基于未确知信息的环状河网水质数学模型研究

以圣维南方程组、对流扩散方程以及未确知信息理论为基础,建立了环状河网一维水动力与未确知水质数学模型。采用Preissman四点隐格式法对圣维南方程组进行离散和采用显式差分对对流扩散方程进行离散,对河网水动力与水质分别进行了合理的编码,并考虑了泵闸等控制工程、降雨径流的影响,采用河网的三级解法编制河网非恒定流的计算程序求解各断面的水位Z和流量Q,实现了水动力和水质两模块之间的数据连接,且对微分形式的水质模型运用未确知数学理论进行了含有两个未确知参数的水质计算,从而不仅能获得污染物浓度区间值,还能得到相应的可信度。实例研究表明,建立的河网水动力模型和未确知信息的水质模型是可靠的,可以用于河网水质治理工程的数值模拟研究和水环境评估。     

基于DEM的数字流域特征提取研究进展

数字高程模型(DEM)是地表形态高程属性的数字化表达,利用流域DEM数据构建数字水系模型并提取流域水文特征,是分布式水文过程模拟的重要基础。DEM中闭合洼地和平坦区域的处理、流向的确定以及DEM分辨率的大小都直接影响着流域水系特征提取的质量与效率。针对当前基于DEM提取河网与流域特征的诸多问题,阐述了DEM数据提取流域水系特征的原理,回顾了数字水系模型与流域特征提取方法,评述了洼地和平地的处理方法及水流方向的确定方法的研究进展,介绍了当前基于不同DEM数据类型的提取方法研究,探讨了DEM尺度和分辨率对提取流域特征的影响,总结了平缓区域数字水系和河网提取的研究进展。     

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.     

基于不确定性分析框架的动态环状河网水质模型——以温州市温瑞塘河为例

以温州市温瑞塘河为背景,基于不确定性分析的框架,开发了动态环状河网水质模型。用HSY(Hornberger,Spear and Young)算法作水质参数的不确定性分析,求得模型参数的空间分布,从而提高模型使用的可靠性、降低决策的风险度。模型由水量子模型及水质子模型两部分组成:水量子模型采用圣维南方程并用四级解法求解;水质子模型采用CSTR(Continuously Stirred Tank Reactor)模型的机理,并结合环状河网特征作了修正,由于只需解常微分方程,因而避免了矩阵求解,显著提高了计算效率,使得用HSY算法进行不确定性分析成为可能。模型选取温州市温瑞塘河流域的鹿城区河网进行了首次应用,用HSY算法率定水质参数并讨论了参数的不确定性。对参数率定结果进行验证,结果比较理想。最后简要讨论了参数不确定性传递。     

通量差分裂方法在一维河网模型中的应用

以通量差分裂格式离散非守恒型圣维南方程组,为保证河网整体离散形式的一致性,采用特征线方法离散边界节点,并引入限制器和熵修正使离散模型具有TVD（Total Variation Diminishing）特性,在线性隐式化的基础上最终构建基于隐式TVD类方法的一维河网水流模型。通过实例验证,表明提出的方法能处理跨临界流变化,而且在实际复杂河网中对水位及主、支河道分流比都能较好地模拟,具有一定实用性。     

涡北河网区三维地震采集技术

涡北勘探区属于河网地带,难以进行正常的地震施工。为此,本文提出了一种以规则束状观测为基础和特殊观测系统相结合的数据采集方法。该方法适应了这种复杂的地表条件,获得了"空白区"的地震资料,为今后类似地表条件地区的三维地震勘探提供了经验。      

太湖流域典型滨湖河网水动力与水质时空异质性

基于中国太湖梅梁湾东部的无锡市滨湖区河网29个监测点在丰水期、平水期和枯水期的流速和水质监测数据,将河网分为梁溪河、曹王泾、骂蠡港、城市河网南区以及城市河网北区5个区域,对流速和典型水质指标的时空异质性进行分析,结合主成分分析和相关性分析,得到各区域水动力与水质现状及其成因.结果显示:梁溪河和曹王泾的水质条件和水动力条件较好,多数水质因子与流速表现出了强相关性;骂蠡港的水质和流速区域变化明显,表现弱相关性;城市河网北区和南区的流速较缓,河道污染负荷较大,流速与水质因子之间的相关性较低.通过在滨湖河网开展流速和水质的野外监测,分析流速对于河网水环境的实际效果,验证不同水质指标与流速之间的响应关系,为滨湖河网区水质保护和科学的水污染治理技术提供基础支撑.     

基于DEM的江西潦河流域河网信息提取方法

介绍了GIS环境下数字高程模型（DEM）的预处理、水流方向确定、汇流累积量确定、河网生成,以及其他水文信息提取的原理和方法;基于DEM对江西潦河流域进行河网提取和流域边界的划分,并对试验结果进行了比较和分析。结果表明,利用GIS空间分析功能,基于DEM提取的潦河中上游数字河网与实际河网基本吻合;DEM精度和汇流能力阈值对提取的河网精度有着明显的影响,对于中小流域的潦河来说,1：50000精度的DEM和汇流能力为1000的阈值可满足实际应用的要求;基于DEM和ArcGIS提取的数字化河网,其水文要素（如坡度等）可直接作为流域预报模型参数,不仅大大提高了模型的效率,而且还可以方便地利用遥感等数据源,数据获取快速且成本低。从宏观效果上看,利用现有的GIS软件,基于DEM数据提取河网、流域范围等水文信息,从提取效率和结果的精度来说都是切实可行的;从微观上讲,已有的算法还无法确保计算结果与某些特殊地形区域（如平坦区域）的实际河网一致。     

太湖流域河网水流运动模拟研究

本文在以往研究的基础上,利用距离提取陆域宽度,采用最短路径法,考虑河道过水面积、流量模数等因素,对陆域面上的调蓄作用进行相似模拟.为减少计算工作量,避免受计算机容量、计算工作量及资料的限制,对天然河网湖泊进行合并及概化,考虑区域工程情况及其运行方式以及破圩后的水流情况,建立了河网水流运动模型,在太湖流域防洪调度中得到了应用.     

适用于大河流域的栅格DEM洼地填充算法

针对地势平坦且空间范围较大的流域水系自动提取任务中,采用常规的洼地填充算法难以提取出完整水系,形成大量"断头河"的问题,提出了一种能够导出整个数字高程模型(DEM)所有像元被淹没的次序表的方法,由该次序表构成的矩阵代替原有DEM来实现流向的计算,进而提取出累积流向及分级河道。经用覆盖中心流域的高精度DEM以及覆盖黄河和长江等大型流域的DEM来测试,结果表明:用其他算法提取结果均发生了"断头河"错误,而该方法则能提取出完整的水系。这种方法能正确实施洼地填充和像元填平处理,可以适应于任意规模和精度的DEM填洼问题,具有较强的鲁棒性,克服了以往算法难以处理大河流域DEM洼地填充的不足。