基於圖像處理技術的推移質平衡輸沙試驗研究

《基於圖像處理技術的推移質平衡輸沙試驗研究》是2022年清華大學出版社出版的圖書，作者是苗蔚。

基本介紹

• 書名：基於圖像處理技術的推移質平衡輸沙試驗研究
• 作者：苗蔚
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2022年12月1日
• 定價：89 元
• ISBN：9787302617914

內容簡介

推移質運動規律是河流動力學研究的核心問題之一，也是解決諸多水利工程實際問題的關鍵。經典的推移質運動理論建立了時均意義上的輸沙率與水流強度之間的關係，而在顆粒尺度上深入揭示水沙耦合運動的特性，則是目前泥沙運動力學中推移質研究的前沿和重點。《基於圖像處理技術的推移質平衡輸沙試驗研究》基於圖像處理技術的自主研發，建立了可以實現水沙同步測量的平台；進行多組次的水槽試驗，獲取了高時空解析度下的推移質運動圖像；通過圖像處理和統計分析，深入研究了顆粒尺度下推移質運動的特徵，初步揭示了瞬時的水流-泥沙運動之間的相關關係。

圖書目錄

第1章引言

1.1研究的背景和意義

1.2推移質輸沙研究現狀綜述

1.2.1推移質輸沙測量方法研究綜述

1.2.2推移質運動特徵研究綜述

1.2.3水沙耦合運動機理研究綜述

1.3研究內容

第2章試驗平台與過程

2.1試驗平台

2.1.1水槽

2.1.2輸沙量測量系統

2.1.3床面地形測量系統

2.1.4水沙同步測量系統

2.2試驗過程與組次

2.2.1試驗過程

2.2.2試驗組次

2.2.3推移質運動統計參數

2.3本章小結

第3章推移質運動圖像測量方法

3.1傳統顆粒追蹤方法的適用性

3.2新顆粒追蹤方法

3.2.1圖像預處理與相減

3.2.2顆粒追蹤

3.2.3全局關聯

3.3新方法有效性檢驗

3.3.1仿真圖像檢驗

3.3.2真實圖像檢驗

3.4本章小結

第4章圖像測量參數對推移質運動參數的影響

4.1採樣間隔的影響

4.1.1定性分析

4.1.2跳停模型

4.1.3試驗驗證

4.2圖像測量參數的選取範圍

4.2.1採樣間隔

4.2.2樣本容量和採樣歷時

4.2.3採樣面積

4.3推移質運動參數的確定

4.4本章小結

第5章均勻沙運動特徵

5.1運動顆粒數量

5.1.1運動顆粒數量的時均特徵

5.1.2運動顆粒數量的機率密度

5.1.3起動機率與運動機率

5.2運動顆粒速度

5.2.1運動速度的時均特徵

5.2.2運動速度的機率密度

5.3運動顆粒步長與時長

5.3.1運動顆粒步長與時長的時均特徵

5.3.2運動顆粒步長與時長的機率密度分布

5.4推移質輸沙率

5.4.1輸沙率的時均特徵

5.4.2輸沙率的機率密度

5.5本章小結

第6章水沙耦合關係

6.1床面形態與輸沙

6.1.1床面形態

6.1.2推移質運動參數的空間分布

6.1.3床面形態與輸沙

6.2瞬時輸沙與瞬時水流

6.2.1瞬時水流相

6.2.2瞬時輸沙相

6.2.3水沙互相關

6.3本章小結

第7章結論與展望

7.1主要結論

7.2本書創新點

7.3研究展望

參考文獻

在學期間發表的學術論文與研究成果

致謝

Contents

Contents

1Introduction1

1.1Research Background and Significance1

1.2State of the Art2

1.2.1Review of Bed Load Transport Measuring Method2

1.2.2Review of Bed Load Motion Characteristics5

1.2.3Review of WaterSediment Movement8

1.3Research Contents10

2Setups and Process12

2.1Setups12

2.1.1Flume12

2.1.2Sediment Transport Measurement System13

2.1.3Bed Surface Topography Measurement System14

2.1.4Water and Sediment Synchronization Measurment

System15

2.2Experimental Process and Data18

2.2.1Experimental Process18

2.2.2Experimental Data19

2.2.3Statistical Parameters of Bed Load Motion21

2.3Summary24

3Image Measurement Method of Bedload Motion25

3.1Applicability of Traditional Particle Tracking Methods25

3.2New Particle Tracking Method27

3.2.1Image Preprocessing and Subtraction27

3.2.2Particle Tracking29

3.2.3Global Connection32

3.3Validation of the New Method34

3.3.1Simulation Image Inspection34

3.3.2Real Image Inspection39

3.4Summary40

4Influence of Image Measurement Parameters on

Bedload Characteristics41

4.1Sampling Interval41

4.1.1Theoretical Analysis41

4.1.2“FlightRest” Model43

4.1.3Experimental Verification45

4.2Range of Image Measurement Parameters48

4.2.1Sampling Interval49

4.2.2Sampling Size and Duration49

4.2.3Sampling Area51

4.3Determination Bedload Motion Parameters54

4.4Summary55

5Characteristics of Uniform Bedload Movement57

5.1Number of Moving Particles58

5.1.1TimeAveraged Characteristics58

5.1.2PDFs61

5.1.3Entrainment Probability and Movement Probability63

5.2Velocity of Moving Particles66

5.2.1TimeAveraged Characteristics66

5.2.2PDFs68

5.3Flight Length and Duration of Moving Particles72

5.3.1TimeAveraged Characteristics72

5.3.2PDFs75

5.4Bed Load Transport Rate78

5.4.1TimeAveraged Characteristics78

5.4.2PDFs80

5.5Summary81

6Relationship Between Water and Sediment83

6.1Bed Surface Morphology and Bedload Transport83

6.1.1Bed Surface Morphology83

6.1.2Spatial Distribution of Bedload Motion Parameters86

6.1.3The Relationship Between Bed Surface Morphology

and Transport88

6.2Instantaneous Bedload Transport and Flow92

6.2.1Instantaneous Flow92

6.2.2Instantaneous Sediment96

6.2.3CrossCorrelation Between Water and Sediment99

6.3Summary102

7Conclusion and Prospect104

7.1Conclusion104

7.2Innovation106

7.3Prospect106

References108

Academic Papers and Research Results Published During the Study118

Acknowledgements120