基于动力系统反演理论的马斯京根流量演算误差校正

运用马斯京根法进行河道洪水演算时,通常存在上断面及区间入流的预报误差及马斯京根法本身的误差。这些误差都会降低河道下断面洪水的预报精度。为此,基于系统反演理论,构建三种误差的反演方程并进行误差校正,以提高河道下断面洪水预报精度。淮河王家坝—润河集河段初步应用的实例表明,该方法可以提高马斯京根法的预报精度。     

水箱模型在三峡入库洪水预报模型研制中的应用

介绍了应用水箱模型建立三峡入库洪水实时连续预报模型的方法。按照河段流量传播时间将入库站(寸滩)以上干、支流划分为若干子河段,各子河段按照计算时段长分成若干单元河段,各单元河段区间降雨径流预报采用水箱模型,河道流量演算采用连续马斯京根法。对河系洪水预报模型的检验表明,预报精度在85%以上,能够满足实时洪水预报的要求。     

基于马斯京根流量演算法推求西辽河流域流量

文章应用马斯京根流量演算法的原理,采用试算法根据西辽河上下游实测流量资料推求未知站的流量。利用有限差分简化形式所组成的方程组得到马斯京根法流量演算公式的系数,求得参数后在河段上进行洪水演算,通过甲站资料推求乙站流量,从而绘制预报资料与实测资料对比曲线图,更为直观地反映了预报成果。     

多单元集总式的河道流量演算模型

为解决因上游来水组合多样及计算环节复杂而导致的洪水预报精度差和效率低问题,大河控制站的洪水预报可采用先分单元汇流演算再进行成果合成的方式;用上游干、支流水文站实测流量过程作为单元输入项,便于参数分析和预报因子获取。利用马斯京根法分段连续演算模拟河道汇流,实现模型程序化;根据河道水力特性确定计算时段长及单元河段长,以提高洪水错峰计算精度,由实测洪水资料分析适配汇流参数曲线,增强模型的实用性。结果表明,基于马斯京根法的多单元集总式流量演算模型适合湿润地区河道洪水演算预报。     

基于XAJ-DCH模型的五强溪库区洪水预报研究

由于沅水水系五强溪水库流域面积大，流量控制站少，且洪水进入库区后，洪水波的传播方式变化较大，因此五强溪水库近坝区的洪水预报难度大。为提高五强溪库区洪水预报精度，采用XAJ-DCH模型(Xin′anjiang Digital Channel Model)对近坝区2016～2020年间13场洪水进行模拟，模型河道汇流分别采用了非线性水库法和马斯京根法，根据两种汇流方法的特点制定了两种不同的洪水预报方案。模拟结果表明：XAJ-DCH模型中两种河道演算方法均表现良好且简单实用，13场洪水的确定性系数基本位于0.7以上。非线性水库方法相比于马斯京根法考虑了河段断面情况以及水力特性，能够体现洪水运动的时空变化，且只需要率定河道糙率，其他参数如河道坡降、河宽以及河段长均可根据数字高程模型进行估计；马斯京根法需要率定4个河道参数，但马斯京根法模拟结果相比于非线性水库方法稍好。研究成果可为科学有效开展库区洪水预报、提高预报精度提供参考。     

马斯京干法在韩庄运河洪水演算中的应用

韩庄运河是南四湖韩庄闸以下的泄洪通道,本次采用马斯京根法对韩庄运河河段进行河道洪水演算,将其洪水演算方案运用到实际工作中以提高预报时效和精度要求。     

基于区间入流预报的右江河道洪水演进

广西右江如果发生大洪水,将对郁江和南宁市的防洪产生严重威胁,因此右江洪水演进分析对南宁市的防洪具有重要意义。选出百色水文站洪峰流量依次增大的5场洪水,用右江百色-田东河段区间内的小流域作为代表性流域率定新安江模型参数,对区间入流洪水进行了预报。根据预报结果采用经参数试错法率定后的马斯京根模型对5场洪水进行了演进,计算了田东水文站断面的流量。结果表明:计算结果与实测流量相对误差较小,相关性系数较大,说明试错法对于马斯京根模型参数求解精度较高。     

可处理旁侧入流的三参数马斯京根法

马斯京根洪水演算法及其衍生的马斯京根—康格法,目前有大量的文献报道。英国《洪水研究报告》第Ⅲ卷(自然环境研究会1975年)和霍尔(1984年)给出了透彻的评论。辛格和麦卡恩(1980年)对基本马斯京根法的二参数 K、X 的几种估算方法作了全面的比较。基本马斯京根法(以下简称马法)假定沿洪水演进河段无旁侧入流。如果实际上有较大支流汇入,则可把演算河段的下端选定在支流汇入处,而使下段主河槽的流量因支流汇入而增加。如果区间入流沿演算河段均匀分布,还可修改基本马法(自然环境研究会1975年)。     

马斯京根分段演算与水箱模型组合在区间洪水过程预报中的应用

介绍了马斯京根流量演算方法和水箱模型,提出了将马斯京根分段分步流量演算方法与水箱模型相结合进行区间洪水预报的方法,并将该方法应用于渭河林家村站、汉江安康水库站的洪水预报的研究中,实践证明该方法合理可行,可以推广应用到其它的区间洪水预报中。     

马斯京根法在锦屏二级水电站减水河段洪水演算中的应用研究

不同场次洪水演算所采用的马斯京根模型的演算参数不同,演算参数的取值对洪水演算的结果有很大影响。传统的演算参数确定方法是试算法,本文提出了一种根据参数的含义运用河道相关数据直接推求马斯京根法演算参数,使参数自适应分段马斯京根模型的方法,本方法具有演算精度高、计算速度快、适应性强等特点,解决了演算参数求解复杂、精度差等问题,该实例验证了本方法的可行性和准确性,可应用于具备类似条件河段的洪水验算。     

大庆水库冰表面温度特征及其在冰工程实践应用方法探讨

根据冰面热平衡方程并以大庆红旗泡水库冰面观测的气温、太阳辐射、风速、相对湿度、冰厚数据以及水库附近安达气象站记录的云量、湿度和海平面气压数据,求解了2009/2010年度冬季的冰表面温度,并分析了冰表面温度特征及其同太阳辐射之间的关系、同气温、风速之间的响应关系。在此基础上,就传统考虑的抗冰工程设计所需的设计冰表面温度进行了评估;就日益增加的安全用冰工程设计所需冰表面温度取值也给予定量讨论;对气候变化下的冰内和冰下水体生态适应问题所需的冰面温度日内变化速率和开河期冰凌爆破所需冰表面温度的取值也进行探索。尽管受国际气象资料观测规定的限制,历史资料的应用存在利用接近观测时刻资料的事实,但仍然期望这些分析和讨论能够推动科学地、更广阔地应用冰表面温度。     

黄河内蒙古河段典型凌情过程模拟

近十几年受人类活动和气候变化等影响,黄河内蒙古河段冰情出现新的特征,突发凌情频繁出现,原有的内蒙古河段冰模拟方法已不能满足当前凌情防治的需要,亟待建立能反映凌情物理特性变化规律的河段冰情动态发展数学模型。在实测资料基础上,研究了黄河内蒙古河段冰情时空变化规律,以及河道资料不完整、支流流量资料缺乏及冰桥位置的确定等问题。应用一维冰情数学模型模拟2012—2013年凌汛期黄河内蒙古河段冰情发展过程,并对水温、冰盖厚度、冰盖前沿发展和流量的模拟值和实测值进行了对比分析,模拟值和实测值吻合较好。本研究为黄河防凌提供科学依据和方法支撑,也为天然江河、人工渠道冰情全过程模拟提供了研究思路和技术手段。     

黄河宁蒙河段冰期洪水波运动过程中的变形分析

河道中冰盖的存在会影响到洪水波的演进变形。以黄河宁蒙河段为研究对象,将马斯京根法尝试应用于冰期洪水计算,分析了马斯京根法参数与糙率的关系,比较了冰盖冻结增厚和融化减薄过程对洪水波变形的影响差异。研究结果表明,将马斯京根法应用于冰期洪水计算是可行的;断面的糙率越大,洪水波传播时间越久,变形越大;冰盖冻结增厚过程中,洪水波的变形存在先增加再减少而后又增加的现象;冰盖融化减薄过程中,洪水波随冰厚的减薄而变形增大。相同冰厚下,两种过程的变形程度存在交点。交点之前的冰厚范围,冰盖融化减薄时的洪水波变形更大;交点之后的冰厚范围,冰盖冻结增厚时的洪水波变形更大。     

新疆输水工程冰害防治研究与展望

新疆地处中国西北部,其特殊的气候、地理及水文特征,导致输水工程出现严重的冰害问题。该文概括地阐述了新疆输水工程产生冰害的原因,以及冰害在输水建筑物渠首、渠道表现出的不同冰害类型。提出了修建蓄冰库、结冰盖运行、增加水温或增加压力水射流融冰、输冰以及排冰等工程技术措施。目前取得的防治冰害的工程技术措施,基本满足近期冰害的防治问题,但随着新疆大规模调水工程的实施,输水工程冰害的防治问题不可忽视,水利科技工作者面临着新的冰害防治问题需要研究。     

黄河防凌工作50年

黄河冰凌洪水突发性强、涨势猛、持续时间长，产生的灾害有时更甚于暴雨洪水。人民治黄以来，经过５０年的努力，初步建成了黄河防凌体系．以干流水库、堤防、分凌工程组成的工程体系，是防凌体系的主体；非工程措施主要包括人民防凌队伍、冰情测报预报和防凌调度系统、分凌区管理等，是防凌体系的重要组成部分。５０年来，对黄河冰凌运行规律、水库防凌调度及防凌决策支持系统的研究有了较大进展，为做好黄河防凌工作奠定了基础．今后，小浪底等干流水利枢纽工程建成后，将为黄河的防凌安全提供更大的保证．     

冬季河流冰流量测验初探

冰凌现象是冬季河流出现的特殊冰情现象,一般多出现在北方河流中,准确掌握河道冰流量总量及其变化规律,对于防治冰情灾害,并在水利水电建设、工农业生产、交通运输等方面具有重要的意义.本文通过冬季测验总结的经验,探讨适合冬季河流冰流量测验的有效方法,供各位同仁参考,并提出宝贵意见.     

万家寨水库冰情浅议

由于万家寨水库蓄水，库区河道庙不封河转为稳定封冻河段，回水末端到拐上河段受冰花、冰块阻水影响水位壅高，交通水泥厂断面最高壅水6．5m，超过水库设计回水淹没线。作者在现场观察基础上，结合万家寨水库实测冰情资料，对万家寨水库封、开河情况进行了介绍，就流量、流冰密度、库水位及地形等因素对封、开河过程及壅水程度的影响进行了分析。     

黄河头道拐段冰输移及堆积过程数值模拟

头道拐河段因其特殊的河道形态及地理位置而成为黄河内蒙古段最易形成冰坝的河段,研究该河段河冰输移及堆积过程是理解内蒙古段河冰过程及卡冰结坝作用机理的关键。本文基于耦合的二维有限元水动力学模型和DPM(Discrete Parcel Method)河冰动力学模型,模拟了黄河头道拐河段2020—2021年冬季封河过程并进行了验证,讨论了不同水力条件、上游流凌密集度及河道形态对封河过程的影响。结果表明：相比于官牛犋弯道,河道弯曲率大、束窄程度高的什四份子弯道更易形成卡冰,且流量越小,卡冰作用越明显,冰盖向上游发展速度越快。河道流凌密集度小于0.4时,各种流量下研究河段未发生卡冰;流凌密集度增大至0.4,表面流冰首先在弯曲率系数较大的什四份子弯道处形成卡冰,随着流凌密集度和流量的进一步增大,下潜并输移到下游的流凌也会在官牛犋弯道形成卡冰,因此,头道拐河段形成卡冰的流凌密集度临界条件为0.4。应用冰水耦合二维动力学模型可以很好地模拟天然河道河冰输移、堆积过程中河道的水力特性、冰厚增长及封河形态,揭示了影响河冰过程的相关因素及作用机理,为黄河内蒙古段防凌减灾工作提供技术支撑。     

融冰期加厚冰盖糙率物理模型试验研究

流凌期输水能力可能成为制约输水工程冰期输水能力的瓶颈,而流凌期允许冰凌下潜,采用加厚冰盖下输水方式运行可以有效提高工程输水能力。加厚冰盖糙率的合理选择直接影响加厚冰盖形成后渠道水位和过流能力计算的正确性,但是加厚冰盖的糙率受到多种因素的影响,见刊的实测资料中,其糙率分布范围很宽。现以冻结模型冰为试验材料,以南水北调中线工程总干渠为原型,通过物理模型试验研究得到:输水渠道融冰期加厚冰盖形成初期糙率约为0.029,以供南水北调中线工程冰期输水调度和冰害防治提供参考。试验研究同时表明:水力加厚冰盖底面的最大水流弗劳德数取值0.09是合适的;力学加厚冰盖前缘都是水力加厚类型的,其长度大约与水面宽度相近;力学加厚冰盖形成和发展的过程是这样的一个循环:前缘发展→推挤增厚→前缘发展。     

大顶子山航电枢纽工程施工期冰凌问题分析

本文结合大顶子山航电枢纽工程施工导流方案．对流冰期可能出现的各种不利于施工的危害性冰情现象进行了分析．提出了排冰措施。