人工智能在洪水预报中的应用

洪水预报对防洪减灾，拦洪储存水资源等具有重要意义。对用遗传算法（GA）来改进神经网络的算法进行了分析，建立了用GA动态寻求权重的前馈网络模型（Ⅰ）和用GA优化初始权重的前馈网络模型（简称模型Ⅱ）。借助于Matlab中的神经网络包和遗传算法包，编制了改进模型的计算机程序，对湖北省黄龙滩水库14场洪峰和洪水总量进行了模拟，用另外5场洪水检验了改进的模型，并与传统的前馈神经网络模型进行了比较。结果表明：用模型Ⅰ对洪峰流量的检验效果明显优于模型Ⅱ和传统的前馈神经网络模型；模型Ⅱ对中低流量及洪水总量的检验效果相对较好。因此，本次改进的模型可以用于洪水预报：     

农业非点源污染模型AGNPS及GIS的应用

本文论述了农业非点源污染模型ＡＧＮＰＳ。该模型把流域划分为正方形网络单元，对各单元独立计算其降雨径流和土壤流失量，用连续方程进行迁移演算，在流域出口累计总土壤流失量及其携带的污染物量。模型简单实用，对资料要求不高，遥感为模型提供了新的数据源，地理信息系统（ＧＩＳ）具有强大的空间数据处理分析能力，文中提出了用遥感和ＧＩＳ为模型输入基本参数的方法。     

水文地质数值模型应用中存在的问题及模型评价方法的探讨

本文提出了用模型评价来提高模型的模拟性能和准确程度，并给出了一种评价方法，为模型的评价和改进提供了初步的依据。     

潘家口水库枯水期月径流预报

在分析研究流域气候特征及枯季径流来水规律的基础上，用水文气象方法和水文方法分别建立了枯水期月径流预报模型。水文气象方法是先挑选出与预报对象关系最好的气象因子作为预报因子，据此建立预报模型和预报集成模型。水文方法是利用水文序列资料建立自回归模型和多元递推模型。用实测资料对预报模型进行了验证，结果表明：预报精度令人满意。     

主成分回归分析法在混弹簧土坝初次蓄水期应力统计模型中的应用

本文首先分析了多元回归和逐步加百姓分析方法在统计模型中的不足，提出了用主成分回归分析方法建立混凝土坝初次蓄水期应力统计模型的原理和方法。结论实例，比较了三种模型的计算结果，结果表明：在混凝土坝初次蓄水期，主成分回归模型优于多元回归模型和逐步回归模型。     

浑河闸来水预报和供水调度模型的探讨

本文结合流域的水利特征和浑河闸实际状况，尝试以新的模型结构用计算机建立浑河闸来水预报和供水调度模型，介绍了该系统模型的原理，结构和可行性。     

加里宁—米留柯夫型流域地貌汇流模型

本文根据概念性流域地貌汇流模型的一般理论，建立了加里宁－米留柯夫型流域地貌汇流模型、推导了三级、四级和五级流域的瞬时单位线，并分析了模型参数对瞬时单位线的影响，用内罚函数法估计模型参数，通过实例检验，模型似合精度较高。     

基于TOPMODEL的分布式水文模型应用研究

在TOPMODEL模型理论基础上，设计了一个分单元处理产流和汇流过程的分布式水文模型。该模型分单元计算地形指数和模拟产汇流过程，并通过引入Nash地貌瞬时单位线进行单元汇流演算。最后，用模型对一个流域的产汇流过程进行了模拟并和实测的径流量做了比较，结果表明此模型合理具有较高的精度。     

大坝监测分析中的时间序列叠合模型

叙述了用时间序列叠合模型建立大坝监测预报模型的2种基本方法：统计-时间序列模型和确定性时序叠合模型。通过统计软件SPSS实现2种时序叠合模型的实例表明，在环境量记录完整的情况下，统计-时间序列模型比单纯的统计回归模型精度要高；在缺少环境量监测或与环境量的因果关系不明显的情况下，用确定性叠合模型分析和预报大坝监测效应量的测值，精度也很高，并能够分离出趋势性分量、周期分量和随机平稳分量，分析的结果简单明了，是大坝监测分析中一种比较好的方法。     

互联电力系统有功功率合理调度实用优化模型

根据我国目前电力系统可能提供的技术经济数据和计算机应用情况，提出了一个可以实 际应用的互联系统 优化调度模型。文中扼要阐述了模型设计的基本原则，并对模型作了简明 的描述。对应用本模型编出的程 序作了试算，结果表明该模型是有效的。     

蓄滞洪区洪水演进数学模型研究及应用

以二维非恒定流基本控制方程为理论基础,采用有限体积法,建立洪水演进数学模型.根据蓄滞洪区内不同地形条件及洪水调度方案,以相应的水动力学方法,对模型区域的通量、蓄水量和洪水实时淹没水位进行计算,并考虑了公路建设中路基体积、涵洞尺度、取土方量对蓄滞洪区洪水演进的影响.采用恩县洼蓄滞洪区的历史洪水淹没资料进行模型验证,模拟了自然滞洪和分区滞洪两种情况下的洪水淹没过程,模拟结果与历史统计淹没范围基本吻合,预报了公路建设后蓄滞洪区洪水位的变化及风浪对洪水最大淹没范围的影响,为蓄滞洪区中的工程建设和防洪影响评价提供了研究思路和方法.     

河道汛期行洪冲污研究

海河水质呈恶化趋势，尤其是汛期排入的雨污水是海河有机污染的主要来源，利用汛期洪水冲污是改善河道水质的手段之一。依据连续性方程、动量方程、自由表面方程、状态方程和水质输运方程，采用有限差分法，建立海河河道水质模型，模拟海河汛期行洪后，污染物的输移扩散及降解转化过程，研究泄流量与冲污的关系。通过计算海河河道汛期行洪时氨氮、高锰酸盐指数浓度随时间变化情况表明，在不同泄流量下，污染物输移扩散及降解转化速率不同，流量大时，能更快的把污染物送入海河口。     

“网河”非稳定流模型在洪泛区洪流演进中的应用

将宽阔的溃口洪水行进范围概化成由河道水塘和联系河道组成的网河,用一维非恒定流方程组来描述主要的水充运动状态,通过简化和变换,改写成统一的四点线性隐式有限差的方程组形式,再用双消除法求解,全部计算在微机上实现,参数用实测资料率定,成果具有较好的精度,在一定程度上反映出横水流方向的水位流量变化,为防洪水利计算开辟一条新的途径。     

A SPLIT-CHARACTERISTIC FINITE ELEMENT MODEL FOR 1-D UNSTEADY FLOWS

An efficient and accurate solution algorithm was proposed for 1-D unsteady flow problems widely existing in hydraulic engineering. Based on the split-characteristic finite element method, the numerical model with the Saint-Venant equations of 1-D unsteady flows was established. The assembled finite element equations were solved with the tri-diagonal matrix algorithm. In the semi-implicit and explicit scheme, the critical time step of the method was dependent on the space step and flow velocity, not on the wave celerity. The method was used to eliminate the restriction due to the wave celerity for the computational analysis of unsteady open-channel flows. The model was verified by the experimental data and theoretical solution and also applied to the simulation of the flow in practical river networks. It shows that the numerical method has high efficiency and accuracy and can be used to simulate 1-D steady flows, and unsteady flows with shock waves or flood waves. Compared with other numerical methods, the algorithm of this method is simpler with higher accuracy, less dissipation, higher computation efficiency and less computer storage.     

多源洪水耦合模型在防洪保护区洪水分析中的应用

针对防洪保护区单一洪水风险分析的不足,以一、二维非恒定流基本控制方程为理论基础,采用有限体积法对网格进行离散求解,建立溃堤洪水和暴雨多源洪水耦合的数学模型。在一、二维模型的链接处选用堰流公式实现河槽与保护区水流的实时交互,借助干湿水深理论对模型进行优化,利用遥感影像解译处理保护区内复杂地形条件下糙率对洪水演进的影响,概化处理区域内道路和过水涵洞对洪水的阻水或导水作用,并利用历史实测洪水资料进行模型验证。将验证后的模型应用于淮河干流凤台段防洪保护区多源洪水运动耦合模拟,分析了单一洪水与多源洪水对防洪保护区的损失比较结果,说明该区域受暴雨内涝影响较为严重。     

感潮河段洪潮耦合双驱动力水动力模型

分析了感潮河段水流运动特点和感潮河段上下边界水力作用要素差异,在完整感潮河段概念和完整感潮河段上下边界的特殊水流边界条件下,把水流水力要素分离为洪水要素和潮水要素,提出洪水水流要素和潮水水流要素耦合模拟的双驱动力水动力模型,利用长江河口感潮河段实际水流过程进行了模拟检验,获得了比圣维南方程组更合理、模拟效果更好的结果,并指出了进一步需要重点研究的问题。     

桃林口水库下游山区洪水演进模拟和洪灾损失评估

以二维非恒定流控制方程为理论基础,采用有限体积法,建立了洪水演进数学模型。将改进的水量平衡模式应用于山区洪水演进计算,以解决单元虚假流动的问题;同时在考虑山区地形对洪水演进的影响条件下,以桃林口水库泄洪过程作为模型边界条件,对下游山区的淹没范围、淹没水深和流场进行了模拟;并结合青龙河两岸洪痕点实测值对模型进行了验证,模拟结果与实际情况基本吻合;最后以洪水演进为基础,对洪灾经济损失和生命损失进行了估算。该研究成果可为评价区域防洪影响提供必要的研究思路和方法。     

基于三维有限元的防洪闸底板内力计算方法研究

随着防洪闸等水利工程趋向于大型化与复杂化,传统方法很难准确计算大体积复杂混凝土结构截面应力应变状态。针对上述问题,根据某防洪闸工程实例,利用Midas GTS NX软件建立了防洪闸及其附属结构的三维有限元模型,模拟分析了不同工况下防洪闸闸室底板变形特征。结合基于文克勒地基梁的基床系数法和基于应力积分方法的三维有限元法,对比研究了防洪闸底板内力特性,发现基于应力积分的三维有限元法能够很好地模拟实际工程结构的受力特性,而基床系数法由于忽略了边荷载作用,低估了底板的最大负弯矩;利用三维有限元模型进一步探究不同范围边荷载单独作用下闸室底板结构变形特征与内力特性,结果表明闸室水压力和相邻闸室结构荷载的影响最大,在实际计算中垂直水流向1.5倍基础宽度范围内边荷载作用应重点考虑。     

A COUPLED MORPHODYNAMIC MODEL FOR APPLICATIONS INVOLVING WETTING AND DRYING

This work presents a new finite volume Godunov-type model for predicting morphological changes under the rapidly varying flood conditions with wetting and drying.The model solves the coupled shallow water and Exner equations,with the interface fluxes evaluated by an Harten-Lax-van Leer-Contact(HLLC) approximate Riemann solver.Well-balanced solution is achieved using the surface gradient method and wetting and drying are handled by a non-negative reconstruction approach.The new model is validated against several theoretical benchmark tests and promising results are obtained.     

基于黏聚裂纹模型的混凝土断裂过程扩展有限元法模拟

为了解决混凝土材料的断裂问题,采用扩展有限元法结合黏聚裂纹模型对混凝土非线性断裂力学行为进行模拟。在黏聚裂纹模型中,裂纹附近应力场没有奇异性,因此,基于四结点四边形单元构造了一种新的黏聚裂纹模拟的扩展有限元位移模式,并采用符号函数对所有的开裂单元(包括裂纹贯穿单元和裂尖单元)进行加强。采用类似于"弧长法"的方案求解非线性控制方程。结果表明:该加强策略解决了裂尖单元裂纹两边应力不等的问题,其裂尖位置任意,且混合单元处理方便。通过数值模拟混凝土Ⅰ型和混合型断裂问题,将模拟结果与参考解及试验结果进行比较,误差均在5%以内,验证了该方法的可靠性。该方法采用统一的符号函数进行加强,编程更为方便。