天然分汊河流的平面二维数值模拟

利用边界拟合坐标变换系统下的计算区域分解－组合处理技术、支流耦合迭代计算方法、支流迭合对接型坐标变换网格与非对接型流网正交坐标系统等新思想建立了适应很复杂河道情况与水力条件的平面二维天然分汉河流的流场与浓度场的数学模型．并通过计算实例验证了模型在工程中应用的可靠性与有效性．     

新沭河—蔷薇河洪水调度模型研究

根据连云港地区河流分布及洪水特点，合理确定该地区的防洪调度原则，建立了考虑降雨汇流过程与潮汐顶托作用下的洪水演进模型，与实测资料比较证实了本模型的可靠性，可为该地区防洪调度提供依据。     

河网非恒定流数值模拟的研究进展

本文对河网非恒定流数值模拟近三十年的发展作了一次全面的回顾，对每种方法的基本思想和解决问题的途径作了一个简要介绍。概括了各种解法之间的相互关系和各自的优缺点，同时指出了这类问题有待进一步研究和发展的新方向。     

一二维联解溃坝洪水数学模型应用研究

在前人研究成果的基础上,建立了一个包括上游库区洪水演进、溃坝过程和下游淹没影响区洪水演进的溃坝数学模型,并采用经验公式和实验结果分别对溃口流量和二维渍坝洪水传播进行了验证。利用所建模型对某水库溃坝洪水演进过程进行了模拟,结论表明所建溃坝洪水模型能较好的模拟洪水从库尾向坝址的传播以及溃坝洪水在下游淹没影响区的演进过程,可以用于实际工程计算。     

一维非恒定流模型在黄河水量调度中的应用

随着黄河下游工农业生产的不断发展以及人民群众生活水平的提高，黄河水资源供需矛盾越来越突出。确保黄河不断流必然而临着越来越大的压力，提高水量调度的快速反映能力势存必行，因而提出了一维河网非恒定流数值计算模型在黄河下游枯水演进中的数学基础、实现方法和在此基础上建立的枯季水量调度软件的应用，通过对1985、1988年利津水文站流量的拟合结果比较可以看出，利用一维河网非恒定流模型建立的黄河下游枯水演进系统的实际应用效果是令人满意的。     

渭河下游一维洪水演进数学模型研究

通过对河道一维水沙运动基本方程的差分求解和对渭河下游水沙运动相关问题的分析处理,建立了渭河下游一维洪水演进数学模型,基本解决了直接应用实测断面成果进行计算的断面修正、特征要素计算问题;基本解决了计算结果的合理性和小流量计算的稳定性问题;提出了进行作业预报的实时洪水演算方案。同时指出,特殊断面的修正处理、落水过程水沙资料的预估、下边界水位流量关系的拟定等都会对模型的正常演算、成果的合理性及精度产生重要影响;水流挟沙力公式、悬沙计算、河床冲淤模式、滩槽床沙级配计算等还有待进一步完善。     

一维不恒定流与卡尔曼滤波耦合的河道实时洪水预报模型

对一维不恒定流方程组进行简化，导出扩散波的一维不恒定流方程，用有限差分对其进行离散化。考虑实时洪水预报的特点，上边界拟采用人流已知，下边界对于自然河段拟采用水位流量关系，对有闸、坝控制的拟采用相应的出流计算公式。对离散化的方程和边界条件进行线性化，得到系统方程。由于实际河道中实测变量的个数总少于待求变量的个数，为此，根据滤波方面的理论提出了一维不恒定流与卡尔曼滤波耦合的半自适应滤波模型。在该模型中量测误差系列的协方差矩阵可以通过信息更新系列实时地估计出来，只有模型误差系列的协方差矩阵需要预先给出。最后用实例对模型进行了检验并与其他方法进行了比较。     

闸坝调度对污染河流水质影响的实验研究

为了分析不同闸坝调度方式下污染河流水质时空变化规律,探索闸坝调度对污染河流水质水量的作用机理,本文在对槐店闸多次实地调查和水质监测的基础上,设计了一套不同闸坝调度影响河流水质的实验方案,并进行了现场实验,研究了槐店闸现状调度、闸门开度减小、闸门开度增大三种调度方式下的水体和底泥污染物变化规律。结果表明:闸坝对污染河流水质的影响作用呈现出复杂的非线性关系;闸坝调度对河流水质有一定影响,其影响大小与闸门开度有关。本文的研究工作为构建闸坝作用下河流水质模型、分析闸坝作用规律、实施闸坝科学调度奠定了实验基础。     

非恒定流计算在设计洪水中的应用

针对工程设计洪水分析中遇到的问题和实际需要,采用分区设计暴雨推求分区设计洪水与一维非恒定流河道洪流演进计算相结合的方法推求设计洪水,经检验可以更真实地反映流域内各种人类活动,包括各种水库、防洪堤工程等对流域水文情势的影响。该方法已在工程设计实践中得到应用。     

闽江下游河道洪水运动的数值模拟

闽江下游河道大部分是感湖河道,本文根据圣维南方程,应用 Preismann 隐式差分,以子结构方法建立了闽江下游河道洪水演算的不恒定流模型,应用实测资料进行了验证计算。最后对闽江下游河道洪水进行了数值模拟。     

杜家台分蓄洪区洪水调度数值模拟及分洪效果研究

充分论证并科学调度分蓄洪区是预防、减轻洪涝灾害并达到综合效益最大化的有效途径之一.本文针对杜家台分蓄洪区自身的工程特点以及与汉江及长江的相对位置关系,特别考虑了长江对汉江的顶托作用,以研究杜家台分蓄洪区的分洪效果为目标,建立了一维河网数学模型,模拟杜家台分蓄洪区洪道、汉江干流仙桃到河口以及长江干流螺山到汉口河段的洪水演进情况.以1984年9月29日- 10月5日汉江洪水过程为例,本文在模型得到充分验证的基础上,模拟了杜家台不同的分洪方案所产生的综合防洪效益,包括汉江水位的降低效果、对杜家台分蓄洪区内民垸的影响以及对长江螺汉河段水位的影响.研究成果能为杜家台分蓄洪区以及类似工程的调度提供技术支持.     

Real-time flood forecasting of Huai River with flood diversion and retarding areas

A combination of the rainfall-runoff module of the Xin’anjiang model, the Muskingum routing method, the water stage simulating hydrologic method, the diffusion wave nonlinear water stage method, and the real-time error correction method is applied to the real-time flood forecasting and regulation of the Huai River with flood diversion and retarding areas. The Xin’anjiang model is used to forecast the flood discharge hydrograph of the upstream and tributary. The flood routing of the main channel and flood diversion areas is based on the Muskingum method. The water stage of the downstream boundary condition is calculated with the water stage simulating hydrologic method and the water stages of each cross section are calculated from downstream to upstream with the diffusion wave nonlinear water stage method. The input flood discharge hydrograph from the main channel to the flood diversion area is estimated with the fixed split ratio of the main channel discharge. The flood flow inside the flood retarding area is calculated as a reservoir with the water balance method. The faded-memory forgetting factor least square of error series is used as the real-time error correction method for forecasting discharge and water stage. As an example, the combined models were applied to flood forecasting and regulation of the upper reaches of the Huai River above Lutaizi during the 2007 flood season. The forecast achieves a high accuracy and the results show that the combined models provide a scientific way of flood forecasting and regulation for a complex watershed with flood diversion and retarding areas.     

杜家台分蓄洪区洪水调度模式探讨

杜家台分蓄洪区上接汉江、下通长江，存在着可利用行洪道分流汉江洪水出长江的可能性。尤其是汉江发生秋汛，而此时长江已处于汛末，汉口站水位偏低，可以采用行洪道分流汉江洪水出长江。     

引水流量对引水渠道中水内冰演变影响的数值模拟

水电站引水渠道中的冰害会影响水电站的安全运行,危害当地人民的人身安全。为开展引水渠道中水内冰演变的研究,建立了三维非稳态欧拉两相流模型,动量方程考虑了相间曳力、升力、虚拟质量力,热量传递方程中考虑了冰水之间的热量传递以及太阳辐射、有效辐射、蒸发热损失、水面对流热损失等。模拟分析了不同引水流量下温度及冰体积分数的沿程分布,结果表明：冰温沿程逐渐升高;水温沿程先降低后升高、沿程出现最低点。冰体积分数沿程存在突变点,且突变点在水温最低点附近。随着引水流量减小,产冰起始位置向渠道上游移动,但最终的产冰量和冰体积分数逐渐减小。通过与黄河上游河道中水内冰演变计算结果对比,验证了模型的可靠性。     

福州市雨洪模拟

为把握城市洪涝风险的演变趋向,建立了可用于模拟福州城区雨洪产消过程的水力学模型。模型中平面水流的特性按二维非恒定流求解,小尺度河道水流的特性则按一维非恒定流求解。应用近年来重创福州的2次台风暴雨洪水的实测资料对模型进行调试和验证,结果表明模型具有良好的计算精度。模型可提供福州市洪水风险分析所需的洪水峰现时间、淹没范围、淹没水深、淹没历时等时空分布信息,为开展城市洪涝风险分析与评估、科学制定防汛应急预案、合理调度防洪工程体系提供先进有效的技术手段。     

施工导流超标洪水风险率估计的水文模拟方法

利用系统辨识技术，根据实测日径流系列建立了日径流过程的随机模拟模型. 由该模型模拟出多组导流工程服务年限中的日径流过程，经统计得出各种风险率下的设计流量与超标洪水发生次数的关系， 从而把风险率、施工年限、设计流量和超标洪水发生次数紧密联系起来， 为合理选择导流设计流量提供了依据。     

坝体度汛及导流泄水建筑物洪水标准研究与探讨

为了进一步研究大坝度汛及导流泄水建筑物设计洪水标准问题,在收集我国已建与在建大型梯级水利枢纽大坝度汛标准及导流泄水建筑物导流设计标准和实际运用情况的基础上,研究分析了影响大坝度汛标准及导流泄水建筑物导流标准选取的因素,提出了合理选取的依据与原则。同时,结合现行规范使用中存在的问题,对大坝度汛及导流泄水建筑物标准若干问题进行分析探讨,提出相应的规范编制建议。     

分蓄洪区数学模型中边界处理的改进

针对分蓄洪区水流数值计算中的复杂边界问题,在传统笛卡尔坐标方法的基础上改用斜角笛卡尔方法.该方法能更好地贴近实际水边线,又能保留传统笛卡尔方法的优点.运用改进的分蓄洪区平面二维水流数学模型计算了湖北省白谭湖分蓄洪区洪水演进的情况.     

河道与蓄滞洪区联合防洪数值模拟研究进展

基于目前河道与蓄滞洪区联合防洪过程中存在的问题,本文通过对河道与蓄滞洪区联合防洪过程中洪水演进数值模拟的一维模型、耦合模型、全二维模型的优缺点和适用性进行系统化的分析,揭示了未来防洪数值模拟的发展方向。研究结果可为洪水风险图绘制、洪水预警预报提供重要依据,对防洪减灾决策具有重要指导意义。