基于JPWSPC水动力模型的优化引水量计算分析

为提高水系河网水动力模拟的稳定性和计算效率,采用了汊点水位预测校正法(JPWSPC)处理缓流河网汊点和结构物连接处的回水效应,综合工程因素,建立了工程实例的河网一维水动力模型,计算分析了不同引水(分水)方案下河道水位过程和水力停留时间的变化。结果表明:在蓄水建筑物调蓄条件下,不同引水流量对河道水面面积和景观效果区别不大,河道的水力停留时间则与过流流量密切相关。通过优化调整引水量及河道分流比的模拟计算,为保证水资源高效利用、降低引水经济成本提供技术依据。     

平原感潮河网水动力模型研究

利用一维Saint—Venant方程组、河网汊点连续方程及边界条件建立了河网水动力学模型；采用Abbott六点隐式差分格式离散控制方程组；求解河网时，将河段方程自相消元，得到以汊点水位为基本未知量的汊点方程组；采用汊点优化编码来降低汊点方程组系数矩阵的带宽以提高计算精度和节省计算耗时。对上海市平原感潮河网进行了合理概化，利用1999年6月～9月的实测水文资料进行了率定，结果表明计算值同实测值吻合较好。     

基于有限体积法的河网水动力并行计算模型

针对具有干河床、急缓流态交替的河网水动力模拟,采用MUSCL-Hancock有限体积格式离散Saint-Venant方程组,运用汊点水位预测-校正法处理河网汊点连接条件,建立了断面与河道完全数值解耦的复杂河网水动力模型。运用OpenMP和OpenACC编程模式分别实现了CPU,GPU并行计算。采用经典算例对模型计算精度进行了验证,采用珠三角河网实际算例对不同并行计算方式的加速效果进行了分析。算例研究表明,该模型具有良好的稳定性和计算效率,可适用于陡坡河道水动力模拟,具有较好的推广应用价值。     

一维河网非恒定流计算程序的初步研究

对以水位、Z、流量Q为未知数的河网水流连续性方程和运动方程采用普列斯曼（Preissmann）4点隐格式进行离散得出差分方程，用三级解法求解，即将水位或流量未知数集中到汉点上，先解出汊点未知数，然后再将各河段按单一河段求解。这种方法可以减少无效的运算和存储量，提高计算效率。采用专门研究编制的计算程序对一个实例进行了计算，其计算结果合理。该方法可用于实际工程计算。     

大型潮汐河网水质模型的求解方法及其应用

用有限体积法对描述河流污染物运动规律的对流扩散方程积分，提出了一种处理潮汐河网汉道水质模拟的新方法；同时针对潮汐河网水质离散方程的特点建立了一种水质模型分级求解程式，实际应用表明：综合利用本文提出的汊道模拟方法及模型分级求解对于大型潮汐河网水质模拟不仅可以提高其模拟精度，而且具有极快的求解速度。     

平原河网水动力模型及求解方法探讨

参考国内外有关资料 ,根据河网非恒定流水动力模型的控制方程组和汊点衔接条件 ,建立平原河网水动力节点 河道模型。介绍用特征线法 ,有限体积法和有限差分法中的直接解法、分级解法、汊点分组解法、矩阵标识法、非线性方法等求解的基本思路。对比单元划分模型、混合模型以及人工神经网络模型等平原河网水动力模型 ,分析各个模型的优缺点 ,结果表明 ,节点 河道模型原则上可以求解任何水网的水力参数 ,单元划分模型仅适用于河道流速时空变化不大的情况 ,人工神经网络模型的验证比较困难。指出改进和设计计算方法、应用向量运算和并行算法、数值模拟可视化、数值计算模型软件化是河网数值模拟的主要发展方向     

洪泛区河网非恒定水沙数学模型的研究

鉴于江河流域中下游地区交错复杂的河网体系 ,本文建立了适应性强的复杂河网区非恒定水沙数学模型。模型中采用汊点分组方法求解水流方程组 ;选用了与实际情况较为吻合的汊点分沙求解方法 ,建立了分洪口门修正模式 ,采用适合于复杂流动状态下泥沙方程组的求解方法。同时为了提高模拟精度和扩展模拟功能 ,对河网中蓄水汊点和分蓄洪区的水流运动模拟等环节提出了合理可行的数值处理方法 ,并提出了河网水沙运动模拟中进一步需要研究的问题。最后把本文所建模型应用于汉江杜家台分蓄洪区的水沙运动模拟     

一维河网非恒定水沙数学模型研究

在已有研究的基础上,建立了适合复杂区域的河网非恒定流水沙数学模型.建立过程中考虑到计算精度和计算速度的要求,水流求解采用汊点分组方法,同时本模型选用了较符合河网泥沙运动的汊点分沙模式.最后通过长江中下游长河段的水沙运动模拟表明,建立的河网水沙数学模型能够满足实际工程需要.     

基于汊点水位预测校正的闸控河网水动力模拟

为弥补汊点水位预测校正法在含闸(泵)河段水力要素模拟中的不足,针对平原河网常见的平底水闸,提出利用闸门水流连续条件,联立闸门过流方程与河道追赶方程以求解含闸河段各水力要素的计算方法,并具体给出堰流、孔流等不同流态的判别方式及其处理方法。通过将联立方程组转化为关于闸上下游水力要素的一元函数方程,推导得到适用牛顿迭代法的不同流态函数系数公式,相关方法可与汊点水位预测校正法求解耦合。经浙江省温黄平原河网实例验证,该方法对内河闸站、排海口门闸站等多类型、复杂调度闸站均可适用,计算水位过程与实测过程拟合良好,并显示具有较高的计算效率和稳定性,可为平原闸站规划、闸群联合优化调度等研究奠定基础。     

基于汊口分类处理的平原河网水质模拟方法

在目前常用的平原河网水质模拟三级解法中,对所有汊口出口断面浓度均采用均匀混合假设,然而汊口处不同的水动力条件和来流水质使得均匀混合假设未必适用于所有的汊口。为修正传统方法中的这一理论不足,该文提出对不同类型的汊口进行分类,并基于不同的处理建立平原河网水质模型。较之传统的三级解法,该方法直接求解断面浓度,无需求解汊口处的浓度,可有效简化求解过程并提高精度。将模型应用于江苏昆山某河网,求解非恒定流条件下各断面的COD浓度。结果表明:在未采用均匀混合假设的汊口,出流断面浓度与传统模型的结果差异明显;该模型计算结果与实测值吻合较好,可应用于平原河网水质模拟。     

A spectral space partition guided ensemble method for retrieving chlorophyll-a concentration in inland waters from Sentinel-2A satellite imagery

This research proposes an ensemble method for synergistically combining multiple empirical algorithms to better estimate chlorophyll-a (Chl-a) concentration. In previous studies, different empirical algorithms have been employed separately and a single algorithm was often identified as the most suitable predictor for Chl-a retrieval. Our ensemble method combines different individual algorithms to form an ensemble predictor that exploits advantages of each individual algorithm to maximize the overall estimation accuracy. We evaluated two ensemble predictors: the optimally weighted ensemble predictor and the spectral space partition guided ensemble predictor. The ensemble method has been successfully applied to a Sentinel-2A multispectral image acquired over Harsha Lake, Ohio in 2016. Based on in situ water reference data and satellite imagery, we constructed two ensemble predictors that consist of three individual empirical algorithms/estimators, including 2BDA (two-band algorithm), 3BDA (three-band algorithm), and NDCI (Normalized Difference Chlorophyll Index). For the optimally weighted ensemble predictor, the weights for individual algorithms are computed by solving an overdetermined linear system with the pseudoinverse technique. For the spectral space partition guided ensemble predictor, the rules for partitioning spectral space into spectral regions were established as a decision-tree using the CART method. The optimal Chl-a estimate for a pixel is obtained by selectively using the empirical algorithm in the ensemble that has the highest expected accuracy in the spectral region where the pixel is located. Our assessments suggest that the spectral space partition guided ensemble method performs significantly better than three individual empirical algorithms and also better than the optimally weighted ensemble method.     

位移反分析在地下厂房开挖中的应用

针对官地水电站地下厂房,采用三维快速拉格朗日法(FLAC3D)对开挖及支护过程进行弹塑性有限元模拟,基于开挖过程中地下厂房围岩实测位移,采用BP网络和遗传算法对围岩变形模量进行反演,并采用反演模量值对地下厂房后续开挖过程中的变形进行了预测。研究表明,采用BP网络和遗传算法进行反演,可以提高反分析计算速度。反演得到的岩体变形模量为19.95GPa,在参数建议值范围内。采用反演参数对地下洞室后续开挖过程中的位移进行有限元计算和预测,预测位移与现场监测位移较为符合,说明反演结果是合理的。研究成果可为类似地下工程开挖变形预测提供参考。     

ELCIRC模型逆向追踪插值初步分析

ELCIRC河口模型优点之一是水平法向速度的全导数采用逆向追踪计算。这种欧拉-拉格朗日模拟必须采用精确的追踪算法。就ELCIRC现有模型中插值方法的双线性映射误差进行了一定的讨论,给出另外一种较为简化的迭代算法。通过弯道水槽算例分析可知,迭代算法在计算精度和计算有效性上与原有的程序基本一致。     

LRB非线性恢复力计算方法研究应用

通过使用masing规则确定隔震层铅芯橡胶支座(LRB)的恢复力和加卸载路线,求出其在地震动力下的瞬时刚度,将masing规则引入应用于Newmarkβ-法中求解非线性动力问题。通过编制程序,对算例进行研究分析,结果表明该方法可行高效,得出层间隔震结构隔震周期对上下部结构地震反应的影响规律。     

空间数据线要素综合的经典算法及其实现

随着地图学家们的不断深入研究,已产生出各种新的地图综合算法,而线要素的综合算法是地图综合的最重要的算法,其中的经典算法且具有代表性的有Douglas-Peucker算法和Li-Openshaw算法。对两种算法进行了比较分析,论述了其在VC环境下具体的实现方法。     

PIV algorithms for open-channel turbulence research: Accuracy, resolution and limitations

The implementation of PIV for experimental studies in open-channel flows can be challenging due to the presence of strong velocity gradients and the inclusion of solid interfaces in the captured images. Understanding the performance and limitations of the PIV method under these conditions is critical for optimising experimental parameters and robust interpretation of data. The optimum algorithm for extracting velocity fields from PIV images is the subject of ongoing revision with the goal of maximising resolution and minimising errors, and recent advances in this regard may be particularly beneficial for open-channel turbulence research. Key steps in the iterative discrete shift (IDS) and image deformation method (IDM) algorithms are detailed, and the fundamental differences between direct cross correlation and FFT-based correlation methods are explained. It is also shown how the resolution of an algorithm can be determined from its modulation transfer function (MTF), and how the MTF can be manipulated with the selection of intensity weighting windows. The random error levels for selected algorithms are demonstrated under different image and flow field conditions, including the near boundary region, using simulated PIV images.     

基于遗传算法的水库中长期调度函数研究

传统采用对确定性优化算法所得的运算结果进行回归分析而建立水库调度函数的方法,对原有结果的拟合有较大的偏差;为此,建立水库线性调度函数求解模型,并用改进的遗传算法进行求解,同时采用“培训”的方法,加快算法收敛速度及性能。与基于POA优化的回归结果对比分析表明,遗传算法求解调度函数具有优势。     

基于PFC2D的岩土体孔隙统计算法分析

为了研究岩土材料微观孔隙结构特性,从机理上认识和掌握其宏观工程性质及其变化规律,基于PFC2D模拟岩土材料孔隙结构,对像素颗粒填充法的计算误差、像素颗粒尺寸选择及孔隙统计算法等进行了研究。研究结果表明:综合考虑误差控制与计算效率,建议最小土石颗粒半径的1/20为适合的像素颗粒半径;对比孔隙体积统计的3种算法发现,舍入法是相对最优算法。在此基础上实现了等效孔径分布的统计,为三维孔隙结构模型的研究提供了理论依据,为进一步对岩土材料孔隙结构特性及其与宏观力学行为和工程性质间关系的研究提供了基础。     

DIGITAL IMAGE MEASUREMENT OF BUBBLE MOTION IN AERATED WATER FLOWS

Digital image measurement method, as an ex-tension of Particle Image Velocimetry of single-phase flowmeasurement, was investigated for application to air-watertwo-phase flows. The method has strong potential ability inmeasuring bubble geometrical features and moving velocitiesfor complex bubble motion in aerated water flow. Both dilutedand dense bubble rising flows are measured using the digitalimage method. Measured bubble shapes and sizes, and bubblevelocities are affected by threshold selection for binary image.Several algorithms for selecting threshold are compared andmethods for calculating the time-averaged void fraction arediscussed.     

基于GIS和遥感数据的洪水风险分析

随着城市化进程的不断深化,洪涝灾害已经成为威胁人类生存的一种主要自然灾害。人们逐步认识到,仅仅使用工程措施来防御洪水是远远不够的,非工程措施近年来已进入到防洪领域。管理洪水、分析洪水灾害是非工程措施的一个重要方面。应用GIS工具研究ASAR数据和DEM数据获取研究区域的水深信息。以东洞庭湖区域为研究对象,运用3种常用的插值方法（IDW、Kriging和Topo to Raster）进行水面插值．但这些方法的插值效果不是很好。一种新的插值方法（ADDM,基于平均距离插值方法）被用来进行水面插值。相互比较的结果表明,ADDM方法在水深精度和水面连续性方面都优于其他3种方法。最后,根据ADDM方法获取的水深信息和洪水频率图制作东洞庭湖区洪水风险图。