丰满水库人类活动影响研究与洪水预报实践

丰满水库流域水利工程众多,人类活动对水库来水影响巨大。由于人类活动对流域产、汇流条件的改变,原水文预报模型精度下降,不利于流域正常水文预报工作的开展,严重影响了流域内水库防洪与兴利效益的发挥。为此,进行人类活动影响调查与研究,为考虑人类活动影响的洪水预报、水库运行调度工作打下基础。     

提高洪水预报精度的途径和方法

洪水预报的精度主要取决于较长系列的水文资料和流域内人类活动影响情况，但是实践证明流域内水文地质条件出现较大的差异，暴雨特性也是随时随地而变，预报方法及其参数对预报精度都有较大影响。要提高洪水预报的精度，首先要了解各种影响预报洪水精度的原因，并通过资料分析种种误差的定量方法，以此达到减少误差提高洪水预报精度的目的。     

大伙房水库以上流域人类活动对水库径流的影响

本文通过对大伙房水库以上流域农田水利工程的调查,叙述了上游人类活动对水库径流量的影响,并考虑上游水库群蓄水对大伙房模型产流预报方案进行修改,提高作业预报精度.     

水文预报时间序列神经网络模型

水文时间序列表述的是水文水资源系统在气象环境、流域下垫面以及人类活动等因素综合作用后的输出结果,其变化规律呈现随机性和确定性特点。在大尺度条件下,水文时间序列的传统预报模型简单,且很少考虑环境噪音因素的影响。伴随现代化科学技术的快速进步,国民经济的管理部门提出了更高的水文水资源预报要求,在要求短期预报更精准的基础上,对中长期预报的要求要越来越严格。由于受到相关科技水平的制约和诸多复杂因素的影响,当前的中长期水文水资源预报还处于发展、探究阶段。     

基于Voherra级数的非线性汇流模型及其应用

在进行河川径流预报时，预报精度越来越依赖于对非线性因素的考虑，大多数概念性模型是非线性的，在以往的计算中对其进行了线性化处理，但完全回避非线性问题必然要影响计算精度。本文介绍了用Volterra级数描述的非线性汇流系统，并给出了应用实例。     

基于黏弹性人工边界的拱坝动力响应分析

无限地基的辐射阻尼是影响拱坝地震反应的一个重要因素,无限边界的处理方法很多,其中黏弹性人工边界具有较高的计算精度和计算效率、较好的稳定性,同时程序容易实现。基于黏弹性人工边界的基本原理,以Ansys为计算平台,采用声学流体单元fluid30模拟库水,在坝基截断边界添加弹簧-阻尼单元以考虑无限地基的辐射阻尼影响;并以锦屏一级高拱坝在El Centro地震波作用下的动力响应分析为例,对不考虑坝基辐射阻尼与采用黏弹性人工边界两种计算方法的计算结果进行比较。结果表明,采用黏弹性人工边界条件后的动力响应(动水压力、位移、主应力)均有所降低,坝顶拱冠处的应力分布更为合理,动力响应时程滞后;验证了该边界条件的吸能效果。该方法计算效率高、稳定性好,克服了透射边界与有限元相结合的方法存在高频失稳问题的缺陷。     

BP神经网络在感潮河段水动力洪水预报中的应用

鉴于下边界条件对水动力洪水预报模型精度的影响,采用提高下边界条件的质量来提高洪水预报精度,在同时受径流和潮流影响的感潮河段,水位流量关系复杂,利用BP神经网络,通过建立试验流域上、下游站水位与下边界断面水位变化率之间的相关关系作为水动力洪水预报模型的下边界条件,在长江流域大通至南京段的水动力洪水预报模型中的应用表明,该方法预报精度较高。     

新安江-海河模型在清漳河流域的应用

针对北方河道洪水初期比较干枯的情况,以及人类活动对产汇流影响等特点,文中采用修订的新安江-海河模型应用于清漳河流域,对匡门口站多年洪水资料进行产汇流模拟。结果表明,在考虑了海河流域的特性,新增地下水和河道初损等参数的新安江-海河模型达到了预报精度,参数取值合理、模型结构较完善,径流量合格率高于洪峰的预报结果符合清漳河流域的特性,可以将径流量预报进行实际应用。     

关于考虑弯曲刚度的斜索面内自由振动解的注记

对索的准确模拟应考虑弯曲刚度的影响.关于考虑弯曲刚度的斜索面内自由振动 ,目前只有两端铰接边界条件下的解析解 ,这与实际拉索的边界条件不相符.在已有研究基础上 ,对考虑弯曲刚度的斜索面内自由振动解析解在中点割线坐标系下进行了推导 ,补充了两端固接条件下的解.分析结果表明斜索无Crossover现象 ,其振型为非对称 ,考虑弯曲刚度的频率要大于不考虑弯曲刚度的频率 ,两端固接频率大于两端铰接频率.通过对比认为考虑弯曲刚度影响在某些情况下是必要的 ;应该考虑不同边界条件的影响 ;由于理想边界的上下界性质 ,利用文中结果可以对实际情况进行估计和近似.     

冬小麦田间墒情预报的BP神经网络模型

土壤墒情预报是农田适时适量灌水的基础。田间土壤水分的变化受到外界气象因素及土壤特性、作物长势等的影响，关系比较复杂。本文利用北京市永乐店试验站冬小麦返青后的土壤水分试验资料，建立了土壤墒情预报的BP网络模型，模型中同时考虑了多个因素对土壤贮水量的影响。利用部分实测资料对网络进行训练，然后对2年不同灌水处理下的土壤贮水量进行预测，取得了较好的效果，表明BP神经网络用于墒情预报是可行的。     

核电厂重水池内自由液面之全非线性运动模拟

本论文利用除奇点方法建立一个数值分析模型。用来模拟核电厂重水池受地震影响，进行受迫运动时，其自由液面的运动情形。文中将模拟地震进行方式分为升降，横荡等运动模型。设定初始值包含振幅，频率，重水池宽度及流体深度等。并将模拟之结果做讨论，计算结果之比较显示使用本法可正确地模拟受到地震时，核能发电厂的重水池自由液面的运动情形，比较计算结果显示，使用除奇点技巧所建立之数值模型相对于有限元素法（FEM）能以较少的计算时间及更简单的程式架构。模拟出相同或更好的结果。     

Method of coupling 1-D unsaturated flow with 3-D saturated flow on large scale

A coupled unsaturated-saturated water flow numerical model was developed. The water flow in the unsaturated zone is considered the one-dimensional vertical flow, which changes in the horizontal direction according to the groundwater table and the atmospheric boundary conditions. The groundwater flow is treated as the three-dimensional water flow. The recharge flux to groundwater from soil water is considered the bottom flux for the numerical simulation in the unsaturated zone, and the upper flux for the groundwater simulation. It connects and unites the two separated water flow systems. The soil water equation is solved based on the assumed groundwater table and the subsequent predicted recharge flux. Then, the groundwater equation is solved with the predicted recharge flux as the upper boundary condition. Iteration continues until the discrepancy between the assumed and calculated groundwater nodal heads have a certain accuracy. Illustrative examples with different water flow scenarios regarding the Dirichlet boundary condition, the Neumann boundary condition, the atmospheric boundary condition, and the source or sink term were calculated by the coupled model. The results are compared with those of other models, including Hydrus-1D, SWMS-2D, and FEFLOW, which demonstrate that the coupled model is effective and accurate and can significantly reduce the computational time for the large number of nodes in saturated-unsaturated water flow simulation.     

INVESTIGATION OF INFLUENCE OF WETTABILITY ON POISEUILLE FLOW VIA MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION

In this article, the influence of wettability on a liquid flow between two parallel plane walls were studied by using Non-Equilibrium Molecular Dynamics (NEMD) simulation. The wettability of the solid surfaces can be described as the contact angle. The liquid flow rate, the slip velocity and the slip length which are affected by the contact angle were investigated. The results show that the boundary condition at a microscopic level is different from a “no-slip” condition at a macroscopic level. There exits a slippage of a liquid flow for the hydrophobic boundary and an external force is needed to overcome threshold pressure for the hydrophilic boundary. And the orderly layered distributions of the liquid particles near the hydrophilic surface vary from a place near the hydrophobic surface. The study indicates that the surface wettability plays a significant role on possibilities of forming a viscous layer and the direct slip at the solid surface. The resistance of liquid flow can be decreased by changing the wettability of boundary surface.     

海域潮流场数值模型开边界条件补遗预测的应用数据驱动模型

利用POM(Princeton Ocean Model)等数值模型计算海域潮流场需要开边界条件来驱动模型,开边界条件的确定是主要难点之一。本文建立基于人工神经网络的数据驱动模型为海域潮流场数值模型验证提供开边界条件。通过实际海域计算验证模型,取得了良好的效果。     

基于黏弹性人工边界的高拱坝气幕隔震效果

摘要：基于气-液-固三相耦合理论模型,采用动力有限元时程分析的数值仿真方法,对锦屏一级拱坝进行了气幕 隔震效果的三维数值模拟。引入黏弹性人工边界的基本原理,在坝基截断边界添加弹簧-阻尼单元以考虑无限地 基的辐射阻尼影响。数值仿真结果表明：气幕显著降低了上游坝面的动水压力,气幕厚度越大,隔震效果越好。 与无气幕时相比,气幕厚度为1、2和3m时,动水压力分别降低了58.2%、71.5%和81.9%,位移及应力反应也相 应降低。     

基于规则的水资源系统模拟

本文在归纳总结国内外水资源系统模拟研究现状的基础上，提出以规则控制方式实现水资源系统模拟。通过分析水资源系统供、用、耗和排各个环节中所涉及的各类元素及其作用，抽象概括出系统中存在的主要对象，建立符合实际的水资源系统节点图。模型以不同类型的规则描述水利工程的运行和水源对用户的分配，以及天然与人工二元耦合关系下各类水源在网络系统的运移转化和相互作用，实现对系统水量运移转化的透明化控制，建立适用于不同区域的通用化模型。实例证明，通过该种模拟方式可以结合不同区域实际状况、用户需求和实际经验，灵活制定和调整计算规则，提供可靠有效的模拟结果。     

人类活动对黄河三角洲地区生态的影响及补偿措施

本文分析人类活动对黄河三角洲地区生态的影响,并且针对存在的问题,提出相应的补偿措施,提出黄河三角洲的开发利用应兼顾人类、生态,才能发挥最大综合效益.     

哈头才当水源地地下水位模拟与预测

采用MODFLOW软件对哈头才当水源地地下位进行数值模拟,经数值模型识别与验证,所取参数基本合理,水位拟合情况良好,模型能够真实地反映水源地地下水位的变化特征。在模型识别与验证的基础上,给出预测模型的初始条件、边界条件及其源汇项,对2009年10月—2029年10月地下水位进行了预测。结果表明:水源地按照设计开采方案开采,地下水位不会持续下降,计算区内大部分区域水位降深小于6 m,总体降深较小,不会对生态造成明显的影响。     

基于ABAQUS的边坡降雨入渗边界的开发及其验证

为了克服ABAQUS在进行降雨入渗模拟方面的局限性,采用Python语言对ABAQUS软件的降雨入渗边界进行二次开发,将降雨边界作为不定边界,采用迭代算法对降雨入渗边界进行处理,开发出基于ABAQUS软件的降雨模块。该模块可以根据降雨强度与土壤入渗能力之间的关系,即时改变降雨边界条件,从而准确的反映降雨过程中降雨边界的动态变化过程,这克服了ABAQUS软件中只能模拟降雨全部入渗,入渗率保持不变的单一情况,完善了ABAQUS软件的降雨入渗分析功能。结果表明:开发出的降雨模块是稳定可靠的,可以用于边坡降雨入渗的分析;同时,借助于ABAQUS的强大功能,该模块可以为以后进行更复杂的降雨相关问题的研究提供一个良好的研究平台。     

复杂地形区域风场物理过程参数化方案敏感性分析

在地形比较复杂的山地地区,WRF中尺度气象模式对风电场风资源评估和预测的准确性受物理过程参数化方案选取的影响。研究边界层参数化选取了YSU、MYJ和ACM2方案;陆面过程参数化方案选取了Noah、RUC和Pleim-Xiu方案,对湖南省湘西自治州某风电场区域,采用1 km×1 km水平分辨率进行数值模拟研究,分析9种不同试验方案对模拟结果的影响,结合实测的数据对物理过程参数化方案进行敏感性分析。研究表明:对于区域的风速模拟计算,在测风年(2006年9月1日—2007年8月31日)春季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程;夏季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程;秋季的最优物理过程方案为MYJ边界条件和Pleim-Xiu陆面过程;冬季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程。研究成果为复杂地形区域风场的应用提供参考。