功果桥水库坝下河道水温原型观测及分析

为探究高原山地水电开发对坝下河道水温的影响,于2014年5月～2015年4月对功果桥水库开展水温原型观测,基于高密度观测资料,研究坝下河道沿程水温的时空分异特征,重点分析功果桥电站对坝下河道水温产生的影响。结果表明,电站运行后,大坝坝上及坝下多个观测点水温在全年多数时段高于建坝前水文站所测得的历史同期天然河道水温,存在增温情况;在坝下26km河段内,月均水温低于坝前表层水温,26km后的河段受小湾库区回水影响,全年水温呈现"坦化";除冬季(11月至次年2月)外的其他时期,功果桥电站坝前区域存在水温分层现象,表明参数α-β判别法在澜沧江流域应用具有局限性。     

溪洛渡水库分层取水对向家坝库区水温的影响分析

为了探究上游溪洛渡水库分层取水对下游向家坝库区水温的影响,基于历史水文数据,分析向家坝建库对河道水温的影响,结合率定好的CE-QUAL-W2模型,设置溪洛渡水库分层取水与不分层取水两种计算工况,分析2019年溪洛渡水库分层取水对下游向家坝库区水温变化过程的影响。结果表明,向家坝水库蓄水后使坝下河道水温达到18℃的时间滞后50 d,向家坝坝下河道水温受支流水温影响较大;2019年上游溪洛渡水库分层取水在4～5月最高可使下游向家坝库区表层水温升高1.0℃,其影响沿程逐渐减弱,至绥江县城完全消失;分层取水使下游向家坝库区4～5月水温结构明显改变,4～5月下泄水温明显提高,最大可提高0.48℃。研究结果可提高对叠梁门分层取水效果的认识,并为后续生态调度提供科学依据。     

水库垂直二维湍流与水温水质耦合模型

将Ｋ－ε湍流模式引入水库水温与水质的垂向二维分布规律研究中，考虑它们之间固有的交互作用，建立了水库垂直二维湍流与水温水质耦合模型。文中采用了微分方程坐标变换技术，数值格式采用具有自动迎风性质的混合有限分析五点格式，所建模型用于红枫湖水库垂直二维水温与ＣＯＤ分布的研究取得了良好的效果。     

设置生态机组对水库水温及下泄水温的影响

生态机组的设置会对水库水温结构产生影响,从而影响水库及下游河道的生态环境,为此建立了垂向二维水动力水温模型,并利用实测水温数据对模型参数进行了率定,进而利用该模型分析了未设置生态机组和设置生态机组两种情况对水库一年中水温分布及下泄水温的影响。结果表明,设置生态机组时,由于其引水位置较低,使水库水体上下掺混增强,促进了热量交换,导致水体上下温差减小,同时造成水库下泄水温与天然河道水温有一定的温差,温差比未设置生态机组时要小。     

水库水温灰色扩散模型及其在刘家峡水库中的应用

水库水温是水库水质的一个重要的参数。本文运用灰色系统建立水库水温一维(垂向)灰色扩散模型,并应用于刘家峡水库,其结果令人满意。与经典的确定水温扩散模型比较,该模型的预测结果为垂向的一条带(一个灰色区域),而不是一条线。该模型更深刻、更确切、更实际地反映了水库热结构系统。     

贫胶凝粗粒料在功果桥水电站过水围堰坡面防护中的应用

针对修筑在大流量、深厚覆盖层河道上的土石过水围堰过水期间的抗冲刷及整体稳定问题,采用贫胶凝粗粒料对堰后坡面进行防护,经过系统的试验研究,获得了较好的材料设计参数。在施工实践中通过现场质量检测以验证设计成果和应用效果。实践表明,经两年的过流检验围堰未发生破坏,实现了应用新材料、加快施工速度、降低过水度汛安全风险的预期目标。     

基于MIKE3的水库水温结构模拟研究

MIKE3是一款用于模拟水动力、水质、泥沙的专业工程软件,主要应用于港口、河流、湖泊、河口海岸和海洋,具有先进的前后处理功能和友好的用户界面。介绍了MIKE3数学模型的数学基础和计算方法,并将MIKE3应用于新疆伊犁喀什河上游梯级开发对库区水温的影响研究中,就其中开英布拉克水库的模拟过程做出详细说明。计算结果表明：三维流场、温度场预测较为合理,MIKE3软件对于此类问题有较高的实用价值。     

基于LS-SVM-RBF网络模型的洋河水库入库径流量模拟

针对采用传统的时间序列等方法模拟入库径流量精度不高的问题,基于最小二乘向量机(LS-SVM)与径向基神经网络(RBF)的相似性结构,利用最小二乘向量机优化径向基神经网络结构,构建了LS-SVM-RBF网络模型,模拟研究了洋河水库入库径流量的变化趋势,并选取BP网络模型和RBF网络模型作为对比模型,以决定系数、合格率、平均相对误差、最大相对误差、均方根绝对误差5个统计学参量作为模型性能评价指标。结果表明,LS-SVM-RBF模型的泛化能力与精度较BP网络模型和RBF网络模型均有较大提高,其决定系数和合格率均为最高,而平均相对误差、最大相对误差、均方根绝对误差三个指标均为最低,检验结果与训练效果相吻合,可见LS-SVM-RBF网络模型误差最小,且具有较高的可靠性。     

基于河流生态需水的水库生态调度模型及应用

针对传统水库调度仅考虑协调防洪和兴利的关系而忽视生态环境的问题,为减少水库对河流生态系统和自然水环境的影响,以黄南水库为例,初步建立了基于河道生态需水量的水库生态调度模型,采用分层序列法将多目标模型转化为单目标优化模型求解。结果表明,确定水库生态优化调度方案是维护或改善河流健康、协调各兴利因子的关键。     

基于2D Frandsen模型的风力机尾流数值模拟

针对二维尾流模型计算精度不高的问题,基于Frandsen模型和径向尾流速度亏损呈高斯分布假设,提出一种2D Frandsen模型,该模型同时考虑环境湍流强度和地表粗糙度对尾流的影响。通过2D Frandsen模型对单台风力机尾流场进行模拟,并将模拟结果与风场实测数据和风洞实验数据进行对比,结果表明,该文的2D Frandsen模型可准确预测多种工况下尾流区域的各点风速,在径向分布上更符合真实流场,计算精度优于修正Frandsen模型和2D_k Jensen模型。     

基于云模型的水库调度函数拟合方法研究

针对水库线性调度函数拟合误差较大及模糊集等方法可能出现过拟合现象的不足,引入云模型将样本数据转换为可准确反映样本数据分布的定性概念,再通过数据挖掘算法得到水库调度模式,并建立云模型规则发生器拟合得到调度函数,最后以江垭电站为例,对比云模型规则与模糊集规则和线性调度函数,证明了该算法的有效性,可用于指导实际水库调度。     

基于BP神经网络模型的水库移民后期扶持效果风险评价

对大中型水库移民后期扶持效果进行风险评价可掌握和了解后期扶持政策实施情况,以河南省淅川县水库搬迁安置移民为例,基于水库移民后期扶持监测评估调查数据,构建了移民风险评价指标体系,基于BP神经网络模型对该县后期扶持效果进行了风险评价。结果表明,淅川县大部分地区在后期扶持政策实施后移民的生产生活水平均得到了不同程度的恢复和提高,与监测评估综合评价结果相吻合,可见该模型用于水库移民后期扶持效果风险评价可行、有效。     

基于RMA2模型的滩地风机基础水动力模拟研究

基于RMA2模型,以雷诺形式N-S方程为基础、以加权余量伽辽金有限元为基本求解方法,在实测地形上对河道进行概化,采用二次三角形网格离散模拟区域并进行局部加密,模拟了电场建设前后辽河滩地风机基础周边河段的水位、流速、流场分布等特性。结果表明,电场建成后对河道水位、流速影响均较小,虽存在局部绕流现象,但影响范围较小,绕流迅速消退,为电场建设和河道防洪评价提供了科学依据。     

基于Sobol’敏感性分析法的水库多目标调度模型求解质量与效率

针对高维、复杂多目标优化模型求解普遍存在维数灾及极易陷入局部最优解等问题,提出利用Sobol’敏感性分析法对优化问题进行预处理,以碧流河水库实施引水工程并考虑生态目标的调度实际为例,对方法的可行性进行验证。结果表明,将敏感参数局部优化得到的可行解,作为初始解进行全局优化的方法,与未对初始解进行任何预处理的全局优化方法相比,在搜索效率、最终可行解质量以及程序运行时间等方面均具有明显优势,可用于水库多目标调度模型的求解。     

基于VIC模型和地貌单位线的中小水库入库预报研究

为解决中小水库入库预报问题,基于VIC模型产流原理和地貌单位线汇流方法,构建了中小水库入库预报模型。其中,VIC模型产流参数基于流域气候、地形地貌、土壤等数据以及VIC模型水文参数全国网格化公式确定;地貌单位线汇流参数基于高分辨率数字高程模型提取的数字化水系获取。实例应用表明,所提出的方法适用于中小水库入库预报,预报的流量过程和入库水量均具有较高的精度;预报误差主要源于网格参数的移用、地貌单位线流速的确定、雨量站代表性的不足。     

基于SUFI-2算法的SWAT模型在修水流域径流模拟中的应用

为在江西修水流域高沙水文站以上汇水区域构建SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定、验证及不确定性分析,对修水流域1984~2003年月径流量过程进行模拟。结果表明,敏感度最强的前三个参数依次为土壤饱和导水率、土壤蒸发补偿系数和径流曲线数;率定期与验证期的纳什系数ENS值和相关系数R2值均高于090,月径流量模拟值与实测流量过程线拟合程度较好;95PPU置信区间的模拟值和实测值较为一致;不确定性区间较小,验证期小于率定期;实证了采用SUFI-2算法的SWAT模型在修水流域月径流模拟中具有一定程度的适宜性。     

基于CASC2D模型的县北沟流域径流模拟研究

基于物理基础的分布式水文模型中的CASC2D模型,对县北沟流域径流过程进行了模拟分析,以确定性系数、洪峰相对误差、径流深相对误差为评判标准。结果表明,采用CASC2D模型在县北沟流域的径流模拟效果良好,8场洪水中有6场洪水确定性系数在0.75以上,且均值为0.85。洪峰相对误差合格率为100%,径流深相对误差合格率为87.5%,只有1986062614这场洪水径流深相对误差不合格。可见,CASC2D模型在县北沟流域具有较好的适用性,能用于该流域径流过程的模拟。     

基于一维水沙模型的多沙水库分期汛限水位选择

为提升多沙水库的发电效益、选择合适的分期汛限水位,应用一维非均匀流不饱和输沙模型,结合某多沙水库现行调度规程,模拟了该水库在多种拟定分期汛限水位方案下水流、泥沙等因素的长期变化过程,计算了各方案总库容、有效库容淤损率及多年平均发电量等指标,并综合考虑提升水库发电量和保证水库防洪安全方面目标对各方案进行比选,确定了该水库的最佳分期汛限水位方案。该方案可在一定的泥沙淤积水平年内提升水库的发电效益,并通过预泄调洪方式以保障其防洪安全。     

基于虚拟水库模型的无资料地区小流域山洪预警方法

针对小流域下垫面条件复杂,传统的单一模型不足以快速准确地进行山洪预警的问题,将小流域虚拟为一个水库模型,提出利用蓄满-超渗混合模型,对不同土壤含水率下的净雨分析结果进行产流计算,将流域降雨产流过程模拟为水库蓄放水过程,根据实时降雨量准确计算出流域出口断面的洪水要素。在武汉市黄陂区肖家寨的应用结果表明,该方法合理可靠,为无资料地区小流域山洪预警提供了新思路。     

基于可变模糊识别模型及GIS相耦合的水库水质综合评价

针对水库水质时空分布特征复杂,常规水质监测难以准确掌握水库水质实际状态的问题,以大连市碧流河水库为例,在综合考虑水文、地形及水动力条件的基础上通过分区布设监测断面和监测点,获得了时空综合条件下的水质监测样本,利用可变模糊识别模型量化综合水质级别,结合GIS地统计学方法对评价结果进行可视化表达。结果表明,可变模糊识别模型与GIS结合的方法,不仅可合理地量化水体综合水质状态,还可直观地展示水质时空变化特征,建议对复杂地形边界的水库大水体进行时空综合监测,以掌握水质实际状态。