确定隧道外水压力的地下水流模型--读<深埋隧道外水压力计算的解析-数值法>一文随笔

分析当前普遍使用的“折减系数法”确定隧道外水压力中存在的问题，建议采用地下水流数值模拟法，并提出建模中的注意事项，特别是边界条件的确定。     

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.     

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.     

一种由一维反演初步解释二维电阻率构造的方法

利用对非水平层状介质的地质结构首先进行二维模型的正演模拟,尔后对模拟曲线再进行一维反演来确定层状结构特征,实现由一维反演初步解释二维电阻率构造的解释过程。通过对三个不同结构特征的二维模型的解释结果表明,采用这种方法能够解释简单的二维电阻率构造,尤其是对于确定存在横向电阻率差异的界面效果更好;而且利用一个简单的经验公式在等值线断面图上通过求解截止电阻率值达到确定异常体的几何形态     

一种沟灌累积入渗量简化计算方法

为简化沟灌二维累积入渗量的数值计算,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究分析了土壤初始含水率、入渗水深、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素对沟灌边界效应和拟合系数γ的影响,并建立了系数γ与主要影响因素间的函数关系式,提出了沟灌累积入渗量简化计算方法.结果表明,土壤初始含水率、沟底宽和边坡系数对沟灌边界效应的影响较小,而入渗水深、土壤质地和容重对沟灌边界效应的影响显著;拟合系数γ主要与入渗水深的变化有关,随入渗水深的增大呈现减小趋势,但对初始含水率、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素变化的敏感性较低,可忽略其影响;建立了估算拟合系数γ的计算式,结合已有文献资料对其可靠性进行了验证,结果表明黏壤土和砂壤土不同入渗时间内,其沟灌累积入渗量计算值与实测值和HYDRUS软件模拟值具有高的一致性,说明文中所建公式估算拟合系数γ值可靠.研究结果可为简化沟灌累积入渗量的数值计算提供理论依据和技术支撑.     

一种新的二维电阻率模拟方法

目前，对地下介质作电阻率成像需要将研究区域网格化。本文以格林函数为数学工具导出了网格化地电模型二维问题的边界积分方程，该方程适合于电阻率成像。用边界单元法求解该方程可以得出空间电位分布，从而进行视电阻率模拟。计算与实验结果的对比表明，这种方法是正确、可行的。     

纳米微粒多重分数维准晶结构模型: 一种新型的金属纳米材料

描述了准晶结构研究状况, 提出了具有5次对称性的准晶结构模型, 包括正二十面体与正十二面体共轭生成的准晶结构模型和Al-Cu-Li共轭生成的大块准晶结构模型; 讨论了二维准晶的基本特征、二维准晶胞选取, 提出了具有8、10、12次对称性的二维准晶结构模型; 探讨了纳米微粒多重分数维结构模型, 分别给出了多重分数维表征值.      

明渠交汇水流阻力对平面二维数值模拟的影响

与顺直明渠水流相比,明渠交汇水流由于存在分离区和自由剪切面,其紊动特性引起的阻力较为复杂,交汇水流除床面阻力外还受到较强的阻力。基于数值模拟与实验比较分析表明,分离流与自由剪切流所产生的阻力(紊动粘性阻力)对于交汇水流数值模拟具有重要影响。同时,由于平面二维模型对二次流影响的忽略,断面环流较强时数值模拟会产生较大的阻力(环流阻力),而断面环流较弱时,交汇水流的三维特性相对较弱,采用平面二维模型和k-ε紊流模型能达到较好的模拟效果。因此,紊动及环流阻力的计算对交汇水流数值模拟的精度至关重要。     

火山气体喷发量的一种计算方法——以汉诺坝浮岩为例

火山气体喷发量的一种计算方法———以汉诺坝浮岩为例夏成朱永峰王海华鲍景新（北京大学地质系,北京１００８７１）关键词浮岩二相分流气体喷发量以火山方式将地幔气体排出是地球内部向地表输出的一条重要途径。火山喷发过程中流体（岩浆及地幔气体）带出大量动能,喷出...     

二维起伏地形条件下磁场分量互相转换和向上延拓的一种方法

本文从二维磁场矢量积分延拓公式出发,介绍了一个关于二维起伏地形条件下磁场各分量转换的迭代算法,从而找到了一条不同于以等效源法、单层位及双层位理论等为基础的磁场分量转换与向上延拓的途径。     

淮河中游洪水演进模型

针对淮河流域的特点,建立了以水动力学方法为主的河道一维、行洪区二维及对无实测资料地区采用水文学方法为辅的流域洪水演进数学模型.并提出了河道一维、行洪区二维耦合的求解方法.对占相当大比重的无资料地区径流流入干流作了技术处理,这对模型的成功建立起着重要作用.通过9次洪水的验算表明,模型具有较高的精度、较强的通用性、灵活性和实用性.为淮河流域的防洪规划提供了工具.模型的主要思路同样适用于其它流域.     

杜家台分蓄洪区分洪运用频率分析

针对汉江洪水特点和汉江中下游防洪工程系统现状，建立了计算杜家台分蓄洪区分洪运用频率的二元概率模型。建模中将控制河段上游洪峰流量和下游河流汇合处最高水位作为相互独立随机变量，通过河段安全泄量与河流汇合处水位的关系。导出了分洪洪水洪峰流量的分布函数。经验证该模型的计算结果较为满意。     

水库防洪安全设计时设计洪水过程线法适用性的探讨

本文以紫坪铺水库为例,在建立洪水过程随机模型的基础上,用统计试验手段探讨了设计洪水过程线作为水库防洪安全设计依据的适用性。结果表明:设计洪水过程线法能导致水库实际防洪安全标准偏离指定设计标准(偏高或偏低)。影响偏离的主要因素为时段洪量设计值的抽样误差和典型过程线的形状。现行方法的适用性是有条件的。     

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。     

基于预报及库容补偿的水库汛限水位动态控制研究

结合清江流域梯级水电站工程特性及防洪任务,以不降低梯级防洪标准为原则,建立基于预报及上游水布垭水库库容补偿的汛限水位动态控制模型,推求隔河岩水库汛期汛限水位动态控制方案。计算表明,该模型在不降低水库及梯级原有的防洪标准前提下,能有效利用上游水布垭水库的防洪库容,分担隔河岩水库部分防洪任务,并显著提高其发电量。其中,多年平均弃水量减少4．1444亿m~3,发电量增加1．2172亿kW·h。     

A Probabilistic Modelling System for Assessing Flood Risks

In order to be economically viable, flood disaster mitigation should be based on a comprehensive assessment of the flood risk. This requires the estimation of the flood hazard (i.e. runoff and associated probability) and the consequences of flooding (i.e. property damage, damage to persons, etc.). Within the “German Research Network Natural Disasters” project, the working group on “Flood Risk Analysis” investigated the complete flood disaster chain from the triggering event down to its various consequences. The working group developed complex, spatially distributed models representing the relevant meteorological, hydrological, hydraulic, geo-technical, and socio-economic processes. In order to assess flood risk these complex deterministic models were complemented by a simple probabilistic model. The latter model consists of modules each representing one process of the flood disaster chain. Each module is a simple parameterisation of the corresponding more complex model. This ensures that the two approaches (simple probabilistic and complex deterministic) are compatible at all steps of the flood disaster chain. The simple stochastic approach allows a large number of simulation runs in a Monte Carlo framework thus providing the basis for a probabilistic risk assessment. Using the proposed model, the flood risk including an estimation of the flood damage was quantified for an example area at the river Rhine. Additionally, the important influence of upstream levee breaches on the flood risk at the lower reaches was assessed. The proposed model concept is useful for the integrated assessment of flood risks in flood prone areas, for cost-benefit assessment and risk-based design of flood protection measures and as a decision support tool for flood management.     

采用随机模拟技术与常规水文方法相结合的洪水过程模拟法

随着江河上兴建的水利工程日渐增多,流域的防洪规划和防洪调度工作,正在从以个别工程为主要研究对象转向以全流域复杂库群为研究对象。常规水文方法很难反映这种复杂流域的水文特性,在工程实践中其局限性越来越突出。随着计算机运算能力的提高,径流的随机模拟技术逐步得到研究和应用。本文分析了常规水文方法与纯数学随机模拟技术的不足,并提出了一种新的、简单易行的模拟全流域洪水的模拟方法,该方法已应用于太子河流域的库群联合防洪调度中,并取得了较好的成果。     

洪水预报信息利用问题研究与讨论

分析了洪水预报研究现状,讨论了实时洪水预报系统研究中信息利用方面存在的问题,提出了值得进一步研究的关键性问题、研究思路和研究技术路线。     

具有行蓄洪区的河道流量演算方法探讨

以马斯京根流量演算法为基础提出了具有行蓄洪区时防洪系统流量演算的一般方法,是马斯京根法在具有行蓄洪区的河道洪水演算的推广应用.对行洪区的入流处理进行了讨论并提出了计算分流比的实用方法.最后以淮河中游王家坝到鲁台子河段为例,根据工程布局、水文站和水位站的分布将该河段分成10段,对12场洪水进行模拟预报计算,精度较高     

洪水预报自回归实时校正多步外延方法研究

自回归模型在洪水预报实时校正中应用广泛。针对自回归模型进行连续多时段校正时中间误差系列缺失问题,提出一种基于历史洪水预报误差系列的样本重组自回归外延方法,以淮河流域王家坝断面为背景,选用洪量相对误差、洪峰相对误差、峰滞时间和确定性系数四个指标开展校正效果评估,并与时程递推外延方法对比。结果表明:样本重组外延方法可以提升洪水预报精度,延长洪水预报有效预见期,特别在降低洪量误差和提高洪水过程的拟合精度上优势更为显著。同时,该方法泛化能力较强,具有实用价值。