基于最小可用能耗率原理的河流水沙数学模型

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。

河流最小可用能耗率原理和统计熵理论研究

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。