基于圣维南方程组的水位流量单值关系应用

水位流量关系在水文预报、水文资料整编以及水文学基础理论研究中有着重要地位,提出使用简单、精度高的计算方法非常重要,而实际河道观测中直接观测流量非常困难,且观测成本高。为了能够准确地从观测的水位值直接得到河道的流量,结合圣维南方程组的连续方程与运动方程,将过水断面简化为矩形断面,引用塞当公式导出了不忽略惯性项时不同比降河流均适用的流量方程,提出了有/无水面比降资料时的绳套形水位流量关系单值计算及推算逐时段流量的方法,并给出了计算步骤。结合白河站实测资料,给出了有/无水面比降资料的绳套形水位流量关系,并将计算值和实测值进行了对比。结果表明:给出的绳套形水位流量方程理论正确,计算简便,精度有保证,可在实际工作中推广应用。     

一种圣维南方程组的隐式特征线解法

本文将求解双曲型方程的隐式特征线解法(简称IMOC)作了改进。该格式恒稳,不受库朗条件限制;应用二次抛物线插值,提高了精度和收敛速度;将求解(2n—2)阶方程组化为两个(一为n阶,一为n—2阶)三对角方程组的迭代问题,大量节省了计算机容量和机时。这些优点通过与理论解的比较而得到了验证。     

渭河流域洪水演进仿真的研究

以圣维南公式为基础，结合渭河流域的特点。实现洪水过程的直观演进。为防洪指挥决策人员和管理人员提供了雨、水、工情全面的信息支持。在洪水演进方面进行了一些突破性尝试，研究结果对汛期进行防洪抗洪有很大的参考价值。     

基于PINNs的圣维南方程组数据同化方法

为提高河道水位流量数据同化的智能化水平,基于物理信息神经网络(PINNs)提出了圣维南方程组的数据同化方法。采用双输出网络结构解决双输出方程组的同化问题,以模拟的实测数据作为边界条件和初始条件,通过消融试验验证网络中加入时空映射缩放和平衡权重系数对同化模型的有效性,以及所提出同化方法在部分测值缺失情况下的鲁棒性。结果表明,一维非恒定流圣维南方程组的数据同化结果与Preissmann四点隐式差分法结果一致,且随着同化断面数量的增加,所获得的同化精度也稳步提升;基于PINNs的圣维南方程组数据同化方法有效,对非恒定流模拟具有较强的适应性。     

蓄,滞洪区的洪水演进数值模拟与风险分析

一、二维联合洪水演进数值模型可反映蓄，滞洪区内分洪洪水沿河槽纵向泄流和河槽内，外的横向水流交换过程，用通度系数模拟蓄滞洪区复边界；采用模糊区划式将蓄，滞洪区划分为５类风险区，并绘制洪水险图；在此基础上，对洪水风险进行定量评估。     

耦合渗漏项的季节性河道洪水演进模型研究

针对北方干旱或半干旱区季节性河道渗漏现象严重问题,为提高流域洪水演进模拟精度,在传统水动力学洪水演进模型基础上耦合河道渗漏项,构建季节性河流洪水演进数学模型。采用霍顿入渗模型描述季节性河道渗漏过程,解决河道渗漏量计算及与基于圣维南方程组洪水演进模型耦合问题;并利用Preissmann四点偏心隐格式与追赶法对模型离散和计算,开发FORTRAN计算程序;最后以大沽河流域实测资料进行验证。结果表明,沙湾庄和南村断面水位与流量过程的模拟值与实测值吻合且变化趋势一致,洪水峰面到达断面模拟时间和实际时间基本一致,研究区各河段来水量、渗漏量的实测值与模拟值相对误差范围分别为-1.66%~0.36%、-3.09%~3.72%,所建模型可满足在现状条件下进行洪水模拟预报的需要。     

蓄、滞洪区的洪水演进数值模拟与风险分析

一、二维联合洪水演进数值模型可反映蓄、滞洪区内分洪洪水沿河槽纵向泄流和河槽内、外的横向水流交换过程 ;用通度系数模拟蓄、滞洪区复杂边界 ;采用模糊区划模式将蓄、滞洪区划分为 5类风险区 ,并绘制洪水风险图 ;在此基础上 ,对洪水风险进行定量评估     

基于积分形式槽蓄方程的Muskingum方法研究

马斯京根法由于其简便性，成为在天然渠道和河流的洪水演进计算中最常用的方法之一。但它并不是很完善的方法。马斯京根法的一个缺陷是它假定河道槽蓄量和“示储流量”之间是线性关系。本研究提出一种积分形式的新的槽蓄方程，即使在河道槽蓄量和“示储流量”之间是非线性关系的条件下也能给出正确的河段槽蓄量。马斯京根法的方程式经过改进来适应新的槽蓄方程。在新的槽蓄方程和改进的马斯京根方程的基础上，一种新型的洪水演进方法建立起来了。新建立的演进方法从一个侧面解释了马斯京根参数x的含义。     

用TVD显隐格式模拟一维溃坝洪水波的演进与反射

应用空气动力学中的TVD格式构造了用于溃坝水流计算的显隐格式，模拟瞬间全溃时洪水波的运动，给出了与分析解的比较及多种数值试验，结果表明这类格式精度高，稳定性好，不产生虚假的数值振荡，对溃坝涌波具有较强的捕捉能力。     

流域洪水蓄泄关系空间分异特征分析及应用

文章分析我国7大流域干流及23个重要支流典型洪水过程的出路安排,统计出水库湖泊拦蓄、分蓄洪区滞蓄的洪量与河道下泄洪量及剩余超额洪量的关系。以此作为分析基础,定义蓄泄比为规划设计条件典型洪水过程的河流拦滞蓄总量与总设计洪量的比值。分析发现我国各流域蓄泄比呈现明显的空间规律性,海河流域的蓄泄比值最高,向南向北逐渐递减,辽河与淮河蓄泄比值相当,最北的松花江与最南的珠江数值相当且最低,呈现出较高相似性。根据蓄泄比值可将各流域分为3个类型：以蓄为主型、蓄泄平衡型、以泄为主型,分别以海河、淮河、长江流域为典型代表,进而分类提出未来防洪体系建设方向。     

水库动库容调洪计算的数值-解析解法

本文从水库实例和理论推导上论证了在动库容占有较大比重的水库调洪计算中，应该考虑水库动库容影响。并且将水库调洪数值-解析解法应用于水库动库容调洪，它使水库动库容调洪计算完全用解析公式求出，不需查图与试算，精度高，速度快，且易于程序化。通过计算实例可以证明用本文提出的方法求出的调洪最高洪水位更接近于实际水位。     

复式河道一维洪水演进数值模拟

针对复式河道的特点,建立复式河道一维非恒定流数学模型,采用四点线性隐格式离散圣维南方程组,在动量方程中通过对主槽宽度进行修正,很好地解决了漫滩瞬间流量波动问题。通过2006年汛期调水调沙期间的实测资料对黄河下游白鹤—孙口河段洪水演进过程进行验证,结果表明,计算的洪峰变化过程比较符合实测情况,洪水传播时间的计算值与实测值基本吻合。     

河道行洪风险计算的随机模拟方法

河道行洪风险率的确定对堤防保护区的安全及设防标准的选择具有重要作用。从河道洪水演进的物理过程出发,对河道行洪过程中的风险因子进行了识别、分析。在综合考虑各主要因子不确定性的情况下,建立了河道行洪风险计算的随机模拟模型。由模拟得到的行洪水面线进行河道漫堤风险评估,避免了采用随机过程理论求解水面线分布的繁琐过程。通过实例计算,表明模型能够很快地收敛到问题的解,且计算结果对防洪调度及设防标准的选择具有一定的参考作用。     

基于Mike模型珲春河洪水演进数值模拟

本文以吉林省中小河流珲春河洪水风险图编制为研究对象,采用MIKE 11和Mike21模型耦合对河道和淹没区进行了洪水演进数值模拟.通过对历史洪水的模拟率定并验证了模型中重要的糙率参数,并应用于东关村溃口洪水演进分析计算,成果可为风险评估、 避险转移提供重要依据.     

不同河道洪水演算法在辽东部区域水文模拟中对比分析

本文对比分析了变动态存储系数法和传统马斯京根法在汤河流域洪水模拟的精度,并基于变动态存储系数法定量分析不同降雨输入时段对流域洪水模拟精度影响.研究结果表明变动态存储系数法由于动态考虑了不同河段洪水传播时间,洪水模拟精度要好于传统马斯京根河道洪水演算法,在汤河流域2000-2010年12场洪水中,变动态存储系数法模拟的次洪径流和实测径流之间的相对误差相比于传统马斯京根法,误差均值减少5.23%,过程拟合系数提高0.067.降水输入时段越短,洪水模拟精度越高.研究成果对于汤河流域洪水预测预警提供参考依据.     

基于Mike 21的松花江防洪保护区洪水演算模拟

本文以松花江(丰满水库至三岔河口段)防洪保护区为研究对象,采用MIKE21模型对河道和防洪保护区内洪水演进进行了二维模拟计算.利用2010年大洪水实测资料对模型参数进行验证,最大水位误差绝对值≤0.2m,最大流量相对误差≤10%,说明模型具有较高的精度,研究成果可为松花江防洪保护区防洪减灾提供技术支撑.     

三峡水库入库流量计算及调洪演算方法探讨

三峡水库属于典型的河道型水库,动库容巨大,用传统的静库容推算入库流量的方法和调洪演算方法难以满足三峡水库实时调度要求。通过分析入库流量、计算方法和调洪演算方法,建立库区水动力学模型,推求其变化规律,探讨三峡水库入库流量计算和调度演算方法,并通过2009,2010年的洪水检验,表明所用方法具有较高的精度,基本满足了三峡水库实时调度的要求。     

梯级水库群系统洪水演进模拟及防洪安全评估

针对梯级水库群系统中上级水库泄洪对下级水库带来的水力传递影响,以评估水库群系统的安全隐患为目标,以澜沧江中游干流5个水库组成的梯级库群系统为例,运用同频率地区组合法推求库群系统的设计洪水过程。以此作为库群系统的输入条件,采用MIKE 11模型模拟当库群系统发生稀遇洪水时的沿程最高水面线,并与坝顶高程比较,对库群系统中大坝的防洪安全状况进行评价。结果表明:当库群系统发生5 000年一遇以下洪水时,各坝址处最高水位均低于坝顶高程;当发生10 000年一遇洪水时,其中两个水库(漫湾和景洪)的最高水位接近其坝顶高程,存在发生漫坝的风险,给整个库群系统的防洪安全带来一定隐患。研究成果对于提高库群所在的澜沧江中游地区的应急防洪能力具有重大的现实意义,为库区下游的安全生产和经济发展提供重要的保障。     

基于水库调洪演算模型的朱芦沉陷区蓄滞洪预测模型初探

利用地理信息遥感技术,模拟1987-2013年间朱芦沉陷区的蓄滞空间历史演变过程。基于水库调洪演算模型,尝试建立采煤沉陷区蓄滞洪预测模型,通过预测模型模拟沉陷区在未来不同沉陷情景下对不同频率洪水过程的调蓄效果,并将蓄洪削峰量程序化展现。结果显示:朱芦采煤沉陷区在2015、2020、2030三种沉陷情景下对5、10、20、50年一遇的洪水洪峰的削减量从0.7%到41.4%不等。结果可为科学制定采煤沉陷区调洪蓄洪政策方案以及水资源的综合利用及管理提供一定参考。