苗蔚：基于图像处理的推移质平衡输沙试验研究

苗蔚：2018年清华大学优秀博士学位论文二等奖获得者

基于图像处理的推移质平衡输沙试验研究

Experimental Study of Bed-load Transport Based on Image Technique

作 者：苗蔚

指导教师：李丹勋

培养院系：水利水电工程系

学 科：水利工程

读博感言：在正确且合适的方向上坚持下去

研究背景/选题意义/研究价值

1. 推移质的起动输移过程，以及推移质运动与水流的紊动结构的关系具有重要的科学意义。

2. 推移质直接参与造床，是控制河流冲淤过程的重要因素，因此研究推移质也具有重要的工程意义。

主要研究内容

1. 基于图像处理技术的自主研发，建立了可以实现水沙同步测量的平台；

2. 进行多组次的水槽试验，获取了高时空分辨率下的推移质运动图像；

3. 通过图像处理和统计分析，深入研究了颗粒尺度下推移质运动的特征，初步揭示了瞬时的水流-泥沙运动之间的相关关系。

水沙耦合同步测量系统，能够实现二维水流泥沙的高精度同步测量

床面形态与输沙参数是一一对应关系，在空间分布均为条带状分布

主要创新点

1. 提出了基于Kalman滤波的推移质运动颗粒新追踪算法，量化了采样时间间隔对推移质运动参数的影响。

2. 得到了推移质的运动参数随水流与粒径的变化规律，验证了运动步长/时长的概率密度符合长尾型分布的假定。

3. 发现了对瞬时泥沙运动产生影响的水流相为沿流向的脉动流速与Q4-Q2事件。

代表性学术发表

1.Miao W, Blanckaert K, Heyman J, Li D X, and Schleiss, A. J. A parametrical study on secondary flow in sharp open-channel bends: experiments and theoretical modelling[J]. Journal of Hydro-environment Research, 2016,13:1-13.

2.Miao W, Cao L K, Zhong Q, Li D X. Influence of the time interval on image-based measurement of bed- load transport [J]. Journal of Hydraulic Research. 2018. 1-9.

3.苗蔚, 陈启刚, 李丹勋, 钟强. 泥沙起动概率的高速摄影测量方法[J]. 水科学进展, 2015, 26(05): 698-706.

作者：苗蔚

供图：苗蔚

编辑：清华大学研究生院 周明坤 吴佳瑛 李文