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94000字论文范文黄河洪水历史的计算机模拟研究

论文类型:论文范文
论文字数:94000字
论点:黄河,泛滥,决口
论文概述:

本文为毕业论文范文,主要论述计算机,黄河,中国的第二大河,它的流域面积和年径流量在世界河流中的排名都无法进入前20位,以复杂系统科的通用理论和“将今论古”的地质学方法论为指

论文正文:

第一章导言

 1.1黄河泛滥史简介黄河,中国的第二大河,它的流域面积和年径流量在世界河流中的排名都无法进入前20位(大约分别为第23位和第37位)(Gupta,2007),而年输沙量曾经高达16亿吨,含沙量接近40kg/m3,都居世界首位(任美愕,2002; Milliman&Famsworth,2011)。水少沙多,上河道被约束在人工堤现之间,黄河下游早已成为地上悬河(钱宁&周文浩,1965; Xu, 1993)o河床高于堤外地面最大超过10m(谢鉴衡,1999; Yu, 2002),洪水来时决溢改道的风险很大(叶青超,1994a, 1994b)。据历史文献记载统计,四千多年来黄河下游共发生决溢、改道等大小泛滥事件超过一千次(沈治&赵世暹,1935)。其中近千年来平均不到25年即发生一次改道,一年一决口,而在17世纪中期的明末清初决口频率甚至达到一年三决口(Chenetal.,2012)。黄河决口,洪水在黄淮海平原上泛滥,生灵涂炭、城池渔灭,多达数十万甚至上百万民众死于非命(沈抬&赵世暹,1935;部逸麟,1980;路承政&乐嘉祥,1996)。位于冲积扇顶部的古都开封首当其冲,洪水灾难最为深重(图1.1)。公元前4世纪以来有七次洪水冲毁了开封城墙,冲进城内,使其遭受灭顶之灾(丘刚,1999)。最后一次毁城发生在1841年8月2 日,黄河决口口门宽度约为一公里。........ 1.2研究意义黄河,中国人的母亲河,哺育了四千年的中华文明。然而两千多年来曾经慈爱的母亲变幻为无常的暴龙,成为中国人的心腹大患(葛剑雄,1995)。黄河决口是中国环境史上最惨痛的地貌灾难,是反映中国人与自然环境的互动关系的一面镜子(李国英,2005)。当代人需要从黄河泛滥史中吸取教训,并通过理解历史时期黄河泛滥的成因来理解今天黄河的脆弱之处和变化趋势,更好地治理黄河,减灾防灾(Brierley&Fryirs,2005);处理好人地关系,实现可持续发展(Marsh, 1864; White, 1967; Hoffmann et al., 2010)。黄河泛滥史研究的理论意义同样显著。首先,黄河泛滥制造了世界罕见的洪灾,黄河泛滥的成因有很多独特之处。这些独特性源自黄河特有的自然属性和人文特征,比如黄土高原有庞大的产沙量(景可&陈永宗,1983;任美得,2006),中游泥沙输移比接近1(景可,1993),入黄泥沙极易起动,下游河床冲游变化剧烈(钱宁&周文浩,1965; Wu et al., 2008; van Maren etal., 2009);流域有近四千年的文明史,被人口众多、从事单-种植业、文化传统延续很好的汉族占据(部逸麟,2004a);这个民族拥有强大的屮央政权,在19世纪以前的绝大多数时间内是世界上最大的经济体(Maddison,2007),并在过去儿千年里将无以计数的资源投入到改变黄河的行动中。研究黄河泛滥史将为河流地貌学和人地关系研究提供一个极其重要和有趣的案例。........ 第二章研究区概况 2.1黄河流域的地质地貌黄河发源于青藏高原的巴颜嗜拉山,流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙、山西、陕西、河南、山东(历史上还曾流经河北和江苏)等省区,穿越中国北方,最后注入潮海。黄河全长5464km,流域面积75万km2,流域最高点阿尼玛卿山主峰玛卿丙日海拔6282m。上游从河源至河口镇,蜿經于青藏高原东缘和内蒙古高原;中游从河口镇到花园口,流经黄土高原;花园口以下为下游,横穿黄淮海平原(图2.1)。......... 2.2黄河水沙状况黄河流域大部分属于温带十旱和半干旱气候,1920?1960年代多年平均气温\"4一 14°C,年降水量480mrn,年蒸发量达1100mm。受气候条件影响,黄河的流域面积尽管和多瑙河差不多,年径流量却只有后者的四分之一,仅为580亿m3。由于中游黄土的质地疏松、垂直节理发育,极易发生剧烈的流水侵烛和重力侵烛,中游的平均产沙模数可高达4800t/km2*a,相当于地面每年烛低3.6mm(唐克丽&熊贵枢,1993)。又由于黄土富含粘性颗粒,输移比接近1,流域产沙几乎可以全部进入主河道(景可,1993)。黄河的多年平均输沙量因此高达16亿吨,含沙量高达38kg/ m3 (1919?1980年)。黄河无疑是水少沙多矛盾极端尖锐的河流;和世界上输沙量第二大的亚马逊河做一个对比:后者的年径流量为6930亿m3,年输沙量为12亿吨,平均含沙量为0.17lcg/m3(Milliman&Syvitski,1992)。......... 第三章四千年黄河泛滥史及其复杂成因...........................213.1历史数据和研究方法.........................................213.2黄河泛滥史.................................................243.3黄河泛滥史的驱动机制.......................................333.4黄河和中国社会共同演化中的泛滥史............................353.5结论.......................................................38第四章1550-1855年黄河卜游决口概率的控制闪子和变化机制...........394.1明洁河道概况................................................394.2数据.......................................................424.3决口概率变化的多元线性回分析...............................444.4不确定性分析...............................................474.5讨论........................................................504.6结论........................................................51 第六章研究方法简要评述 6.1不同研究方法的使用依据及其比较黄河泛滥史及其成因研究属于人地親合系统在历史时期的动力过程研究。本文的黄河泛滥史研究应用了套与“历史”、“人地锅合系统”和“动力过程”这二个关键词相适应的研究方法。首先,研究历史面临的大难题是山于记录保存不完整以及受限于古代科技水平,研究黄河泛滥史需要的地貌遗迹或古人的观测这类“硬”证据不充分:没有证据或者证据的不确定性太大。于是我在分析推理和不确定性分析的参数估计屮广泛应用了莱伊尔的“将今论今”方法。“将今论占”方法遵循现实主义原则和均变论。现实主义原则认为改变地表的过程在地质时期和现代是相同的,可以将过去的事件解释为现在仍然起作用的过程的结果,即现在是理解过去的朗匙。均变论认为地衷变化是--个渐进的过程(莱伊尔,1959)。我认为只要考虑了黄河多沙且以粉砂为的特性,晚全新世以来黄河下游河床演变规律和当代冲积河床的演变规律并无本质差异,“将今论今”方法适用于历史吋期黄河下游河床演变研究。因此我把代黄河下游河床演变学和过程地貌学的研究结论用于解释历史时期黄河下游泛滥频率变化的正负反馈机制,用于构建历史吋期下游上段的河道演变和决口演化模型。......... 第七章结论 黄河泛滥史是中游黄土高原和下游河道的各种固有特性和气候变化、土地利用、治河活动以及吋间等诸多因子相互作用的结果,其中人类活动相关的因子起了加剧乃至主导的作用。黄河泛滥史研究属于人地親合系统在历史吋期的动力过程研究。以复杂系统科的通用理论和“将今论古”的地质学方法论为指导,应用水力学、河床演变学、河流地貌学、自然地理学、历史学等众多自然和人文学科的理论和研究成果,通过历史文献分析和计算机模型相结合的方法来研究黄河泛滥史,是从定性和定量两种途径深入探索黄河泛滥的复杂成因及其频率变化机制的有效研究方法。参考文献(略)