水动力学数学模型并行计算技术研究及实现

基于MPI(Message Passing Interface)消息传递实现了黄河二维水动力学数学模型的并行编程。以数据的分布存储作为区域划分的依据,实现了计算量的负载平衡;在全局网格和局部区域之间建立映射关系,并且在临界单元、进出口单元、共用节点等通过规约等进行特殊处理,一方面尽可能的减少通讯量,另一方面也避免消息的阻塞。采用曙光4000A系统的8个CPU进行计算的加速比达0.8,多CPU并行计算极大的提高了计算任务的容量,使得无法在单机上完成的巨量计算成为可能。     

基于离散元方法的竖直群桩冰荷载分析

在高纬度海域或高寒地区的江河中,碎冰对海洋平台桩腿和桥墩等直立群桩结构产生很大的冲击作用,并在一定条件下造成不同程度的破坏。依据碎冰在自然条件下的离散分布特性,采用Voronoi切割算法构造随机分布和具有非规则几何形态的碎冰初始状态,在此基础上采用若干个具有黏结-破碎功能的球形颗粒构造具有一定厚度、尺寸和形状等物理参数的河冰离散单元模型,将竖直群桩简化为刚体结构,从而对碎冰的运移及其对群桩的冲击作用进行数值模拟。在此基础上可确定碎冰撞击下的群桩冰荷载,并分析冰块尺寸、冰速和冰厚对桩结构所受冰荷载的影响。     

对口丁坝双岸整治对黄河下游河道冲淤的影响

选取低含沙水沙系列、枯水多沙水沙系列以及规划设计的未来50 a水沙系列,利用黄河下游一维水沙数学模型,模拟计算了对口丁坝双岸治理方案下黄河下游河道在3种水沙系列条件下的冲淤状况。结果表明,游荡性河段采用对口丁坝方案整治后,输沙能力得到了提高,该河段多输送的泥沙一半以上输送到利津以下,其余部分淤积在高村—利津河段,其中淤积以高村—艾山河段为主,艾山—利津河段的冲淤情况与现状相比变化不大。     

深基坑工程安全评价的尖点突变模型

为评价深基坑工程失稳的突变特征,采用突变理论建立了深基坑工程尖点突变安全评价模型.根据工程安全监控理论,引入突变理论,以基坑水平变形为例,考虑深基坑土体的流变特性,建立了基于时效影响因子的深基坑工程尖点突变安全评价模型.实例分析表明,尖点突变安全评价模型克服了采用常规设置监控值评价时参数选择困难,并能反映基坑失稳突变性的特点,可以量化评价基坑安全程度,正确评价安全状态,具有适应性强、精度高的优点.     

污染物吸附对泥沙运动特性的影响的研究现状

污染物与泥沙的相互作用十分复杂.一方面,泥沙对污染物的吸附、解吸等行为产生影响;另一方面,泥沙吸附污染物质后,不仅改变了其表面形貌,而且泥沙自身的力学运动特性也发生了改变.因此,污染物吸附对泥沙运动特性影响的问题越来越受到人们关注.综述了国内外在泥沙颗粒污染后的表面特征和污染物对泥沙行为的影响等方面的研究动态,最后提出环境泥沙研究需进一步深入研究的方向:1从微观尺度研究有机污染物在颗粒表面的吸附现象;2环境泥沙冲淤变形方面的研究;3新兴有机污染物对泥沙力学特性的影响.     

室内小流域模型人工降雨沟道流速自动量测

沟道流速是研究小流域土壤侵蚀机理与水土流失规律的重要水动力学参数之一。在室内小流域模型人工降雨土壤侵蚀过程模拟试验中,采用黄河水利科学研究院研发的MVC3000SAC-GE12型流速仪和示踪粒子自动量测沟道流速,并对数据进行处理分析,结果表明:流速仪自动量测的沟道流速平均相对误差仅为5.73%,说明在小流域模型人工降雨模拟试验中沟道流速自动量测是可行的。     

刘家峡水库排沙规律及效果分析

利用长系列实测资料分析了洮河异重流运移规律和刘家峡水库低水位拉沙的特点,建立了异重流持续时间的计算公式,较好地指导了水库排沙调度。分析表明:1969—2010年洮河汛期共来沙4.267亿t,通过异重流排沙3.542亿t,低水位拉沙0.430亿t,共计排沙3.972亿t,占总来沙量的93%。同时,对今后刘家峡水库的排沙研究提出了建议:1开展洮河口排沙洞运行初期排沙方案研究;2开展黄河干流异重流测验与研究。     

桃汛试验对万家寨水库冲淤影响分析

通过对桃汛试验前后两个时段对比分析,认为桃汛试验没有增加万家寨库区淤积;库区淤积形态有所调整,淤积三角洲向坝前推进,库尾段平均河底高程没有抬升.     

维持黄河下游主槽不萎缩的塑槽需水量

以滑动平均水量和滑动平均沙量为参数,建立了黄河下游汛期塑槽需水量的计算公式,包括上限需水量和下限需水量,构成塑槽需水量的变化区间。以平滩流量4000m3／s为例,在三黑小汛期来沙量8亿t时,汛期需水量区间为166～202亿m3。资料分析和公式计算均表明,汛期塑槽需水量与汛期来沙量及平滩流量均成正比关系,反映了来沙量对塑槽需水量的影响。考虑到平滩流量是连续4年汛期水沙条件累积作用的结果,对于给定平滩流量,不能只看当年汛期来水来沙量的大小,关键要看包括当年在内的前期连续4年滑动平均汛期水量的大小,允许个别年份的来水量小于平均值。     

基于雷达散射特征的堤防隐患诊断技术研究

结合堤防隐患的雷达散射特性,研究了不同堤防隐患在雷达波散射效应下的特征表现,分析 了空洞、渗透、松散体、滑坡、裂缝、漏水等堤防隐患的雷达图谱。研究表明:堤防隐患的成像效果 依赖于雷达设备的技术指标、测量参数和操作方法等因素,隐患图像解释的准确性依赖于图像处理技 术。针对不同堤防隐患和设备物理参数,研究雷达波的散射特征,有助于更高精度地解析图像信息, 是解决雷达波干扰多、衰减快、特征弱等问题的有效途径。结合雷达波的形态、波长、振幅、相位等 特征信息,在对散射信号进行解释时采用二维时频分析的瞬态谱,并运用小波分析、Hilbert变换、Z 变换等方法对图像进行去噪、增强、滤波处理,可对堤身探测范围内的隐患性状、分布、形态信息进 行有效诊断。