明渠非恒定流数值计算

本文从特征线理论出发，将计算非恒定流常用的差分格式统一起来，根据实际问题所需的不同精度要求，可单独使用某一格式或联合使用其中的两种模式。该方法理论严密，程度设计紧凑，通用性强，收敛速度快。可用于水库，河道及河网地区的洪水演算，水电站尾水渠及抽水蓄能电站上、下库水位－流量过程计算，还可用于通航船闸，灌区配水等非恒定流条件下水力参数的计算。     

复杂内边界长距离输水明渠的一维非恒定流数学模型

大型跨流域调水工程。通常具有输水线路长、沿程过水建筑物类型和数量多的特点。节制闸、分水口及倒虹吸、渡槽等建筑物与水流的复杂作用，造成了长距离输水明渠非恒定流模拟的困难。建立了复杂内边界长距离输水明渠的一维非恒定流数学模型。模型定义和模化了节制闸、倒虹吸和多孔并联渡槽等3种类型的内边界条件，实现了对输水明渠水力过渡过程中水位、流量大幅度变化的无间断连续模拟。模型应用于南水北调中线一期工程总干渠全线和单个闸门的模拟分析。验证了模型的合理性。结果表明，模型能够模拟多内边界复杂输水渠道的水力响应过程，可作为南水北调中线一期工程等跨流域大型明渠输水工程的模拟工具。     

短模型上的明渠非恒定流试验

水工整体模型试验中,明渠非恒定流至今大多被简化为恒定流,而效果有时并不理想。本文指出,只要设置固定式曲线尾门,并有必要的动态量测设备,便可模拟原型非恒定流;即使模型偏短,也能得出比恒定流试验更接近原型的成果。在同一模型上,既做恒定流试验,又进行必要的非恒定流试验,二者相辅相成,必将有助于试验水平的提高。作为例证,本文介绍了泄洪调度导致航道水面波动的一项试验成果,并以岩基冲刷、通航水流条件、围堰过水、河床冲淤等研究课题为例,讨论了采用“短模型非恒定流试验方式”的必要性与可行性。     

沿山灌排渠道非恒定流计算

一、问题的提出山区众多的沿山灌排渠道,由于拦截了沿山的洪水,不可避免地出现了渠道的排洪问题。但以往对这类渠道的设计,大多根据灌溉设计流量确定渠道规模,而对沿山或沿渠的排洪问题考虑不足,因而导致渠道频繁出险。我市一些六七十年代建造的沿山渠道均有类似情况。例如,四明湖水库总渠全长10km,沿渠集雨面积16km~2。沿途仅设置三个排洪口;城南干渠全长14km,集雨面积15.88km~2,渠道底宽仅有2～5m。     

光滑明渠非恒定流变形特性研究

为了探求明渠非恒定流的变形特性,建立了一套高精度的明渠非恒定流试验系统,通过不同频率、流量、底坡等40组水槽试验,对光滑明渠内正弦型连续非恒定流传播过程进行了研究。结果表明：非恒定流在传播过程中,随着传播距离的增加,其上升段往往越来越陡,下降段越来越缓,甚至出现波的破碎现象,但总的周期保持不变。最后通过对40组试验结果分析,得到了计算明渠非恒定流变形率Ta(x)的计算公式。     

调水工程非恒定流边界条件的等效渠道处理新方法

调水工程非恒定流计算分析的复杂性与边界条件的处理有很大关系。通过研究内节点边界条件的等效渠道处理新方法,除了分叉节点外,对于闸门、多功能自动调节堰井、调节池、泵站等节点,采用一段渠道数学等效的代替,用统一的标准数学模型描述,使渠网非恒定流计算问题规格化。     

中间渠道内非恒定流数值模拟

利用平面二维非恒定流数值模型，来研究中间渠道内非恒定流问题，该模型基于任意三角形计算网络，采用隐式求解自由表面的剖开算子法，离散求解控制方程，有效地处理了非线性混合算子和计算自由表面的困难，避免人工滤波措施，提高了计算精度和计算稳定性，并在三峡通航工程方寒比较中得到应用。计算结果表明，该模型能较好地反映中间渠道内水充特征，与分析模拟船闸不同运动方式下渠道内水流波动特性，达到优化运行方案，改善渠道内     

明渠恒定非均匀渐变流设计断面简易计算方法

在明渠恒定均匀流流量公式的基础上,推导明渠恒定非均匀渐变流流量近似计算公式,并应用于淮北平原水利连通工程河道断面设计。利用HEC程序试算设计断面的过流能力,验证明渠恒定非均匀渐变流计算公式精度满足要求,且计算简单方便,可应用于工程设计。     

中间渠道内非恒定流数值模拟

利用平面二维非恒定流数值模型，来研究中间渠道内非恒定流问题，该模型基于任意三角形计算网络，采用隐式求解自由表面的剖开算子法，离散求解控制方程，有效地处理了非线性混合算子和计算自由表面的困难，避免人工滤波措施，提高了计算精度和计算稳定性，并在三峡通航工程方案比较中得到应用。计算结果表明，该模型能较好地反映中间渠道内水流特征，与分析模拟船闸不同运行方式下渠道内水流波动特性，达到优化运行方案，改善渠道内航行条件的目的。     

明渠恒定非均匀流比降一面积法高洪糙率的确定

本文是根据恒定非均匀流的计算公式，研究影响糙率的各因子，分析水位与各因子的关系有其规律，将其高水延长，确定出高洪糙率，达到比降－面积法应用的目的。     

单裂隙非稳定流分析

采用流体力学基本方程 ,以单裂隙稳定流理论为基础 ,分析由边界条件发生变化引起的单裂隙非稳定流 ,得出单裂隙非稳定流的计算公式 ,表明单裂隙稳定流理论是单裂隙非稳定流理论的特例     

梯级水电站间河道型水库非恒定流调节

梯级水电站河道中的下游库区水流处于准稳态时，非恒定流态与河道初始条件及上、下游边界条件有关．通过对初始条件和边界条件的动态调节，协调上、下游电站日放水过程，以达到有效利用水资源的目的．     

三维动边界破开算子法不恒定流模拟研究

本文以静水压强假定下的大尺度三维水流方程为基础，对微分方程采用混合破开算子法求解，并引入了透水介质法处理动水边界、自由水面边界和床底边界，将动边界问题转化为定边界问题求解，对大尺度水体中的恒定与非恒定流动进行了成功的模拟计算。     

无压瞬变流的改进断波法及其应用

对动力渠道瞬变流计算中的断波法进行了改进 ,一是构造关联方程组 ,二是采用新的迭代法 ,使不收敛的方程组在给定精度条件下可以进行迭代计算。该迭代法准确性高且迭代速度非常快。用该方法对金水街水电站在甩全负荷的情况下动力渠道中的涌波过程进行了计算 ,并与原电站设计进行了比较 ,结果表明改进断波法是切实可行的。     

无压瞬变流的改进断波法及其应用

对动力渠道瞬变流计算中的断波法进行了改进,一是构造关联方程组,二是采用新的迭代法,使不收敛的方程组在给定精度条件下可以进行迭代计算。该迭代法准确性高且迭代速度非常快。用该方法对金水街水电站在甩全负荷的情况下动力渠道中的涌波过程进行了计算,并与原电站设计进行了比较,结果表明改进断波法是切实可行的。     

地下水运动数值模拟过程中边界条件问题探讨

本文对地下水运动数值模拟过程中边界条件的涵义 和处理方法进行了分析和讨论。阐述了边界条件所包含的双重意义。指出随着人类活动影响 强度的日益增大，边界条件的处理要面临一些新的更为复杂的问题。在模型预报之前必须首 先对边界条件做出预报。边界条件的预报既要考虑自然因素的作用，同时也要考虑人类活动 (人工开采和人工补给)的影响及由于邻区水流条件变化而产生的耦合效应。之后，给出了两 个应用实例。     

明渠调水工程事故段上游闸门群应急调控研究

为了保障明渠调水工程突发事故下的安全、高效运行,以流量中断事故为例,开展了事故段上游闸门群的应急调控策略及方法研究。应急调控策略包括:及早消减过剩的流量和蓄量、维持分水口的正常分水、充分利用渠道自身调蓄能力、避免渠池蓄量的反复调整等。具体提出了混合式闸前常水位+等体积运行方式,给出了切换范围的计算方法,基于流量平衡和调蓄时间估算方程,设计了两步式闸门群应急控制方法,并在南水北调中线总干渠上游30个渠池591 km渠道使用一维明渠非恒定流仿真模型进行了测试。结果表明,运用所提出的应急调控策略和两步式闸门群应急调控技术,无论渠道采用传统的单一式闸前常水位运行方式,还是采用新提出的混合式"闸前常水位+等体积"运行方式,均能取得安全高效的应急调控效果。相较而言,采用新型混合式运行方式可有效降低应急调控过程中的蓄量变化,加快过渡过程,案例中在闸门操作次数相当的条件下,过渡时间缩短约50%。     

非恒定悬移质不平衡输沙的研究

本文根据沙量、水量守恒原理，导出了非恒定流条件下悬移质不平衡输沙的对流－源汇方程。并采用特征线法和分离变量法获得了断面平均含沙量时空分布的解析解表达式。该解反映了含沙量的动态演进过程，为建立非恒定流泥沙数学模型奠定了基础。     

天然河道一维非恒定流数学模型

天然河道水流计算中，洪水漫滩时横向流速分布极不均匀，直接用一维非恒定流方程进行模拟会产生较大误差，以前的处理方法其假定与实际差距较大，作者对此作了一些探索性研究，将横断面划分成若干个子断面，动量方程中的动量项取为各子断面动量之和，从而消除了横向流速分布不均匀的影响，并对渭河下游一次洪水过程进行了计算。     

非稳定流条件下非饱和均质土壤溶质运移的传递函数解

根据溶质运移的传递函数模型Tromsfer Function Model, TFM理论，研究了非稳定流条件下非饱和均质土壤中表施和原有NO-3 N及原有Cl-的运移。由极大似然法估算了模型参数μ和σ2，求出了溶质运移的概率密度函数，计算了NO-3 -N的淋失量，并利用土壤中原有Cl-的动态，对NO-3 N的迁移过程进行了模拟，同时还估算了溶质的中值迁移时间tm和均值迁移时间相应的运移体积θst和θst。