大沽河河道整治的准三维数值模型

大沽河下游河道蜿蜒曲折,淤积严重,河流动力数学模型对于选择合理的防洪减淤及蓄水通航措施具有重要意义。采用准三维水动力模型、全三维泥沙动力和河床演变模型,建立了青岛大沽河三维河流动力学模型。模型通过静压假定降低了三维模型的计算量,同时也反映了水流垂向流速差异及其对河床冲淤的影响。模型验证结果表明,洪水位和输沙总量的计算结果合理,模型可用于大沽河口的洪水和泥沙输运规律研究,为大沽河河道整治中选择最优闸坝位置、堤防形态、橡胶坝宽度以及码头断面形态优化等提供建议,实现防洪减淤、蓄水通航的最大效益。     

珠江三角洲网河数学模型的研究进展

基于近年来珠江三角洲网河数学模型的研究成果,介绍建立水流模型、泥沙模型和水质模型的方法以及模型求解的基本思路及主要特点.对珠江三角洲网河地区的数学模型中常用的节点[CD*2]河道模型和人工神经网络模型作了概要说明,并分析了各自的优缺点,在此基础上讨论了珠江三角洲网河数学模型发展中有待研究的问题.     

荆江典型河弯河势变化三维数值模拟研究

分别建立了三维水沙数学模型及考虑纵向坍塌范围的二元结构河岸崩塌力学模型，并将两者结合，构建立了荆江典型河弯河势研究的三维数值模型。基于非正交网格采用局部网格可动技术处理由崩岸引起的河道摆动过程。模型采用有限体积法对方程进行离散，采用与动量插值技术相结合的SIMPLEC算法进行模型求解。对石首河弯进行了模拟研究，模拟结果表明：模型能够较好地模拟出蜿蜒河道的水沙运动规律，成功地复演了石首河弯1996年10月至1998年10月期间剧烈的河势变化（主、支汊易位及河道摆动等）过程，实测结果与模拟结果吻合较好；其中河岸坍塌是该河段河势变化剧烈的主要原因之一。     

地表河网-地下水流系统耦合模拟Ⅰ：模型

本文通过采用联立求解地表河流一维明渠非恒定渐变流与地下水拟三维非稳定流运动方程的技术路线，提出了地表河网与地下水流耦合模拟算法。该算法中地表河网流动分别由质量和动量守恒定律而建立的连续性方程和运动方程所组成；地下水流采用多层“拟三维”非稳定流模型，通过彼此间的水力联系，建立了地表河网-地下水流耦合模拟评价模型，该模型可用于地表水与地下水转化关系较为密切地区的水资源综合评价预测中。     

黄河河口挖河减淤数学模型研究

运用经过补充和完善的复合一维水沙数学模型，对黄河河口挖河减淤的效果进行了研究。结果表明：计算与实测结果大体上是一致的，差异在观测误差范围之内，说明模型各项参数选择基本准确，有一定的可信度；采用的复合一维（准二维）水沙数学模型有待进一步修正和完善，并逐步向二维和三维模型发展，以求取得更为准确的计算结果。     

安阳河入河排污口设置对水功能区水质影响分析

以洹北污水处理厂为例,通过对入河污染物量进行分析得出主要污染物排放量,采用河流完全混合模式方法计算、预测该项目排水对水体水质的影响,采用水质模型对污水排放对水功能区水质影响范围(长度)进行预测,根据该河段水功能区纳污能力和实际入河污染物量进行比较,以判断该入河排污口设置是否合理。     

望虞河西岸主要入河支流污染物通量研究

利用经率定验证的望虞河西岸平原河网地区河流水量、水质计算模型,根据1995年(丰水年)、1988年(平水年)、1971年(枯水年)的水文资料,以及2006年太湖流域各主要河流纳污量资料,计算了各典型年不同季节入望虞河主要河流的入河水量和水质浓度,由此计算出望虞河西岸平原河网区各主要入河河流污染物入河量,并结合河网中水的流向,得出入河河流污染物通量的综合影响结果:张家港入望虞河污染物通量最大,所以张家港的污染治理是整个望虞河西岸污染治理的关键部分。     

WRMM模型在玛纳斯河灌区的应用

针对目前灌区水资源优化配置的求解算法存在局限性的情况,本文结合玛纳斯河灌区水资源系统特点,采用加拿大阿尔伯特省环境署开发的水资源管理模拟模型WRMM,对玛纳斯河流域各灌区和城市的供水过程,以及水库的入流、出流过程进行了模拟。结果表明:模型模拟结果良好,对玛纳斯河灌区的水资源管理和优化配置具有一定的指导意义。     

古泊善后河行洪对车轴河排水影响分析

通过对善南片与古泊善后河流域降雨相关规律分析,建立一维河流水动力模型,计算各工况下古泊善后河行洪对车轴河治理工程实施前及治理后排水的影响,得出在善南片发生一定频率的最大3d降雨的情况下,善后河流域同期降雨频率具有一定的随机性且发生低于该频率的降雨可能性较大,治理工程实施后车轴河流域各控制点排涝水位高于排涝控制水位,但较实施前有所减低,有一定的排涝效益.     

入湖河流尾闾河段河型问题研究进展

回顾和总结了国内外入湖河流尾闾河段河型问题的研究进展,阐述了入湖河流尾闾河段范围的界定方法,分析了入湖河流尾闾河段的平面形态与演变特征,对比了入湖河流尾闾河段河型与冲积河流河型的异同,进一步探讨了不同类型尾闾河段的河型成因以及河型转化影响因素。针对目前入湖河流尾闾河段河型问题研究中存在的不足,指出今后可从入湖河流尾闾河段的河型特征、河型成因机理和河型转化影响因素的定量化等方面加强研究。     

干旱内陆河地区地表水和地下水集成模型及应用

基于水动力学基础建立了地表水和地下水集成模型,分析了地表水和地下水模型集成中的尺度耦合、转化量计算和移动自由液面法等关键技术问题.并采用该模型对一维明渠地表水流、一维和二维饱和一非饱和地下水流典型算例进行了模拟,计算结果符合实际.最后将模型应用于黑河干流中游地区地表水和地下水的转化分析,结果表明,黑河干流在黑河大桥以上约有17%的渗漏,在黑河大桥以下地下水向黑河的排泄量占莺落峡来水的30%左右,而地下水向黑河干流的河泉流量逐年减少.     

应用数值技术揭示开采地下水对河道径流量的影响

利用VisualMODFLOW软件,模拟河流基流的减少、河流入渗的增加两个过程在抽水期间和抽水后期的地下水位场变化,直观的揭示了开采地下水对河道径流量的影响.得出:开采是导致研究区下游地下径流排泄量呈现逐年减小的趋势.从整体水均衡来看,模拟区含水层2001年至2004年都处于负均衡状态,说明该区地下水已出现超采现象.     

基于水动力河网模型的引江泵站规模论证研究

以江苏省南通市引江供水区为例,建立了水动力河网模型,论证了新建泵站的必要性和泵站规模。研究结果表明:仅靠目前五大引水闸自流引江不能满足规划用水的要求;泵站规模越大,抽水量越大,但泵站规模大于180 m~3/s时,内河最低水位的抬高会导致水闸自流引江时间、引水量相应减小,而自引、抽引总水量增加并不明显。从增加供水量、抬高河网水位和影响水闸自流引江量多个方面进行综合考虑和分析,认为新建规模为150 m~3/s的九圩港泵站经济、合理且可行,满足规划用水要求。计算结果较好地反映了滨海感潮河网地区长江潮位、水闸自引、泵站抽引以及河网输水能力与内河水位之间的复杂关系,可为类似区域供水工程的设计提供技术参考。     

倒虹吸工程河段洪水与河床变形的数值模拟

本文利用平面二维水沙数学模型，采用水边界全区自动跟踪方法并考虑了河床局部冲刷与河道演变分析成果，对渠河交叉工程河段进行了洪水与河床变形的数值模拟。     

嫩江北引渠首江道整治的试验研究

拉哈渠首枢纽是黑龙江省嫩江干流上的一个重要的无坝引水工程， 近年来由于渠首江道的演变已严重影响引水。为此， 采用动床河工模型进行了较为深入地研究， 解决了模拟宽滩河道和在缺乏实测资料的情况下模拟推移质运动等技术难点， 揭示渠首河道的演变规律， 在大量方案试验的基础上， 提出了整治措施。     

How much groundwater can we pump and protect environmental flows through time? Presumptive standards for conjunctive management of aquifers and rivers

Groundwater is a critically important source of water for river, wetland, lake, and terrestrial ecosystems, yet most frameworks for assessing environmental flows have ignored or not explicitly included the potential impacts of groundwater pumping on environmental flows. After assessing the processes and existing policies for protecting streamflow depletion from groundwater pumping, we argue that a new groundwater presumptive standard is critical as a placeholder to protect environmental flows in rivers lacking detailed assessments. We thus extend the previous presumptive standard to groundwater pumping, a different and important driver of changes to streamflow. We suggest that “high levels of ecological protection will be provided if groundwater pumping decreases monthly natural baseflow by less than 10% through time.” The presumptive standard is intended to be a critical placeholder only where detailed scientific assessments of environmental flow needs cannot be undertaken in the near term. We also suggest a new metric, the environmental flow response time, that allows water managers to quantify the timescales of the impacts of groundwater pumping on the loss or gain of environmental flows.     

关井限采对民勤绿洲地下水漏斗和植被影响研究

民勤绿洲是西北内陆河流域地下水超采严重、地下水漏斗突显、生态环境恶化的典型区域,寻找有利于地下水漏斗抑制和生态修复的调控方式是地下水管理亟待解决的首要问题。基于2011—2012年观测数据,采用GIS和FEFLOW软件,构建民勤绿洲潜水非稳定流模型,模拟分析不同关井限采方案对地下水漏斗和植被的影响。结果表明:(1)缩减地下水开采量能有效减缓地下水位下降,修复地下水漏斗,改善生态环境;(2)减少单井抽水量和关闭一定数量机井相结合缩减地下水开采量的方式,对于修复区域地下水漏斗,抬升绿洲边缘地区地下水位,增加植被存活面积较为有效;(3)目前已实施的关井方法有利于防治绿洲荒漠化,而相同比例关井方法对于区域地下水漏斗修复效果更明显,生态环境和社会效益更佳。研究成果可为当地地下水调控和管理提供参考。     

Distributed Simulation‐optimization Model for Conjunctive Use of Groundwater and Surface Water Under Environmental and Sustainability Restrictions

Evolving optimal management strategies are essential for the sustainable development of water resources. A coupled simulation-optimization model that links the simulation and optimization models internally through a response matrix approach is developed for the conjunctive use of groundwater and surface water in meeting irrigation water demand and municipal water supply, while ensuring groundwater sustainability and maintaining environmental flow in river. It incorporates the stream-aquifer interactions, and the aquifer response matrix is generated from a numerical groundwater model. The optimization model is solved by using MATLAB. The developed model has been applied to the Hormat-Golina valley alluvial stream-aquifer system, Ethiopia, and the optimal pumping schedules were obtained for the existing 43 wells under two different scenarios representing with and without restrictions on stream flow depletion, and satisfying the physical, operational and managerial constraints arising due to hydrological configuration, sustainability and ecological services. The study reveals that the total annual optimal pumping is reduced by 19.75?% due to restrictions on stream flow depletion. It is observed that the groundwater pumping from the aquifer has a significant effect on the stream flow depletion and the optimal conjunctive water use plays a great role in preventing groundwater depletion caused by the extensive pumping for various purposes. The groundwater contribution in optimal conjunctive water use is very high having a value of 92?% because of limited capacity of canal. The findings would be useful to the planners and decision makers for ensuring long-term water sustainability.

     

地下水补给对河流污染物浓度衰减过程的影响

在许多河流的上游或者在河流的枯水季节,地下水的补给作用对河流水质有着重要影响.用以忽略弥散的一维水质模型为基础的、考虑地下水补给影响的新的水质模型解析解,讨论其在地下水与河流之间无水量交换和河段起始段面上游没有来水两个特定条件下的数理意义和论证该解析解的正确性.通过对比新解析解和不考虑地下水补给的经典解,讨论点源与线源之间的内在联系和本质区别,论证新解析解不是经典解的简单迭加.利用新解析解,定量研究了地下水补给强度对河流污染物浓度沿河衰减过程的影响规律.以安徽省境内颍河为例,利用实测数据研究地下水补给对河流污染物浓度的影响程度;研究表明,在枯水季节,忽略地下水补给的作用,将导致水质模型计算误差的理论值达到9.3%.     

城市环状水系防洪潮、排涝系统治理研究

为探究深圳市宝安区城市环状水系防洪潮、排涝方案系统解决策略,在分析现存问题的基础上,打破现状"高水高排、低水抽排"的防洪排涝格局,确定"大片区统筹治理,小片区分散治理"为主导的治理思路。采用MIKE耦合模型建立排涝河片区和沙井河片区城市水文学模型,耦合河网模型、管网模型及坡面模型,进行精细化水文分析计算。计算结果为沙井河口50 a一遇洪峰流量247 m~3/s,排涝河口50 a一遇洪峰流量357 m~3/s,设计洪水计算成果合理。研究成果表明,该片区最优的防洪潮、排涝系统解决方案为:排涝河口新建泵站规模为100 m~3/s、沙井河泵站扩建规模为50 m~3/s、排涝河片区分散泵站规模约13.74 m~3/s;排涝河泵站与沙井河泵站联合调度,降低环状水系河道水位,以上方案能够达到保障区内防洪潮安全、降低区域内涝风险的研究目标。