场变量在汛期分县降水预报中的应用

选取MICAPS平台下的高空和地面实时资料以及T106数值产品资料，用切比雪夫展开式展开了T106数值预报产品的气象要素场的权重系数物理意义作为天气分型的依据，求T106预报产品与典型历史气象要素场（根据T106历史资料和降水实况确定的气象要素场）两切比雪夫展开式权重系数之间的相似距离，结合当地的适用因子作经验完全预报。     

垂向二维非恒定流及悬浮物分布模型研究

采用σ坐标变换拟合复杂边界、VOF方法追踪自由水面变化和SIMPLE算法求解控制方程等建立垂向二维非恒定水流及悬浮物分布数学模型。该模型适用于变量在横向上分布基本均匀的水流流动特性及悬浮物扩散迁移过程的模拟,与刚盖假定或静水压强假定等条件下建立的垂向二维数学模型相比更符合实际情况。分别对概化水库水流结构的沿程变化、明渠均匀流及带有槽沟的明渠非均匀流及悬浮物浓度分布进行了模拟,计算结果与实测值符合良好。模型的应用可为河道或水库的洪水调度、水污染控制、取水工程优化等提供参考。     

河床冲刷粗化多步预报模式研究

运用概率论与力学分析相结合的方法,提出了考虑非均匀沙隐暴效应的泥沙起动概率计算模式,并在已有研究成果的基础上,建立了以泥沙起动概率为核心的河床冲刷粗化多步预报模式,该模式可同时满足预报粗化层级配和冲刷深度的要求。实测资料验证表明,此模式具有较好的预报效果。     

可变网格下的水库滑坡涌浪数值模拟研究

采用动网格技术,建立了可变网格下的平面二维水库滑坡涌浪数学模型,与传统固定网格下的数学模型相比,克服了难以精确计算水库滑坡体对水体作用的困难.以一模型试验为研究对象,采用数学模型对其进行了复演,模型将滑坡体对水体的作用采用可变网格的思想实现,使滑坡体所占区域的计算网格随滑体下滑.模型计算值与实测值比较表明,两者吻合较好,说明基于可变网格思想的数学模型能够较准确地模拟滑坡涌浪过程,为滑坡涌浪的计算、预测提供了一种新的研究方法.     

三峡水库区间来沙量估算及水库排沙效果分析

三峡水库是控制和开发长江的重要工程,具有巨大的防洪、发电、航运等综合效益.水库排沙比是反映水库拦截泥沙程度的重要指标.针对目前三峡水库排沙比计算没有考虑三峡水库区间来沙,结果偏大的问题,依据三峡水库区间水文站2003-2016年实测水文资料,采用水文学法估算了三峡水库区间月、年入库输沙量,分析了三峡水库排沙效果及主要影响因素.结果表明：1）三峡水库区间年均来沙量约1775×10⁴ t,占总入库沙量的10.3%,近年来沙占比有所增大,其中2013-2016年来沙量占总入库沙量的26.9%;2）三峡水库年均排沙比为21.6%,其中围堰蓄水期为34.1%,初期蓄水期为17.0%,试验性蓄水期为15.4%;3）三峡水库采用"蓄清排浑"方式运行,主汛期7-9月的排沙比一般大于枯季,但2013年以后,出现了主汛期排沙比小于枯季的现象;4）入库细颗粒泥沙的排沙比大于粗颗粒泥沙,其中粒径d ≤ 0.062 mm的细颗粒泥沙排沙比为23.4%,0.062 mm0.125 mm的中粗沙排沙比分别为5.5%和11.1%;5）三峡水库排沙比汛期主要受V/Q影响,枯季主要受入库含沙量的影响;当V/Q约为170×10⁴ s时,水库排沙效果最差;分别建立了汛期和枯季排沙比经验计算式.本文的研究成果可为三峡水库水沙优化调度等提供参考.     

金沙江下游梯级水库对氮、磷营养盐的滞留效应

氮、磷是水域重要的营养或污染物质,大型水库修建将对江河氮、磷物质的输运产生重要影响.以金沙江华弹、向家坝水文站2006-2016年实测水质资料为依据,通过建立污染物浓度与流量比值（TN/Q、TP/Q）与含沙量（S）的关系式,对金沙江下游溪洛渡、向家坝梯级水库蓄水前后进出库总氮（TN）、总磷（TP）浓度及通量的变化特征进行研究.结果表明：（1）华弹站不受蓄水影响,TN和TP浓度在0.38~1.41和0.01~0.73 mg/L之间变化,向家坝站蓄水前TN和TP浓度在0.32~1.33和0.03~0.42 mg/L之间变化,蓄水后在0.35~1.29和0.01~0.05 mg/L之间变化,蓄水后TN浓度较蓄水前略有升高,但TP浓度较蓄水前约降低75%;（2）蓄水前华弹站TN浓度与向家坝站基本接近,TP浓度总体低于向家坝站,蓄水后华弹站TN浓度低于向家坝站,TP浓度明显高于向家坝站;（3）金沙江TN以硝态氮（NO₃^--N）为主,占TN浓度的67.3%~91.8%;（4）两站的TN浓度随流量和含沙量变化较小,TP浓度与流量和含沙量均呈正相关关系;（5）华弹站TN、TP年通量在48357~135827和4720~14163 t之间变化,年均值分别为90337和8932 t,向家坝站蓄水前后TN年通量在64232~130966和71675~149647 t之间变化,蓄水后通量总体高于蓄水前,TP年通量在8851~18624和3131~7300 t之间变化,蓄水后通量远低于蓄水前;（6）水库蓄水对出库TN浓度与通量无明显影响,但TP浓度与通量较蓄水前明显降低,其中通量年均滞留率约为67.0%.     

各向异性密度流模型及其验证

针对密度流流动各向异性的特性,采用非线性k-ε模式求取雷诺应力,结合RNG模型及浮力修正建立了三维密度流模型.应用该三维模型计算了水库温差异重流,分析了温差异重流演进过程,并就流速分布与水温下泄过程与实测资料进行了比较.结果表明,所建模型由于引入非线性RNG模式,能有效反映密度流的各向异性特性,较好地模拟了流场和温度场强烈耦合的水库温差异重流,能准确预测温度分层过程与异重流潜行时间,具有较高精度.     

平面二维溃堤水流泥沙数值模拟

基于一阶迎风格式平面二维河道溃口水流模拟,建立了非均匀沙模型并用于模拟平面二维溃堤水流泥沙及河床变形。给出了实际算例,证明该模型计算速度快,精度高,符合水流泥沙运动基本规律。     

汉台区酸雨特征及成因初探

依据汉中站2006年5月至2007年4月酸雨观测资料,统计分析汉台区酸雨的特征及成因,得出闪电雷暴、本地燃烧秸杆和化石燃煤燃烧产生的NOx和SOx是形成汉台区酸雨的主要原因,并提出一些防御措施,为汉台区酸雨的防治提供参考。     

冲刷漏斗纵剖面形态数值模拟技术研究

提出σ坐标系垂向分层的优化方法,较好地解决了传统σ坐标变换用于底孔泄流数值模拟时存在网格边界变化的问题;采用一维水流模型为立面二维模型提供自由水面边界,即"动刚盖法"确定自由表面;根据坝前趋孔水流的流动特性和水下纵坡稳定性受力分析,分别导出σ坐标系下床面泥沙边界条件和底孔泄流初期河床滑塌的判别式。在此基础上建立底孔泄流条件下立面二维水流泥沙数学模型,并将之应用于有刚性护坦条件下冲刷漏斗形成的数值模拟。模拟结果表明,漏斗冲刷平段长度、漏斗纵坡等数值试验结果与水槽试验基本一致,验证了模型的合理性和可靠性。