基本原理———自动调整作用原理。应用该原理的公式封闭河床演变方程组,建立了冲积河流河道输水输沙优化的数学模型,根据该模型的计算结果分析了黄河下游河道输水输沙的规律,并解释了河床演变的各种现象。应用该模型计算了黄河下游各河段输水输沙优化的临界指标,并提出了有利于改善小浪底水库调水调沙运用的建议,为小浪底水库调水调沙提供参考。 展开更多
关键词 河床演变 熵和能耗 最小可用能耗率原理 数学模型 输水输沙优化 黄河下游
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最小能耗率理论在分汊河段的应用 被引量:10
3
作者 严以新 葛亮 高进 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2003年第6期692-697,共6页
 运用最小能耗率理论,研究了分汊河流的河相关系,得到了冲积河流支汊在自由发展或受制状况下的河流各几何要素和水动力要素之间的函数关系。这为进一步理解河道发展规律,制定航道整治工程方案提供了有用参考,也可与其它理论的数模计算...  运用最小能耗率理论,研究了分汊河流的河相关系,得到了冲积河流支汊在自由发展或受制状况下的河流各几何要素和水动力要素之间的函数关系。这为进一步理解河道发展规律,制定航道整治工程方案提供了有用参考,也可与其它理论的数模计算相互验证。 展开更多
关键词 分流角 偏转角 最小能耗率 河相关系 分汊河流 河流动力学 航道整治
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河流最小可用能耗率原理和统计熵理论研究 被引量:13
4
作者 陈绪坚 胡春宏 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2004年第6期10-15,共6页
河流是一个具有能量紊动粘性热耗散结构的开放系统 ,依照热力学熵差和统计熵定义了河流水力熵差和统计熵 ,根据耗散结构动平衡稳定的熵和能耗理论 ,建立明渠流和冲积河流的水力熵和统计熵理论 ,提出了明渠流和冲积河流稳定的最小可用能... 河流是一个具有能量紊动粘性热耗散结构的开放系统 ,依照热力学熵差和统计熵定义了河流水力熵差和统计熵 ,根据耗散结构动平衡稳定的熵和能耗理论 ,建立明渠流和冲积河流的水力熵和统计熵理论 ,提出了明渠流和冲积河流稳定的最小可用能耗率原理和公式 ,该原理全面地反映了河道输水输沙的能耗特性 ,不仅在数学上完整地表达了冲积河流河床演变的基本原理———自动调整作用原理 ,而且还反映了床沙质和冲泻质的划分标准、高含沙水流和挟沙力等特性 ,并用该理论解释了冲积河流水沙运动和河床演变的各种现象。 展开更多
关键词 河床演变 耗散结构理论 水力熵 统计熵 最小可用能耗率原理
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分形理论在河型研究中的应用探讨 被引量:14
5
作者 王卫红 徐鹏 田世民 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2010年第2期35-42,共8页
简述了当前河型研究现状、分形理论的特点方法及其目前在天然河道的应用现状,并结合分形理论对基于最小能耗率的河流演变理论进行探讨,研究了一定水沙条件下,河流能耗的分形理论表示公式,扩展了河道几何边界条件对于能量损耗的表述方法... 简述了当前河型研究现状、分形理论的特点方法及其目前在天然河道的应用现状,并结合分形理论对基于最小能耗率的河流演变理论进行探讨,研究了一定水沙条件下,河流能耗的分形理论表示公式,扩展了河道几何边界条件对于能量损耗的表述方法,推导了河型判别的分维数公式,并提出了目前的不足与进一步研究的方向。 展开更多
关键词 河道模型 分形理论 最小能耗率 分形特征弯曲度 河床稳定
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流体最小熵产生原理与最小能耗率原理(Ⅰ) 被引量:21
6
作者 徐国宾 练继建 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期35-40,共6页
最小能耗率的研究已有100多年的历史了,至今最有代表性和影响力的研究成果要数美籍华裔学者杨志达(YangC.T.)等人提出的最小能耗率原理。作者通过分析研究,指出杨志达提出的最小能耗率原理存在着某些缺陷,并基于非平衡态热力学的最小熵... 最小能耗率的研究已有100多年的历史了,至今最有代表性和影响力的研究成果要数美籍华裔学者杨志达(YangC.T.)等人提出的最小能耗率原理。作者通过分析研究,指出杨志达提出的最小能耗率原理存在着某些缺陷,并基于非平衡态热力学的最小熵产生原理重新推导了流体最小能耗率原理的数学表达式。论文分Ⅰ、Ⅱ两篇,这是第Ⅰ篇。本篇一是对最小能耗率原理的研究进行了简要回顾,着重指出杨志达的最小能耗率原理存在的缺陷;二是介绍了最小熵产生原理,目的是为推导流体最小能耗率原理的数学表达式提供理论基础。 展开更多
关键词 流体 河流 开放系统 最小能耗率原理 最小熵产生原理 非平衡态热力学
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平原冲积河流及潮汐河口河相关系研究进展 被引量:8
7
作者 陆倩 龚政 +1 位作者 李欢 张长宽 《人民长江》 北大核心 2013年第21期7-11,共5页
河相关系的研究旨在寻求河床形态和流域水文、动力因子间的定量关系。在介绍国内外平原冲积河流及潮汐河口河相关系研究进展的基础上,对基于水文统计的经验分析法、量纲分析法、河床最小活动性假说、水流最小能耗率极值假说以及仙农熵... 河相关系的研究旨在寻求河床形态和流域水文、动力因子间的定量关系。在介绍国内外平原冲积河流及潮汐河口河相关系研究进展的基础上,对基于水文统计的经验分析法、量纲分析法、河床最小活动性假说、水流最小能耗率极值假说以及仙农熵理论等5种代表性的河相关系研究方法进行了对比分析,阐述了5种方法的适用性。同时,进一步指出了目前研究河相关系存在的问题和困难。 展开更多
关键词 河相关系 潮汐河口 水流最小能耗率 河床最小活动性
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流体最小能耗率原理的热力学基础 被引量:3
8
作者 徐国宾 练继建 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2008年第5期16-20,共5页
针对学术界一直存在争议的流体在运动过程中到底是遵循最大熵原理还是遵循最小能耗率原理或最小熵产生原理问题,以热力学理论为基础,分析最小熵产生原理和最小能耗率原理,同时澄清一些容易混淆的问题,指出:热力学中的基本原理、基本概... 针对学术界一直存在争议的流体在运动过程中到底是遵循最大熵原理还是遵循最小能耗率原理或最小熵产生原理问题,以热力学理论为基础,分析最小熵产生原理和最小能耗率原理,同时澄清一些容易混淆的问题,指出:热力学中的基本原理、基本概念同样适用于流体运动;流体在运动过程中遵循最小能耗率原理或最小熵产生原理。 展开更多
关键词 流体运动 热力学 最大熵原理 最小熵产生原理 最小能耗率原理
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流体最小熵产生原理与最小能耗率原理(Ⅱ) 被引量:3
9
作者 徐国宾 练继建 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期43-47,共5页
本文是“流体最小熵产生原理与最小能耗率原理”的第Ⅱ篇。在这篇中 ,一是阐明了最小熵产生原理等价于最小能耗率原理 ;二是基于最小熵产生原理 ,利用流体力学的 3个基本方程 ,即连续方程、运动方程和能量方程以及热力学的吉布斯公式 ,... 本文是“流体最小熵产生原理与最小能耗率原理”的第Ⅱ篇。在这篇中 ,一是阐明了最小熵产生原理等价于最小能耗率原理 ;二是基于最小熵产生原理 ,利用流体力学的 3个基本方程 ,即连续方程、运动方程和能量方程以及热力学的吉布斯公式 ,推导出了流体最小能耗率原理数学表达式。该式适用于 :(1)具有稳定边界的任何开放的流体系统 ,如河流 ;(2 )恒定非均匀流或均匀流 ;(3 )层流或紊流。 展开更多
关键词 流体 河流 开放系统 最小能耗率原理 最小熵产生原理 非平衡态热力学
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平面二维非恒定非均匀泥沙数学模型 被引量:4
10
作者 徐国宾 张丽 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期991-995,共5页
基于贴体坐标转换原理,建立了贴体坐标下的河道平面二维非恒定非均匀泥沙数学模型,然后应用ADI法对控制方程进行离散求解.在求解过程中,运用最小能耗率原理来确定河道在冲淤过程中的河宽变化及河岸摆动幅度,弥补了大多数泥沙数学模型只... 基于贴体坐标转换原理,建立了贴体坐标下的河道平面二维非恒定非均匀泥沙数学模型,然后应用ADI法对控制方程进行离散求解.在求解过程中,运用最小能耗率原理来确定河道在冲淤过程中的河宽变化及河岸摆动幅度,弥补了大多数泥沙数学模型只能计算固定河宽下的河床冲淤变化的缺陷.以黄河青铜峡水库为实例,对模型进行了验证计算.计算结果表明,模型能较好地反映库区的水流泥沙运动及河床冲淤变形情况. 展开更多
关键词 平面二维模型 水流泥沙数学模型 贴体坐标变换 有限差分法 最小能耗率原理
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准二维非恒定非均匀泥沙数学模型 被引量:3
11
作者 徐国宾 赵丽莉 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1041-1045,共5页
在一维非恒定非均匀泥沙数学模型研究的基础上,提出了可以模拟横向冲淤变形以及河宽变化的准二维非恒定非均匀泥沙数学模型.将横断面沿河道流向分成若干个流管,对每个流管利用非耦合法分别求解水流方程和泥沙方程.运用Preissmann四点偏... 在一维非恒定非均匀泥沙数学模型研究的基础上,提出了可以模拟横向冲淤变形以及河宽变化的准二维非恒定非均匀泥沙数学模型.将横断面沿河道流向分成若干个流管,对每个流管利用非耦合法分别求解水流方程和泥沙方程.运用Preissmann四点偏心隐式格式对水流连续方程和运动方程进行离散,并用追赶法求解.采用迎风格式将悬移质连续方程离散成差分方程求解.根据最小能耗率原理,判别河床冲淤变化方向,以确定河宽是否变化.该模型弥补了以往大多数准二维泥沙数学模型只能按等流量划分流管,且只能模拟恒定流、均匀沙、固定河宽情况下的河床冲淤变化的缺陷.利用青铜峡水库实测的水沙资料,对所建立的模型进行了验证,计算结果与实测值吻合良好. 展开更多
关键词 准二维泥沙数学模型 冲淤变形 流管 最小能耗率
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不冲不淤输水渠道优化设计方法研究 被引量:3
12
作者 徐国宾 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 1993年第B12期567-570,共4页
本文根据最小能耗率原理,以水流能耗率极小化作为目标函数,以渠道不冲不淤流速作为约束条件,建立了不冲不淤输水渠道优化设计数学模型,求解渠道底宽、水深、比降的优化值及相应流速。最后用渠道实测资料对该优化模型进了检验,结果表明,... 本文根据最小能耗率原理,以水流能耗率极小化作为目标函数,以渠道不冲不淤流速作为约束条件,建立了不冲不淤输水渠道优化设计数学模型,求解渠道底宽、水深、比降的优化值及相应流速。最后用渠道实测资料对该优化模型进了检验,结果表明,优化计算值与实测值吻合较好。 展开更多
关键词 不冲不淤渠道 优化设计 输水渠道
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基于最小能耗率原理的河床稳定性判据
13
作者 高仕赵 赵丽娜 +1 位作者 尤再进 郑春梅 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期737-744,共8页
为了解决河床稳定走势问题,基于最小能耗率、雷诺平均法以及变分原理,提出了河床稳定性判据.通过与文献资料数据、纵断面稳定系数进行比对,验证了此河床稳定性判据.同时,结合黄河下游自花园口至利津等7个水文站所形成的6个河段,在1972,1... 为了解决河床稳定走势问题,基于最小能耗率、雷诺平均法以及变分原理,提出了河床稳定性判据.通过与文献资料数据、纵断面稳定系数进行比对,验证了此河床稳定性判据.同时,结合黄河下游自花园口至利津等7个水文站所形成的6个河段,在1972,1973,1975—1980,1982,1985,1987,1988和1991—2000年等21年的水文资料,对黄河下游不同河型进行了稳定性分析.结果表明:黄河下游河床稳定性逐渐降低,孙-艾和艾-泺河段稳定性最差,需要对河岸进行加固;黄河是地上悬河,高含沙水流中的泥沙在中下游逐渐淤积抬高了河床,从而导致河床稳定性降低. 展开更多
关键词 河床 稳定性判据 最小能耗率原理 雷诺平均法 变分原理
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流体平面运动与最小能耗率原理
14
作者 吴昊 马跃先 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2004年第6期709-712,共4页
 最小能耗率原理在流体运动中是否是一个普适原理,一直存在着不同的观点。本文以恒定不可压缩流体平面运动为研究对象,利用流体力学的运动方程、连续方程和能耗率方程,通过引入流函数,得到了最小能耗率原理成立的充分和必要条件,并由...  最小能耗率原理在流体运动中是否是一个普适原理,一直存在着不同的观点。本文以恒定不可压缩流体平面运动为研究对象,利用流体力学的运动方程、连续方程和能耗率方程,通过引入流函数,得到了最小能耗率原理成立的充分和必要条件,并由该条件得出最小能耗率原理在流体运动中并不是一个普适原理。 展开更多
关键词 流体 平面运动 最小能耗率原理 充要条件
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最小能耗率原理的数值水槽模拟验证 被引量:4
15
作者 常美 徐国宾 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2013年第2期67-71,共5页
最小能耗率原理发展至今,已有严密的理论证明,但缺少实测数据和数值模拟的验证。本文采用Flow3D中RNG k-ε紊流模型结合GMO法对顺直矩形水槽内的水流运动进行了数值模拟研究,通过选取不同断面之间的水流为研究系统,计算了各个时刻系统... 最小能耗率原理发展至今,已有严密的理论证明,但缺少实测数据和数值模拟的验证。本文采用Flow3D中RNG k-ε紊流模型结合GMO法对顺直矩形水槽内的水流运动进行了数值模拟研究,通过选取不同断面之间的水流为研究系统,计算了各个时刻系统的单位体积水流能耗率变化。结果表明,矩形水槽内的水流运动确实遵循最小能耗率原理。 展开更多
关键词 最小能耗率原理 RNGk-ε紊流模型 数值模拟 单位体积水流能耗率
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冲淤平衡稳定渠道的优化设计 被引量:4
16
作者 徐国宾 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 1996年第7期61-66,共6页
本文针对渠道冲淤平衡特点,将优化技术与最小能耗率原理相结合,提出了一个能够反映实际情况的冲淤平衡稳定渠道优化设计方法并用实测资料对计算结果进行了验证,两者符合较好.
关键词 渠道 冲淤平衡 稳定性 优化设计
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油气藏分形特征形成的动力学机制及适用条件 被引量:2
17
作者 王任一 李江涛 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期41-47,共7页
利用成藏动力学与非平衡态热力学相结合方法,对油气藏分形特征形成的动力学机制及适用条件进行研究。结果表明:在弱油气运移有效驱动力作用下,油气藏分布具有分形特征;而强油气运移有效驱动力作用下,油气藏分布则不具有分形特征。油气... 利用成藏动力学与非平衡态热力学相结合方法,对油气藏分形特征形成的动力学机制及适用条件进行研究。结果表明:在弱油气运移有效驱动力作用下,油气藏分布具有分形特征;而强油气运移有效驱动力作用下,油气藏分布则不具有分形特征。油气藏储量分布的分形维数D值,近似反映油气运移有效驱动功率。油气运移有效驱动功率越大,分形维数D就越大,而油气运移有效驱动功率越小,分形维数D也越小。基于弱油气运移有效驱动力作用下的油气运移最小能耗率原理,是盆地油气藏分形特征形成的动力学机制及适用条件。 展开更多
关键词 油气藏储量 幂函数 分形维数 油气运移有效驱动功率 最小能耗率原理
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基于油气运移最小能耗率原理的成藏期地层倾角窗口研究——以鄂尔多斯盆地上古生界致密气藏为例
18
作者 王任一 许彪 +2 位作者 李江涛 张登辉 陈之龙 《天然气地球科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期30-40,共11页
对于成藏期地层倾角与油气聚集资源量之间关系的研究,国内外学者多局限在勘探实践案例统计分析及简化物理模拟实验研究方面,缺少对成藏期地层倾角与油气聚集资源量之间理论关系的研究。从油气运移最小能耗率原理出发,在理论上严格证明... 对于成藏期地层倾角与油气聚集资源量之间关系的研究,国内外学者多局限在勘探实践案例统计分析及简化物理模拟实验研究方面,缺少对成藏期地层倾角与油气聚集资源量之间理论关系的研究。从油气运移最小能耗率原理出发,在理论上严格证明了油气运聚系统成藏期地层倾角窗口的存在。处于成藏期地层倾角窗口,油气运移有效驱动功率最弱,油气运聚系统能耗率最小,油气运聚效率最高,赋存发育油气资源量最大。回答了成藏期地层倾角到底是较大还是较小时有利于成藏的问题,揭开了侯连华等(2021)对国内已投入商业开发的44个天然气有效区带和49个石油有效区带的油气资源量,与其主成藏期平均地层倾角二者间呈一“开口向下抛物线”统计特征之谜。同时,利用该理论对鄂尔多斯盆地上古生界致密气藏地层倾角窗口演化变迁进行研究。上古生界高压致密古气藏由净浮力梯度、剩余压力梯度和排驱压力梯度三者之和为其油气运移有效驱动力,缓慢减小到由净浮力梯度与排驱压力梯度二者之和为其油气运移有效驱动力的现今低压致密气藏。与之相对应,高压致密古气藏由较小成藏期地层倾角窗口(0.2°~0.3°)缓慢变为现今低压致密气藏相对较大成藏期地层倾角窗口(0.35°~0.45°)。 展开更多
关键词 油气运移最小能耗率原理 成藏期地层倾角窗口 鄂尔多斯盆地 低压致密气藏 气藏调整
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基于最小熵产生与耗散结构和混沌理论的河床演变分析 被引量:31
19
作者 徐国宾 杨志达 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期948-956,共9页
阐述了最小熵产生、耗散结构和混沌理论的基本原理和研究方法,并介绍了如何应用这些理论和方法对河床演变过程进行分析。认为:河流只可能处于近平衡态和远离平衡态。河流处于近平衡态时,遵循最小熵产生原理或最小能耗率原理,其演变过程... 阐述了最小熵产生、耗散结构和混沌理论的基本原理和研究方法,并介绍了如何应用这些理论和方法对河床演变过程进行分析。认为:河流只可能处于近平衡态和远离平衡态。河流处于近平衡态时,遵循最小熵产生原理或最小能耗率原理,其演变过程表现为逐渐趋向于与外界条件相适应的相对平衡状态,在相对平衡状态水流的熵产生或能耗率为最小值。当作用在河流上的约束条件发生变化后,河流就会离开原来的相对平衡状态,寻求与新的约束条件相适应的相对平衡状态。在这个调整过程中,熵产生或能耗率并不是单调减少,而是有增有减,直到新的相对平衡状态,水流的熵产生或能耗率一定是与新的约束条件相适应的最小值。河流处于远离平衡态时,其演变过程可以经受突变,导致河型转化发生。河型转化是在外界条件缓慢变化过程中,超过某一临界值而发生的突变,这种突变相当于热力学中的非平衡相变,因而可以用耗散结构和混沌理论解释河型转化。 展开更多
关键词 近平衡态 远离平衡态 最小熵产生原理 最小能耗率原理 耗散结构理论 混沌 河床演变 河型转化
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长江中下游的河床纵剖面演变分析及预测 被引量:5
20
作者 黄文典 王兆印 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2131-2134,共4页
为预测长江中下游河床纵剖面的演变趋势,利用最小能耗率理论计算了该江段的平衡河床纵剖面,研究了这些河段河床演变规律及其未来的变化。分析了长江水库拦沙、河道采砂、近期水沙变化、未来引水及需水量增长等因素。结果表明,长江中下... 为预测长江中下游河床纵剖面的演变趋势,利用最小能耗率理论计算了该江段的平衡河床纵剖面,研究了这些河段河床演变规律及其未来的变化。分析了长江水库拦沙、河道采砂、近期水沙变化、未来引水及需水量增长等因素。结果表明,长江中下游河床纵剖面还未达到动态平衡,大部分江段以淤积为主。在没有人类活动影响下,达到动态平衡还需要很长一段时间。由于引水和需水量的增长,未来长江中下游达到动态平衡需要淤积更多的泥沙。 展开更多
关键词 河床演变 平衡纵剖面 长江中下游 最小能耗率 引水
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