马斯京根-康吉洪水演算方法的稳定性分析

基于运动波差分解的数值扩散,在一定条件下可以模拟扩散波物理扩散的概念,利用有限差分方法,建立了马斯京根-康吉洪水演算方法.对于该差分格式中的权重系数X,国内外长期以来没有统一的定论.本文据此利用Von Neumann稳定性分析方法,对该差分格式进行了较为深入的分析,且得到了该差分格式的稳定性条件.     

Muskingum法及其分段连续演算的若干理论探讨

根据水力学原理和洪水波运动理论,通过对Muskingum法的关键参数X与特征河长、扩散波动力方程和运动波数值扩散之间关系的分析,给出了X更为全面的物理解释;证明了Muskin gum法槽蓄方程是扩散波动力方程近似的表达;指出了Muskingum法演算公式在一定条件下是扩散波方程的二阶精度解。讨论了Muskingum法的使用条件和分段连续演算的必要性;应用Z 变换方法导出了Muskingum法的分段连续演算的汇流系数公式。     

线性扩散波洪水演算模型研究

扩散波概念的提出至今已有近半个世纪。在前人研究的基础上,着重讨论如何把扩散波解析解用到天然河道的洪水演算中去,即通过把入流过程离散成带常系数的单位矩形入流之和,将单位线概念引入具有自由下边界的线性扩散波洪水演算模型,并给出了确定天然河道Ｃｋ和μ的实用方法。用于黄河下游６个河段的洪水演算获得了令人满意的成果。扩散波洪水演算模型,继承了水力学方法的长处,又具有水文学方法的优点,可能有罗好的开发应用前景     

基于遗传算法的扩散波洪水演算参数的确定方法

大量的理论分析和实际洪水演算表明,扩散波方法是一种既具有足够精度又相对简单的一类洪水演算方法。以线性扩散波方程在自由下边界条件下的解析解为例,利用遗传算法来确定扩散波方程的参数。遗传算法和一般的优化算法不同,它具有全局寻优能力,一般能得到问题的最优解或准最优解,是一类优秀的非线性函数优化方法。实例计算结果表明,采用遗传算法所得到的参数精度较高,可以类推到其它水文模型的参数率定中去。     

涨落差法原理浅析及其在洪水预报中的应用

从河道洪水运动波方程的有限差分解入手,推导出了涨落差法的计算公式,进而证明该计算公式为河道洪水扩散波方程二阶精度的有限差分解。该洪水预报方法参数少,计算方法简单,有预见期。实际应用表明,涨落差法的特点是实用性强,而且具有较高的洪水预报精度,但同时也存在误差累积的缺点。     

下边界条件为水位流量关系的扩散波洪水演算方法研究

经大量的理论分析和实际洪水演算表明,扩散波可较好地反映洪水波的运动特点。本文基于河道下断面的水位流量关系和连续方程的联立求解,导出了水位流量关系型的下边界条件。利用Laplace变换,得到了扩散波方程在该边界条件下的解析解。文中的求解过程表明,可利用该法进行洪水演算,关键在于如何与实际洪水结合,这个问题有待进一步地分析研究。     

涨落差法原理再分析

在我国有一种被称为涨落差法的水位预报方法已应用了约50年,此方法来源于水文预报实践经验的总结,因此被视为一种经验方法.本文对涨落差原理进行了再分析,从河道洪水扩散波方程入手,证明河道上、下游断面水位涨落差法的计算公式的本质为河道洪水扩散波的数值解.本文还对应用中遇到的一些问题进行了讨论.     

洪水的分类预测及优化调度

用系统聚类方法将历史洪水数据分成若干类型,并建立了模糊概率预测的隶属度回归方法。由此对未来洪水进行了分类概率预测,结果显示了来水过程具有一定的“类型可预报”的规律性。在此基础上讨论了一种Bayes实时优化调度规则并进行了数值模拟演算。     

扩散波的时空反演与洪水实时预报技术

以扩散波方程描述天然河道中的洪水波运动规律。将数学物理反问题理论和离散反演算法与河道流量演算相结合提出了扩散波实时预报的方法。该法的特点是在求解流量场Ｑ（ｘ,ｔ）的同时反演计算扩散波波速Ｃ（ｘ,ｔ）和扩散系数Ｄ（ｘ,ｔ）,根据不断监测的新信息系列,直接利用原偏微分方程进行参数的实时校正和预报过程实时修正。     

扩散波水位解析解模型的应用研究

扩散波方程被广泛地应用于河道洪水演算之中。考虑下边界的回水作用以及旁侧入流的影响，建立了扩散波水位解析解模型。由该模型可知，河道任一断面处的水位变化分别由上边界水位变化所造成的影响量、下边界回水控制的影响量以及由于旁侧流量加入的影响量三项叠加而成，这三项分别由它们所对应的响应函数来描述。将该模型应用于沂河水位演算之中，得到了较高的计算精度。     

利用算子分裂迎风均衡格式解对流为主溶质运移问题

水污染模拟问题是水流问题与溶质运移问题的耦合问题.各种常见的数值解法在以对流为主溶质运移问题的求解中都会遇到困难,如用有限单元法或有限差分法时,会产生数值弥散与过量这两类误差.引入算子分裂迎风均衡格式法求解对流为主的水污染模拟问题,较好地克服了数值弥散和数值解出现振荡问题,该格式具有良好的稳定性、单调性及守恒性特点.     

基于S变换的瑞利面波频散分析

提取面波频散曲线是面波资料处理中最关键的一步。由于时频分析方法的局限,提出了利用S变换进行瑞利面波频散分析的方法,并给出了具体算法。该方法在时间频率域中计算相邻两道面波记录同一频率的时间差,再利用道间距除以该时间差来得到该频率对应的相速度,这样避免了在道间距较大的情况下,传统的相位谱法可能造成相位差的缺陷。通过理论模型和实际资料对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够提高瑞利面波频散曲线的提取精度,而且算法简单,具有一定的实用性。     

地下水溶质运移数值模拟弥散问题再探

将水动力弥散方程用有限差分法进行离散后编程,通过一具体实例验证其正确性,使之模拟在对流项占优情况下的示踪剂浓度分布,然后针对出现的数值过量、波动和弥散现象介绍国内外一直以来常用的改善或消除方法,提出新的改善方案-从数值随时间步长变化的特点入手,并通过同样的实例验证其可行性,最后就这一方案的优缺点作进一步分析.     

基于多模式分离的S变换与小波变换提取面波频散曲线对比分析

为了对比分析小波变换和S变换在计算瑞雷波频散曲线时的精度,通过设计两层介质和六层介质模型,采用交错网格高阶有限差分方法对两个模型进行正演模拟,利用F-K法分离出时间—空间域不同模态的瑞雷波记录,再采用小波变换和S变换计算出不同模态的瑞雷波频散曲线,分别与理论值进行对比分析,最后利用两种方法对实际资料进行处理。结果表明:利用小波变换计算得到的频散曲线在低频段误差相对较大,S变换计算得到的频散曲线精度总体高于小波变换。     

声波方程隐式高阶有限差分数值模拟

推导了声波方程空间二阶导数的隐式求解公式及差分系数的求解方法,讨论了该方法的数值频散特征。利用该方法分别对均匀介质及Marmousi模型进行了数值模拟,将其结果与传统的显式差分格式的模拟结果进行了对比分析。结果表明:该方法较传统的显式求解方法具有更低的数值频散、更高的计算精度。      

长春西部串湖含水介质弥散试验及污染质运移研究

水动力弥散系数是建立地下水水质模型,进行地下水溶质运移研究的重要参数。在野外调查的基础上,设计并开展了室内二维水动力弥散试验,应用直线图解法确定了研究区含水介质的纵向、横向弥散系数。建立了该区地下水溶质运移模型,并对其进行了预测分析。     

LNAPL在二维含水介质中运移规律的研究

为研究LNAPL(轻质非水相液体)污染物在均匀含水介质中的运移规律,本文建立微元模型推导出LNAPL在均匀含水介质中的对流--弥散方程。针对不同的介质模型,对二维对流--弥散方程运用差分法进行数值模拟,求其数值解。分析LNAPL污染物的运移特征,得出在均匀介质和非均匀层状介质中运移规律:LNAPL污染物在含水介质中的运移规律遵循对流--弥散方程,介质的弥散系数是影响LNAPL污染物运移的主要因素。     

各向异性弹性波动交错网格高阶差分法的误差研究

研究了各向异性介质中弹性波动方程交错网格高阶差分法求解的数值相速度色散和数值相速度误差。从而表明了交错网格差分法一般情况下要求每个最短波长离散网格点数约为６。同时表明了高阶差分（４，６）阶的数值各向异性要比低阶的（２，２）阶小得多。     

A self-adapting model for assessing hazardous environmental releases

Simulation results are presented by using an h-adaptive mass consistent finite element method (FEM) coupled with a Lagrangian particle transport technique (LPT) for dispersion associated with hazardous atmospheric releases. A three-dimensional wind field is first constructed from the adaptive FEM model. Lagrangian particles that define the contaminant dispersion are then produced with the LPT scheme, employing a random walk/stochastic approach. The application of FEM permits flow patterns with irregular geometries to be easily simulated, while the LPT permits contaminant particle dispersion patterns to be quickly depicted. The hybrid model is fast, runs on PCs, and appears well suited for emergency response dispersion predictions and assessment.