渤海湾滨海平原河网地区降雨径流模拟

渤海湾滨海平原河网地区河道纵横交错,流态多样,降雨径流过程复杂。为准确模拟其降雨径流过程,在水文特征数据矢量化的基础上,将以二维非恒定浅水运动方程为控制方程的二维水动力模型与以河道汇流关系及水文方法为基础的一维河道拟序汇流模型相耦合,建立了适用于平原河网地区的降雨径流模型。经实测数据验证,模型可靠。研究表明,该模型可模拟计算渤海湾滨海平原2015年各时刻各处产流量、水位、流速及其变化过程;计算得出各河道的入水、出水水量及主要河流的入海水量,实现了对平原河网地区的降雨径流模拟。     

平原河网区最优化汇流单位线法及其应用

针对利用现有单位线方法模拟平原河网区汇流特性难以得到较好结果的问题,在传统单位线方法的基础上,根据平原河网区的实际特点,基于河网多边形和河道水位资料,提出了适用于平原区的单位线模型。通过对典型区域的平原区单位线进行率定和缩放,获得了适用于平原河网的平原区单位线,并利用太湖流域1998年和2000年的水文资料进行建模和验证。结果表明,平原河网区最优化汇流单位线法能基本消除太湖流域的洪峰(水位)滞时误差。     

平原河网区坡面汇流分布式单位线研究

针对平原河网区无明确汇流控制断面,无法采用传统方法直接率定汇流参数的问题,综合河网多边形和地貌单位线理论,采用坡面汇流计算中不同滞留时间的水流面积按比例分配的方法,获得了以汇流速度为唯一参数的平原河网区坡面汇流分布式单位线。结合太湖流域1998、2000年的水位资料对分布式单位线进行率定和验证,结果表明分布式单位线的水位计算过程与实测过程吻合,可运用于平原河网区计算。     

基于不同网格分辨率的大尺度模式径流的汇流分析

径流量往往基于较大空间尺度计算求得,再采用汇流模型将径流量转换为河道流量过程。对于大尺度的汇流模型,汇流网络与流域实际河网差别较大,因此采用不同网格分辨率计算分析大尺度径流量的汇流,并应用单位线法和线性圣维南方程计算坡地和河网汇流。结果表明,实际汇水面积随着网格分辨率的不同变化很大;不同时间尺度和网格分辨率下的流量结果的偏差与实际汇水面积和流量值本身大小有关;网格分辨率对流量的影响形式在较大的时间尺度上更加明显。     

基于DEM的分布式汇流模型及其在洪水预报中的应用

基于数字高程模型,并结合国外在河网水系提取的研究成果,归纳出提取河网水系的方法,并将其应用于实际的水系提取.建立了流域尺度的概念型分布式新安江模型,该模型在栅格单元中采用新安江模型作产流计算,根据单元的不同属性 （坡地、河道）及所推求的汇流时间场建立汇流模型.将此模型应用于淮河黄泥庄以上集水区域,对黄泥庄站的洪水过程进行了模拟研究,模拟结果符合洪水预报的规范要求.     

基于流域基本单元的分布式流域汇流计算方法

结合现行离散化方法的优缺点,引入流域基本单元的概念,在DEM平台上利用Arcview软件将流域离散化为基本单元,计算流域地貌特征值,构建基本单元—河网型分布式流域水文模型。推导出V形和马蹄形基本单元的面积—时间曲线,用以计算坡面汇流;对于河网汇流则运用Muskingum法计算,其优势在于可充分考虑水流汇集的物理概念和下垫面因子分布不均对流域汇流的影响。以星丰流域和沿渡河流域为对象进行水文模拟应用研究,结果表明,该模型具有良好的适用性。     

一个以DEM为基础的分布式水文模型

研究了如何将从DEM中提取的河网、水流路径等流域特征应用于分布式水文模型。建立了一个以传统产流模式为基础进行产流计算、网格间沿虚拟汇流网络进行汇流的分布式水文模型，并在我国东北部分流域进行了应用。重点研究了以DEM为基础的汇流方法，用汇流时间和线性水库相结合的方法进行汇流演算。结果表明，该方法提高了大尺度水文模拟的精度。     

地貌瞬时单位线参数敏感性分析

针对流域汇流速度和降雨时空变异性等不确定性因素为地貌瞬时单位线研究的难点问题,采用人工扰动法分析了汇流速度的敏感性,统计分析得出流域暴雨中心为汇流速度的主要影响因子,并建立了两者间的关系,进而由暴雨中心来推求汇流速度;同时比较分析了不同流域河网级别对地貌瞬时单位线的影响程度,得出流域河网级别为影响其他地貌参数的综合性参数,并选出适于研究流域水文模拟的最佳流域河网级别.     

基于流域基本单元的分布式流域汇流模型及应用

针对传统汇流计算复杂、需要参数较多的缺点,提出了基于基本单元的分布式汇流计算方法,建立基于V形和马蹄形基本单元的离散化模型,用面积—时间曲线法和库赛斯法分别求坡面汇流和河网汇流,由此组合构建分布式流域汇流模型,以沿渡河流域为例进行计算取得了较高的精度。该模型结构简单,资料少,算法易实现。     

考虑降雨强度的汇流速度计算方法

以沿渡河流域为例,提出了同时考虑地形和降雨特性的汇流速度计算方法,引入半经验公式确定TOPMODEL模型中的地表径流演进速度,基于曼宁公式和连续性方程构建了降雨强度、地表坡度和汇流面积与地表径流演进速度的多元相关关系,并与采用单一平均汇流速度的TOPMODEL模型计算结果做了对比.结果表明,该方法模拟效果更好.     

通用河网二维水沙数值模拟

合理的水沙数值模式可为水流运动、河床演变的分析提供依据。基于通用河网二维水流的计算模式,将流域二维河网划分为单一河道、树状河道、环状河道和十字形河道等河网二维基本计算单元,采用二维浅水方程和悬移质输沙基本理论建立节点水位和悬沙控制方程,通过不规则稀疏矩阵的求解获得所有节点上的水位、流速及含沙量,实现全流域的二维水沙耦合计算。通过长江下游澄通河段的验证,在汊道处的计算能很好地体现流场间的相互作用,该模型能满足精度要求。     

基于一、二维耦合模型的某湿地公园水网规划与水力优化应用

湿地水网规划和设计需要考虑防洪排涝、生物栖息地构建及水资源调度等多个因素的协调,单一维度的数值模型难以解决河网、湖区及工程调度等多种模拟对象的尺度协调问题。针对某感潮河网区域生态湿地公园的规划设计,利用MIKE Flood软件,构建一、二维耦合水动力模型,就河网规模、堰顶高程控制、生物栖息地构建等目标开展计算分析,通过方案比选确定相关工程规模,并通过区域微地形调整对鱼类和禽类栖息地水动力条件进行优化,使其满足生境构建要求。该结果不仅为相关设计单位提供了工作思路,所采用的建模方法和参数选取也可为类似项目参考。     

苕溪流域控制断面河网概化水质订正方法

大型复杂河网河道众多,水系复杂,加上模拟方法存在理论缺陷及概化河道产生误差,在模型运算中对规模较小的河道进行概化处理会导致水质模拟精度降低。为提高水质模拟精度,以杭嘉湖平原苕溪流域控制断面为例,通过引入陆域宽度概念,对河道概化前后流量及水质浓度进行修订。结果表明,苕溪流域控制断面COD、氨氮订正系数为0.96~1.11,订正后COD、氨氮浓度平均误差分别减小了3.58%、5.36%,水质精度有所提高,可见该方法在模型应用中具有较好的适用性。     

广州市芳村片感潮河网水体交换规律数值分析

为改善广州市芳村片河网水质质量并研究城市内河涌与外江之间的水体交换规律,基于Saint Venant方程组和对流扩散方程,建立了感潮河网一维水流水质数值模型,并对模型进行了率定。针对实测水质数据普遍较少的问题,引入了基于污染物相对浓度的水体交换指标,发展了一种简便有效的水环境调控评判方法,计算分析了河涌连通、水闸调度、水闸建设等措施对河网水体交换的影响,提出了芳村片引清调水的优化方案。模拟结果表明,该方法可用以制定、优化调水方案并为区域水系规划和建设提供依据。     

典型平原河网区突发性水污染预警

针对平原河网区突发性水污染事故的危害性,构建包含事故模拟模型和预警模型的突发性水污染快速预警体系。事故模拟模型由一维水动力水质模型和保守物质水质模型耦合而成,模拟污染物运移变化过程;事故预警模型基于模拟模型输出结果,综合四个预警指标量化污染事故产生的危害性影响。以宜兴河网为例,设置三种不同源强的情景方案,应用所建立的快速预警体系对各方案进行比较分析,结果表明,污染源排放强度与定量指标最大水质超标倍数正相关,与事故响应时间负相关;目标断面与事故源的距离和最大水质超标倍数负相关,与事故响应时间正相关;整体上源强越大或者目标断面距离事故源越近,预警级别越高。研究成果可为平原河网区水污染事故预警提供参考。     

本源微生物菌剂治理河流污染的数值模拟研究

为研究在本源微生物菌剂治理污染河流的过程中DO、COD和氨氮随时间的变化规律,以河流自净原理为理论基础,从反映微生物增殖的Monod模型、着重于生物处理过程基本原理的活性污泥1号模型(ASM1)和水质模型Streeter-Phelps三方面对微生物在污染水体中的降解活动进行数学描述,利用耦合模型模拟甘坑河治理过程中DO、COD和氨氮的浓度变化。结果表明,DO、COD和氨氮的模拟值与实测值较吻合,耦合模型对本源微生物菌剂治理污染河流的过程的模拟较为理想。