信江白塔河柏泉站河段干流对支流顶托响应分析

河道的水位流量关系直接影响着水文资料整编的可靠性,合理而准确的水位流量关系可为水文预报和水利管理提供依据,精确的水位流量关系分析对河道水情分析和防洪管理有重要意义。以白塔河柏泉水文站河段为研究对象,借助Mike21软件建立河道水动力模型,模拟河道水流动力学过程,分析洪水顶托影响下站址断面水位流量曲线和干流沿程水面线,并通过情景模拟,剖析支流洪水对干流顶托作用。结果表明：水动力模型的模拟结果与实测值基本一致,相关系数为0.98,纳什效率系数为0.85,精度满足基本要求;河道水动力学模型可较全面分析干支流交汇处的水流变化状况以及干支流洪水过程的耦合响应;支流不同洪水的洪峰和洪量对干流顶托作用明显,而且与干支流洪峰到达时间的同步性关系较大。     

相应水位法在努敏河洪水预报中的应用

相应水位预报是根据天然河道里洪水波运动原理,分析洪水波在运动过程中,洪水波上任一位相的水位自上断面传播到下断面时的相应水位及其传播速度的变化规律,寻求其经验关系,据以进行预报的一种简便方法。文章介绍了呼兰河支流努敏河的流域特性及水文气象特征及相应水位法在努敏河洪水预报中的应用,分析了预报中应注意的问题,从而提高了工作效率和预报精度。     

河道数据对流溪河模型预报中小河流洪水的影响

针对琴江流域构建了中小河流洪水预报流溪河模型,分别从河道断面形状、断面尺寸和河道分级的角度定量评估了河道特征数据对应用流溪河模型开展中小河流洪水预报的影响。结果表明:河道分级越多,模型模拟洪水的洪峰流量峰值越大、次洪径流系数越大、洪峰出现时间越早,模拟的洪水过程效果越好;在构建流溪河模型时,假定河道断面为矩形,采用卫星遥感影像估算河道断面尺寸的方法是可行的,模型模拟的洪水过程精度可以满足实际洪水预报的精度要求;利用改进的流溪河模型进行中小河流洪水预报时,以3级河道构建的模型洪水模拟精度最好,可很好地模拟中小河流洪水过程。     

基于神经网络理论的河道水情预报模型

河道水流运动过程特别是洪水演进过程是一个复杂的非线性动力学过程，鉴于神经网络具有很强的处理大规模复杂非线性动力学系统的能力，本文将神经网络理论用于河道水情预报的研究，以期识别水流运动变化过程与其影响因子之间的复杂非线性关系，为河道水情预报提供了一条新的途径。在此基础上建立了螺山站洪水预报的非线性动力学模型，通过分析研究得出近年来特别是1998年长江中游出现的小流量高水位现象与螺山汉口河段累计淤积有关，并得到螺山站水位变化与河床淤积之间的定量关系。     

相应水位法在水文预报中的应用

相应水位法是目前洪水作业预报中应用较为广泛的一种简便水文预报方法。它根据河道洪水波运动原理,洪水波上同一位相点（如起涨点、洪峰、波谷）通过河段上下断面时表现出的水位,彼此称相应水位,建立相应水位经验关系,由上断面现时水位预报下断面未来时刻水位的河道洪水预报方法。主要通过对牡丹江长汀子水文站与牡丹江水文站建立洪峰水位相关关系,实现对牡丹江水文站洪峰水位的预报,为牡丹江市防汛调度提供及时的水文信息。     

基于SVM的河道洪峰水位校正预报方法

针对平原河网地区河道洪峰水位预报中经验模型可靠性不足的问题,提出一种基于SVM的河道洪峰水位校正预报方法。采用谱系聚类法对历史洪水过程数据按降雨特性分类,选择与预报降雨过程最接近的历史数据训练预报模型;采用PCA对输入数据降维以提取有效特征;基于支持向量回归机建立河道洪峰水位预报模型;采用滚动模式对洪峰水位预报,每小时根据最新水位以及降水信息预报未来洪峰水位,不断提高预报精度。通过对京杭运河拱宸桥站的洪峰水位实例预测验证了该研究方法的有效性。     

河道水位模拟及全耦合洪水演算模型探讨

本文研究了传统的洪水水位计算方法,推导出描述流量水位关系的新方程,并提出一种模拟水位过程的算法,可以作为独立的水位变换器用于河道沿程水位计算,并可构成全耦合的河道洪水演算模型,用于河道非线性水位流量计算和回水河段水文模拟。     

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。     

基于流溪河模型的湘水流域洪水预报方案研究

为了探讨流溪河模型在中小河流洪水预报中的适用性,本文以湘水流域构建了流溪河模型.在研究中,根据河道分级的不同分别构建了基于1级河道、1~2级河道、1~3级河道的流溪河模型,采用1场洪水进行参数优选,以50场洪水进行洪水模拟精度验证.研究结果表明,河道分级对流溪河模型模拟精度有较大影响,基于1~3级河道构建的流溪河模型可以很好地模拟洪水过程;采用1场实测洪水进行参数优选的流溪河模型,在实测资料系列不长的我国中小河流洪水预报中应用具有明显优势;研究建立的模型,模拟效果良好,可用于湘水流域的洪水预报.     

大流域洪水预报与洪水调度管理方法研究

采用水文学与水力学、确定与随机相结合的方法，研究大流域洪水预报与洪水调度管理。确定性模型采用降雨～径流模型的新安江模型和经验预报方案进行流域流量过程预报，一维非恒定流水力学方法进行河道流量与水位以及蓄滞洪预报。随机模型采用线性动态模型进行下断面水位实时预报，最小二乘递推模型进行误差实时校正。以长江支流修水流域为例，采用新安江模型、经验方案进行万家埠与柘林水库入库洪水预报作为水力学计算的上边界条件，采用一维非恒定流水力学方法进行河道洪水流量、水位计算以及分洪计算。该方法为流域的防洪减灾提供了科学的途径。     

广西防汛三维电子沙盘系统建设

广西防汛三维电子沙盘系统利用现代高新信息技术,模拟建设了广西全区及重点河段的三维空间场景,展示流域地形地貌、防洪工程、山洪灾害易发区分布等防汛信息;并在三维场景中实现洪水淹没快速评估、山洪灾害快速定位、山洪灾害影响分析等内容,为广西各级防汛部门的防洪减灾决策提供技术支持。     

汕头港外拦沙堤建设前后榕江河口水体交换能力的数值模拟

为了研究汕头港外拦沙堤建设前后榕江河口水体交换能力,建立了平面二维水动力数学模型以及平面二维对流扩散模型,率定后水动力各要素与实测值吻合较好。运用二维对流扩散模型计算了工程前后洪、枯季情况下的水体半交换时间,结果表明:榕江河口水体交换能力较强,工程前枯季榕江河口的水体半交换时间为373 h,洪季为58 h;拦沙堤建设以后,汕头港出海航道水域的潮差、平均流速均有所减小,水体交换能力稍有减弱,枯季水体半交换时间为376 h,洪季为59 h。工程前后枯、洪两季榕江河口水交换时间分别相差3 h和1 h,说明拦沙堤的建设对榕江河口水体交换能力影响很小。     

深圳湾泥沙淤积预测及其影响研究

深圳湾长期呈现累积性淤积状态。根据深圳湾历史演变规律的分析,建立了深圳湾的平面二维非恒定、不平衡输沙模型,对深圳湾未来50年内的演变趋势进行了预测,提出了淤积量、淤积分布的规律,分析了淤积导致的水动力条件的变化,在此基础上分析了泥沙淤积对深圳湾水系防洪排涝、水环境容量、生态环境和航道水深等方面的影响。     

乌江水上安全预测预警系统研发及应用

航道渠化工程的建设在提升航道通航等级的同时也给船舶航行带来了安全隐患。针对山区内河航道受上游电站无规律下泄非恒定流和流域暴雨汇流等因素导致的下游航道水位骤涨、流速激增、流态复杂等问题,研发了一套水上安全预测预警系统。基于物联网现场实时数据采集和历史水文资料,研究了航道地形和上下游监测站的水文相关关系,并建立了包含水位、流速、流量的水文数学预测模型,实现了准确、及时、有效的水文监测和预测预警。该系统在乌江涪陵段进行了验证和示范应用,结果表明系统监测数据准确、预测结果精度符合要求,对内河水域特别是山区河流的通航管控、防洪度汛和应急处置具有重要意义。     

Mathematical model for flood routing in Jingjiang River and Dongting Lake network

The main stream of the Yangtze River, Dongting Lake, and the river network in the Jingjiang reach of the Yangtze River constitute a complex water system. This paper develops a one-dimensional (1-D) mathematical model for flood routing in the river network of the Jingjiang River and Dongting Lake using the explicit finite volume method. Based on observed data during the flood periods in 1996 and 1998, the model was calibrated and validated, and the results show that the model is effective and has high accuracy. In addition, the one-dimensional mathematical model for the river network and the horizontal two-dimensional (2-D) mathematical model for the Jingjiang flood diversion area were coupled to simulate the flood process in the Jingjiang River, Dongting Lake, and the Jingjiang flood diversion area. The calculated results of the coupled model are consistent with the practical processes. Meanwhile, the results show that the flood diversion has significant effects on the decrease of the peak water level at the Shashi and Chenjiawan hydrological stations near the flood diversion gates, and the effect is more obvious in the downstream than in the upstream.     

溃口近区二维数值模拟与溃坝洪水演进耦合

基于黏土心墙砂石坝的溃决过程,以及溃坝洪水传播和运动的特性,建立黑河金盆水库大坝溃口近区二维数值模型和下游地区溃坝洪水演进耦合数学模型。使用DAMBRK法计算逐渐溃坝,并应用其结果进行后续模拟。采用Abbott-Ionescu六点隐式有限差分格式求解一维模型,采用单元中心的有限体积法求解二维模型方程。采用侧向连接方式,将黑河两岸计算水位点与二维网格单元相连,实现一、二维模型的耦合。采用所建立的二维模型对溃口近区进行计算与模拟,得到计算区域某一时刻的水深及流速分布。应用所建耦合模型对黑河金盆水库万年一遇入库洪水漫顶致溃坝洪水进行数值模拟,得到一维河道内各断面的水位和流量变化过程,以及二维计算区域内不同时刻的水深分布图、流速矢量图和淹没范围变化过程。溃口的形成过程不仅包括漫顶水流的直接作用,同时包括溃口形成过程中两侧漩涡状水流的反冲刷作用。耦合模型可以同时兼顾河道内的水流变化以及河道外计算区域内的洪水演进过程,从而减少由于计算结果偏大或偏小所带来的防洪资源浪费和防洪措施不利等不良影响。     

某重力坝泄洪底孔水力特性的数值模拟研究

为了充分研究泄洪底孔的水力特性,利用FLUENT软件,采用标准 k～ε紊流数值模型和体积分数法（VOF ）自由表面追踪技术,对某重力坝泄洪底孔全程进行了三维数值模拟研究。数值模拟得到了设计和校核洪水位两种工况下,泄洪底孔的沿程水面线、压力以及流速分布等水力特性。数值模拟结果与模型试验数据对比分析显示,二者吻合较好。研究表明数值模拟在实际工程运用中是可行的。     

峡江水利枢纽同江防护区浸没范围分析与预测

为了减少峡江水利枢纽工程修建后的淹没损失,保护同江河两岸1 920 hm2良田和4.26万人口,既使保护区内不被洪水淹没,也不致因库水位升高后引起保护区内地下水位的升高而影响农作物的产量。根据防护区勘测资料和区内水系情况,建立三维渗流模型,分析水库蓄水后防护区内的地下水位,绘制地下水位等高线,按照农作物生长期对地下水位的要求,分析判断浸没的范围。这种方法可对地下水位进行定量分析,与其它方法比较有一定的优越性,可供设计、研究参考。     

洪湖分蓄洪区启用对降低长江水位效果分析

运用一维、二维联算洪水演进模型,对长江干流螺山—汉口河段的洪水演进进行了模拟,分析了洪湖分蓄洪区的启用对该河段水位的影响,同时还模拟了洪湖分蓄洪区的洪水演进过程。计算结果表明,洪湖分蓄洪区的开启,能够有效地降低该河段的洪水位,从而减轻长江干流的防洪压力。计算结果可为洪湖分蓄洪区的合理启用提供科学的依据,为长江防洪调度提供参考。     

三峡水库对长江中游牯牛沙水道的影响分析及航道整治研究

以长江中游典型放宽型浅滩碍航水道—牯牛沙水道为背景,根据实测资料分析了三峡水库对牯牛沙水道水文泥沙特性的影响,研究了牯牛沙边滩宽度及面积与汛后退水期天数的关系。在深入分析牯牛沙水道碍航特性的基础上制定了航道整治方案,采用二维水沙数学模型对牯牛沙水道治理前后的汛后蓄水冲刷过程进行了模拟,分析了整体方案实施后的工程效果。