鄱阳湖高水还湖对水位影响的计算与分析

根据高水还湖对湖水位影响的物理机制,建立了以湖泊水量平衡方程为基础,包含高水还湖减少入湖水量、加大湖盆容积、降低湖水位、减小出湖流量等因素的湖水位效应计算模型。计算不同内涝条件下高水还湖的水位效应值,揭示了水位效应与圩区内涝的关系。     

基于积分解的空间-波数混合域二度体磁异常数值模拟

提出一种基于积分解的空间-波数混合域二度体磁异常数值模拟快速算法。该方法将磁异常二维空间域卷积问题,通过傅里叶变换转换为空间-波数混合域垂向一维积分问题,将一个复杂问题分解为多个小问题,不同波数的小问题之间具有高度并行性;保留深度方向为空间域,采用二次插值的形函数计算垂向一维积分,便于浅层网格适当加密,深层网格适当稀疏,兼顾计算精度、计算效率及模拟复杂地形。在此基础上,根据一维形函数积分的特点,提出了一种适用于起伏地形条件下的磁异常快速计算方法,核心思想是对于相同的单元积分进行存储,避免重复计算,进一步提高了计算效率,尤其适用于复杂地形条件下的模拟。模型算例中分别设计了突变介质模型、起伏地形模型和复杂模型,通过数值解与解析解对比结果表明:本算法正确、可靠,且具有数值模拟精度高、计算速度快,适用于任意复杂地形的特点。     

基于非静压模型的波浪破碎模拟

波浪破碎是海岸工程所关注的关键水动力学问题之一,而波浪破碎的数值模拟技术的研究方兴未艾。高效的浅水方程基于静压假定,而通过引入动压项建立的完全非静压模型,可成功应用于色散水波的模拟。自由表面的捕捉采用的垂向坐标变换技术,较之VOF（Volume of Fluid）模型,计算效率较高。但垂向坐标变换不能模拟大曲率自由表面变形,即波浪破碎过程。对于破碎波的模拟,一种高效的模式分裂法应用至非静压模型,即在波浪破碎局部水域将模型分裂为静压模型和非静压模型,破碎波波峰附近退化至静压模型,并持续至波浪破碎结束再恢复为动压模型。通过典型算例,验证了模式分裂法的适用性及对于波浪破碎过程的模拟精度,鉴于模式分裂法对于波浪破碎过程的模拟未引入新的概化模型,计算效率较高,可应用于大尺度的海岸带波浪的变形、破碎及越浪的数值模拟。     

基于SWAT模型的漳卫南流域水量模拟

结合2000～2004年的资料,用SWAT模型构建了漳卫南流域分布式水文模型,对漳卫南流域的水量过程和水量平衡进行了模拟分析,并将模型模拟结果与海河流域水资源公报和实测水文站数据进行了比较。水平衡分析结果表明,流域内的来水项主要是降雨和灌溉水量,去水项主要是腾发量和汛期的径流量;该模型对于漳卫南流域水量模拟与实际比较一致。     

地下水资源计算中三角形有限单元法垂向水量向各节点的分配方法

在地下水资源计算中 ,运用三角形有限单元法时 ,就计算区进行三角形剖分后如何将垂向水量分配到各个计算节点中去 ,提出了些具体方法 ,并在工程实践中进行了验证。     

用水量平衡的微分式反推入库洪水的方法探讨

一、前言在水库水量还原计算中,通常是根据水库的出库流量及库容资料,利用水量平衡式反求人库洪水过程,且一般都是采用时段水量平衡式.时段水量平衡式是对于某一计算河段,在一定的假定条件下,将圣维南连续方程用差商代替微商简化而来的,它只能计算时段平均入流,从而使还原的入库洪水呈阶梯状,同时,如何确定差商的计算时段△t,是一个不易解决     

黄河下游河道悬移质泥沙与床沙交换计算研究

在前人研究成果的基础上,根据挟沙水流任一粒径组泥沙在输移过程中质量守恒原理,建立了一维非恒定挟沙水流悬移质泥沙和床沙交换基本方程;通过引入平衡冲淤物粒径的概念,建立了河床处于淤积与冲刷时冲淤物粒径的计算公式,并提出了一套完整的一维非恒定挟沙水流悬移质泥沙和床沙交换计算方法。将该成果引入黄河下游一维扩展泥沙数学模型中,采用黄河下游1977年高含沙洪水与1999年汛后至2002年汛前冲刷系列进行了验证。结果表明,该方法能较好地模拟悬沙与床沙的交换过程,克服分组挟沙力方法的缺陷,使得非均匀沙计算理论上更加完善,应用上更加方便。     

信息熵在新安江模型和NAM模型比较中的应用

选取资水流域新宁水文站以上集水面积为研究区域,基于空间分辨率为30s的数字高程模型数据构建数字流域水系,运用新安江模型和NAM模型分别对新宁站的日径流过程进行模拟。采用确定性系数和信息熵对两个模型的模拟结果进行比较分析。在信息熵计算过程中,以实测流量为标准序列,计算两种日模型模拟结果与实测序列残差,然后进行归一化,计算潜在信息测度和信息熵相对测度。信息熵越大表明流量计算序列与实测序列过程线在垂向上相似性强,但这并不代表确定性系数大、径流深相对误差小。     

烃类物质微渗漏机制及垂向运移的数值模拟

在前人烃类物质微渗漏机制研究基础上，建立了烃类物质微渗漏的概念模型，并且推导了烃类物质垂向运移的动力学模型。在动力学模型的基础上，通过数值模拟验证了烃类物质胶体气泡上升机制的合理性，并计算了不同情况下烃类物质垂向运移的平衡时间，进一步验证了烃类物质气泡上升机制满足运移速度快、流量少的特点。     

混合蛙跳算法在中小河流河道水力学模型计算中的应用研究

采用混合蛙跳算法对中小河流一维水力学模型进行流量求解,并结合辽宁西部中小河流测流断面实测流量数据,对比分析混合蛙跳算法在中小河流一维水力学模型流量求解的适用性和计算精度。研究结果表明:经过和测流断面实测流量数据对比,混合蛙跳算法在中小河流水力学模型流量推求中具有较高的计算精度,适用于中小河流一维水力学模型的流量计算。研究成果对于中小河流流量自动观测提供方法参考。     

基于Godunov格式的排水管网水流数值模拟

为克服基于"LINK-NODE"计算模式的排水管网模型不能细致模拟管道内部水流运动过程的缺陷,采用Preissmann窄缝理论开发完成了一套新的基于Godunov有限体积格式的一维排水管网水动力模型。模型采用HLL近似Riemann解计算单元界面处的数值通量,细致区分了管网节点水位对与其相连接管道的不同影响,并采用严格的质量守恒方程和特征线理论来更新管网节点水位。通过3个经典算例验证了模型能够很好地模拟有压瞬变流和瞬变混合流等复杂管网流态,具有良好的精度和稳定性。将模型应用于陕西省西咸新区天福和园小区实测场次降雨排水过程模拟,取得了理想的计算结果。新研发模型可提供所有计算单元中心和管网节点处的水力要素变化过程,为精细化城市洪涝过程模拟奠定基础。     

黄河下游高含沙洪水过程一维水沙耦合数学模型

采用浑水控制方程,建立了基于耦合解法的一维非恒定非均匀沙数学模型,用于模拟高含沙洪水演进时的河床冲淤过程.然后采用黄河下游游荡段1977年7—8月实测高含沙洪水资料对该模型进行率定,基于水沙耦合解法的各水文断面流量、总含沙量及分组含沙量的计算过程与实测过程符合更好,计算的沿程最高水位及累计河段冲淤量与实测值也较为符合.最后还采用2004年8月高含沙洪水资料对该模型进行了验证.模型率定及验证计算结果表明,采用一维水沙耦合模型计算高含沙洪水过程,能取得较高的精度.     

长江中下游河湖洪水演进的数值模拟

以长江中下游(宜昌-大通)防洪系统为对象,在水文、河道及湖盆地形现状条件下,建立了一个能适应各种复杂条件的一二维非恒定流模型,来进行长江干流、河网、湖泊、分蓄洪区垸及水库的洪水演进和调度仿真.所建模型的洞庭湖部分采用无结构网格二维非恒定有限体积格式,以适应湖区复杂的边界形状和保持水量平衡.河网区部分采用一维非恒定流显隐结合的分块三级算法,以准确实现河网汊点流量的自动分配和往复流动.为了提高模拟精度和扩展模拟功能,在水流数值模拟的范围内侧重讨论了内外动边界处理、分蓄洪运用及阻力项计算等环节,提出了合理可行的数值处理方法.采用20世纪80年代至90年代共6年汛期洪水资料对所建模型进行了严格的率定和检验,高精度的模拟结果证实了模型的合理性和有效性.     

月水量平衡模型的比较研究

简要介绍了8种月水量平衡模型,并从模型结构上进行了对比分析。选取东江、赣江和汉江流域的51个子流域为代表,对所选模型进行径流模拟效果比较分析。结果表明:Vandewiele水量平衡模型(VWBM)、ABCD模型、两参数月水量平衡模型(TPWB)、三参数月水量平衡模型(TRPWB)、改进的两参数月水量平衡模型(MTPWB)、动态水量平衡模型(DWBM)模拟效果较好,Thornthwaite-Mather水量平衡模型(TMWB)、澳大利亚水量平衡模型(AWBM)模拟效果相对较差。DWBM模型在率定期和检验期获得了令人满意的结果,而且模型结构简洁稳健,物理概念明确,可应用于无资料地区的径流预测。     

一维-二维耦合的防洪保护区洪水演进数学模型

针对防洪保护区溃堤及漫堤洪水演进数值模拟面临复杂计算域、河道-防洪保护区洪水耦合作用等问题,建立了基于侧向联解的一维-二维耦合水动力学模型.通过构造并求解Riemann问题实现一维-二维模型耦合,有效克服了基于堰流公式的传统方法难以处理模型间动量交换的缺点,也避免了堰流公式中流量系数选取的不确定性;提出了时间步长自适应匹配方法,解决了一维模型和二维模型时间步长不一致问题.算例研究表明,该模型可有效模拟河道-防洪保护区耦合系统中漫堤洪水和具有任意溃口形状的溃堤洪水演进过程,具有较好的推广应用价值.     

黄河三门峡水库水沙电耦合模型研究及应用

为实现多沙河流水库短期兴利效益和长期减淤效益的平衡,采用数学模型研究水库减淤与发电综合效益具有重要意义。充分考虑水沙输移和河床变形的耦合作用,通过结合一维水沙计算模块、水库调度模块以及发电计算模块,建立了考虑水库调度的水沙电耦合计算模型。将该模型应用到三门峡水库,采用2019水文年和2020水文年实测水沙资料分别对模型进行率定及验证。并应用该模型研究了不同水沙条件和调度方式对水库冲淤和发电的影响。计算结果表明：各测站流量、水位以及含沙量的计算过程与实测过程符合较好,发电量计算值误差均在15%以内,该模型能较为准确地模拟库区冲淤及电站发电过程;较丰水枯沙过程,其余3种典型水沙条件下冲淤量和发电量变幅分别达129%～360%及18%～52%,受入库水沙条件影响大;降低非汛期起调水位有利于控制非汛期库区淤积,提高汛期敞泄的临界入库流量有利于提高减淤及发电综合效益。     

中国不同气候区河川径流对气候变化的敏感性

利用一个简单的月水量平衡模型,模拟了位于中国不同气候区的21个典型流域的径流量过程,采用假定的气候情景,分析了河川径流量对不同气候变化的敏感性。结果表明,所采用的月水量平衡模型能够较好地模拟不同气候区的月流量过程,21个典型流域的Nash-Sutcliffe模型效率系数大多超过65%,水量平衡误差也均控制在1%以内。黄河以北干旱半干旱地区的典型流域径流量对气温和降水变化的响应敏感,其次为华中、华南半湿润区和湿润区,西部高寒山区径流对气候变化的响应最弱。因此,中国适应气候变化的重点应集中在干旱半干旱地区。     

地下工程渗流场有限元模拟研究

在水电、石油、交通等部门的地下工程中,经常会遇到地下水的渗流问题,如果处理不当,可能诱发应力恶化而影响结构稳定。本文以非饱和介质的渗流模型为基础,实现了地下洞室开挖过程中的非稳定渗流场解析。
按分期施工方案,在保持渗流场变化连续性的前提下,对各施工阶段进行了准稳定渗流分析,并在此基础上建立了地下工程非稳定渗流数值模型。其中,对于洞室系统,基于水量平衡原理,采用了子结构模型;对于防渗帷幕,采用了隔水层模型;对于排水井列,采用了杆单元模型。
根据上述模型,采用有限差分法作为数值模拟方法,编写了地下工程非稳定渗流场分析的有限元程序,实现了复杂渗流区域的渗流场的动态模拟。工程实例计算分析表明,用该模型计算的结果是合理的。      

地面核磁共振响应数值模拟研究

模型响应的数值计算是地面核磁共振勘探的一个重要组成部分，作者在本文中给出了地面核磁共振数值计算方法。在文中，作者借助直接数值积分方法，对回线源产生的磁场轴向和垂向分量进行计算，并采用不等间距空间坐标剖分技术，对地面核磁共振积分方程进行数值积分。利用这些计算方法，计算了在均匀导电半空间中的某一深度上，磁场的垂向分量沿轴向变化曲线，并给出了两层导电模型中存在一层含水层的地电模型的地面模磁共振响应的数值模拟结果。采用在本文中介绍的数值计算技术，可成功地进行一维含水模型地面核磁共振信号的数值计算。     

基于太湖流域模型的城市内涝过程高效模拟

城市内涝的高效模拟对于降低内涝灾害影响、制定防灾减灾措施具有极其重要的意义。本文提出了基于雨篦子耦合地表与管网的城市降雨-产汇流-内涝全过程高效模拟方法, 结合常州市双桥浜城市产汇流与内涝试验基地监测数据, 分别构建了基于高效模拟算法和二维水动力算法的城市内涝模型。根据监测数据对所构建的模型进行了率定与验证, 并分析对比了2种算法在不同降雨事件中的精度与可靠性。结果表明: 太湖流域模型中基于雨篦子的城市水文特征单元高效模拟方法能够较为真实地反映城市内涝的具体特征, 且在模型参数一致的前提下, 其计算效率约为二维水动力算法的780~1 275倍, 能够对城市内涝情况进行快速模拟。