数字孪生技术在防汛救灾中的应用

为了加快数字孪生流域的建设工作,本文以陕西省某县为例,利用数字孪生技术进行洪水推演,感知洪水发生过程,进行灾害评估,准确发布预警信息,为县委县政府科学的指导防汛救灾工作提供数据支撑。     

汉江流域安康站日径流预测的LSTM模型初步研究

论文基于2003—2014年水文资料,采用长短期记忆神经网络(Long-Short Term Memory,LSTM),构建了汉江上游安康站日径流预测模型,评价了不同输入条件下日径流预测的精度。结果表明：当预见期为1 d时,在仅以安康站前期日径流量作为输入的条件下,LSTM模型在训练期和检验期的效率系数分别达到0.68和0.74;如再将流域前期面雨量和上游石泉站前期日径流量加入LSTM网络作为输入变量,安康站日径流量预测效果将更好,训练期和检验期的效率系数最高可达到0.83和0.84,均方根误差也有显著削减,且对主要洪峰流量的预测能力也有一定提高。此外,LSTM可以有效避免过拟合等问题,具有较好的泛化性能。但当预见期从1 d延长至2、3 d时,LSTM的预测精度显著降低。     

南四湖“三湖两河”洪水演算数值模型优化

南四湖是中国北方最大的淡水湖泊,由南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖4个湖区串联而成,地形复杂,洪水易涨难消,与滨湖区涝水交换频繁,建立兼顾效率和精度的洪水演算模型复杂困难.基于1960s提出的用"三湖"和"两河"来概化模拟南四湖洪水的理念与"三湖两河"半图解法洪水演算模型,采用四阶龙格库塔法代替半图解法,改进"三湖两河"洪水演算模型,对比分析计算精度、效率和灵活性,"三湖两河"洪水演算数值解模型优于半图解法;分析了滨湖排水模数、"两河"传播历时等模型经验参数的敏感性,以及韩庄闸水位—流量关系变动对湖泊高水位的影响,据此提出了南四湖洪涝治理的若干建议.南四湖"三湖两河"洪水演算数值解模型可作为南四湖洪水管理的基础工具,因地制宜的建模思路对类似湖库具有重要参考价值.     

非粘性沙坝溃决数学模型及求解

考虑一维陡坡浅水方程与Exner方程耦合构建漫顶溃坝数学模型,利用Roe格式黎曼近似解法求解,并用预测-校正法处理源项保证水流、泥沙侵蚀输运和底床演变过程的计算稳定.模型实例计算结果表明,该方法能较好地计算非粘性模型沙坝漫顶溃决问题,可为溃坝数值计算提供新的思路.     

潮汐作用下的海滩风沙运动若干特征研究——以福建平潭岛远垱澳海滩为例

海岸风沙是海岸带陆-海-气相互作用的突出产物。本文通过福建平潭岛远垱澳海滩风沙全环境要素观测,从海滩风沙垂向分布、滩面风沙起动和搬运等方面,探讨并总结自然海滩潮汐动态作用下的风沙运动过程。主要研究结论为:（1）海滩湿沙表面风沙流绝大部分（98.9%）在离滩面30 cm高度层内运动,不同粒径组沙粒的垂向分布形式不同;（2）潮汐旋回中的海滩起沙风速显著高于同等粒径内陆沙漠地区,其变化过程主要为滩面平均表层湿度与风区长度相互"博弈"的结果;（3）海滩风沙输送量主要受风速、滩面平均表层湿度与风区长度耦合作用,涨落潮不同阶段输沙量变化的主导影响因素不同;（4）"干沙起动+湿沙表面传输"为典型的海滩风沙搬运模式之一,滩面风沙运程较短,总体呈"接力"式特征向海岸前缘沙丘搬运。     

海滩修复工程影响下的低能海岸波浪能量时空分布特征研究

本研究基于第三代海浪模式SWAN(Simulating Wave Nearshore),对茅尾海及其邻近海域波浪场进行了为期la的数值模拟,利用实测资料验证了该模型的可靠性.根据模型计算结果分析了茅尾海海域波浪要素的时空分布特征,在此基础上进一步探讨了波浪能量的输入耗散过程以及海滩修复对波浪能量空间分布的影响.研究发现...