基于复杂网络和网络流的河段重要度分析方法及应用

河网水系的连通状况与区域水资源配置、用水安全保障、旱涝灾害防御及水生态健康息息相关。将河网水系的交汇点和河段抽象为由节点和边组成的无向图,以河道断面面积作为边权值来表征相邻节点对的过水能力,采用最大流/最小割计算得到河网源汇节点之间最大过水能力和过水瓶颈河段,对过水瓶颈河段进行基于不同边权值增量的最大流模拟并计算得到最佳边权值增量,同时提出以清淤、疏浚为背景基于过水瓶颈河段出现频次的河段重要度分析方法,并与河网水系自然状态下的基于河段移除法的河段重要度分析进行对比。结果表明,支流因过水能力较小易成为河网排涝的过水瓶颈河段,宜优先增加其断面面积,从而加大河网过水能力,而主干河道对河网的连通性影响较大,应予以重点保护与保留。     

基于APH-EWM的宜兴城区水系连通方案定量评价

随着城市化进程加快，平原河网地区人水争地现象日益严重，水系格局与河网流态遭到破坏，城市地区洪涝灾害与水环境问题愈发突出。为定量分析水系连通效果，优化城市河网水系连通思路，以宜兴新城区为例，基于渐进优化思维设定4组方案；选用MIKE11构建区域水文水质模型，实现方案数值模拟；运用熵值法和层次分析法构建综合评价体系以定量分析方案效果，进而完善区域水系布局。结果表明，相较于现状水系，方案4对水系连通改善效果最佳，增幅9.31%;水系连通应秉持“占补平衡”理念，合理规划，拓宽或新开河道；审慎增设河道水工建筑物；构建水系环状结构。     

杭州南沙平原河网新增取水口取水可靠性研究

为分析杭州南沙平原河网新增龙化取水口取水的可靠性及对其他用水户的影响,根据河网调蓄原理构建了以南沙平原骨干河道为基础的概化河网,利用Mikell建立了水动力学模型.结果表明,现状和规划偏不利取水条件下河网内河道过水能力均能使取水口处河道保持足够的取水水深,取水保证率在90%以上,对附近取水口河道水位影响不大.     

基于DEM的湟水流域河网阈值分析

基于ArcMap10.2,提取了湟水流域在不同集水面积阈值下的河网,采用河网密度法和水系分维法分别确定阈值,提取河网与实际河网作叠加分析,对比得出最佳阈值,判断流域地貌侵蚀发育所处的阶段。结果表明,阈值越大,河网越稀疏;集水面积阈值与河网密度之间存在幂函数关系,采用河网密度二阶导数法、水系分维法计算出的阈值分别为13 000、14 000,河网密度法提取出的河网与实际吻合度更高,两种方法对比验证提高了流域阈值选定的准确度,最后得到湟水流域最佳集水面积阈值为13 000;盒维数计算结果为1.065 5,说明流域地貌正处于侵蚀发育的初始阶段。     

基于改进适度指数法的流域流水网阈值确定研究

针对集水面积阈值为提取河网的关键参数,提出了采用改进的适度指数法确定理想的集水面积阈值,并与常用的河网密度法进行了比较,以多营坪流域为例完成了河网水系提取分析。结果表明,该方法提取的水系与蓝线水系拟合精度较好,优于河网密度法提取的水系。     

过水围堰施工导流联合泄流模型与计算方法

应用施工水力学计算理论建立了过水围堰施工导流联合泄流模型，此模型可进行过水围堰隧洞导流联合泄流能力计算，也可进行隧洞及坝面过水联合泄洪的水力计算，介绍了过水围堰施工导流联合泄流水力计算方法，工程实例分析表明，计算结果正确，计算方法合理。     

平原河网城市雨水系统排水能力及内涝风险评估浅析

以苏州市相城区某圩区为例,采用Mike系列模型建立排水防涝系统耦合模型,同时考虑平原河网地区城市排水防涝特征,将恒定均匀流推理公式法、水量平衡法等传统推理公式法与数学模型法相结合,评估多种情景下的雨水系统排水能力、内涝风险。结果表明,研究区域现阶段排水防涝系统主要问题在于管网排水能力不足导致涝水无法排入河道引起地面积水,排水防涝措施应首先提升管网排水能力,同时也要注意适当提升河网蓄泄能力,使市政排水和水利排涝标准相匹配,最大程度地发挥平原河网区二级排水系统的综合效益。     

不同集水面积阈值确定方法在典型黄土侵蚀地貌区的适用性分析

针对不同集水面积阈值确定方法的适用性问题,结合流域地貌侵蚀发育理论和侵蚀阶段—水系分维数关系判断了理论水系分维数大小,以水系分维数作为评判指标,分析了不同集水面积阈值确定方法的适用性,并以此为基础建立了一套无"蓝线"河网情况下检验集水面积阈值确定方法合理性的完整体系。实例应用结果表明,泾河流域水系结构具有典型的分形特征,其理论水系分维数应在1.4～1.6之间;受黄土地貌软弱岩性的影响,河网密度法及河道分支法在黄土沟壑地貌中具有良好的适用性,能较为细致地反映沟谷河道的准确信息;河源最小误差法及试错法下的水系分维数与理论值存在较大偏差,只适用于地形地貌变化不大的小型流域。     

秦淮河流域河网特征提取

以秦淮河流域为例,阐述了Arc Hydro Tools提取流域河网的步骤和方法,分析了有(无)河网辅助条件下提取数字河网的效果,并探讨了利用Arc Hydro Tools 提取河网水系的特征,提出了基于ArcGIS Hydrology模块直接处理DEM数据的改进方法。结果表明,该方法有效提取了研究区域内的河网特征,与实际流域边界基本吻合。     

基于地形图高程点的流域水系提取精度研究

针对基于地形图高程点生成DEM法提取的模拟河网同实际河网存在着差异甚至错误的问题,分析了TIN数据范围、高程点密度及DEM采样精度三个影响因素对水系提取精度的影响、影响程度大小、原因及修正方法。以深圳坪山河为例,通过设置不同的情景提取模拟河网,并同实际水系进行对比,定性评价各因素的影响、误差来源及修正方法。结果表明,TIN数据范围影响着整体河流的准确性,高程点密度及DEM采样精度影响着局部河流的准确性;TIN数据范围的影响来源于DEM插值高程的异常,可通过裁剪数据边界加以消除;高程点密度和DEM采样精度的影响来源于高程的局部高估,部分高估区域可通过对比不同情景下的模拟河网不一致区域得出,其他部分高估区域则需借助额外的水系信息加以判别。     

平原河网区闸控河段入河排污口水环境影响分析及优化调度方案研究

受闸控影响,平原河网地区闸控河段水体流向不定,入河排污口排水不仅会对下游水体产生影响,也会一定程度地影响闸前乃至上游关联水体的水质.为此,选取苏南地区张家港市走马塘上某新建入河排污口为例,利用一维河网水量水质模型分别模拟拟建入河排污口尾水排放在张家港枢纽立交地涵现状运行工况和优化控制工况下对上游河网地区保护目标的水环境...     

通用河网二维水沙数值模拟

合理的水沙数值模式可为水流运动、河床演变的分析提供依据。基于通用河网二维水流的计算模式,将流域二维河网划分为单一河道、树状河道、环状河道和十字形河道等河网二维基本计算单元,采用二维浅水方程和悬移质输沙基本理论建立节点水位和悬沙控制方程,通过不规则稀疏矩阵的求解获得所有节点上的水位、流速及含沙量,实现全流域的二维水沙耦合计算。通过长江下游澄通河段的验证,在汊道处的计算能很好地体现流场间的相互作用,该模型能满足精度要求。     

MIKE11模型在河道生态修复方案优选中的应用

以横泾街道南片河网为例,基于MIKE11模型建立了水生态数学模型,首先利用水质实测资料进行了参数率定及模型检验,并研究了不同的生态修复措施组合方案下河网水质的改善效果,再结合横泾南片河网现状,选定生态湿地与木桩+自然护岸的联合方案作为优选方案。结果表明,该水生态数学模型能够为农村河道生态修复措施组合方案的优选提供定量化基础。     

基于节点关系的城市供水网络关键区域识别

为提高城市供水系统管理效率、明确供水系统的重点区域,运用图论及布尔矩阵理论,基于供水网络节点关系,提出供水网络分区模型及关键区域识别方法。首先,分析城市供水系统组成,建立供水网络有向拓扑图,以直接关系和可达关系两方面揭示节点关系;然后,分解可达矩阵,划分网络层次,提出城市供水网络分区方法,定义节点依赖水平和驱动水平,测度节点关键性,识别关键区域;最后,结合具体城市供水网络规划进行分析。结果表明,供水网络分区及关键区域与实际情况符合;水源节点的驱动水平最高,顶层节点的依赖水平最大;水源区关键性最高,供水末端区域关键性最低。该方法为城市供水系统安全防护或灾害条件下应急高效救援提供理论指导。     

典型平原河网区突发性水污染预警

针对平原河网区突发性水污染事故的危害性,构建包含事故模拟模型和预警模型的突发性水污染快速预警体系。事故模拟模型由一维水动力水质模型和保守物质水质模型耦合而成,模拟污染物运移变化过程;事故预警模型基于模拟模型输出结果,综合四个预警指标量化污染事故产生的危害性影响。以宜兴河网为例,设置三种不同源强的情景方案,应用所建立的快速预警体系对各方案进行比较分析,结果表明,污染源排放强度与定量指标最大水质超标倍数正相关,与事故响应时间负相关;目标断面与事故源的距离和最大水质超标倍数负相关,与事故响应时间正相关;整体上源强越大或者目标断面距离事故源越近,预警级别越高。研究成果可为平原河网区水污染事故预警提供参考。     

常熟市南部河网原型调水试验与模拟分析

近年来,常熟市南部河网受工业化和人类活动的威胁,水体污染严重。为改善水环境质量,基于常熟市现有的河道输水能力及区域水环境状态,通过望虞河向长江引水,观测主要河道的分流情况。同时根据试验数据,建立符合常熟市南部河网地区的水量水质数学模型,分析不同引水方案对片区水环境的改善效果。结果表明,通过水系结构连通规则,滞水区有所减少,区域内流量分配得到优化,水体循环有所改善。     

马颊河河口入海段清淤方案模拟与优化

马颊河为山东省海河流域的主要排水河道,由于海洋泥沙运动的特性,其入海口处泥沙回流淤积。运用数学模拟手段,建立了马颊河河口二维非恒定流水沙数学模型,并根据实测地形、水文资料进行了水流、泥沙模型验证,根据马颊河河口特点和清淤长度、宽度、深度与回淤率之间的关系,拟定了不同的河道整治方案,并对不同方案的泄量、回淤量进行了模拟分析,选出了最优方案。     

渤海湾滨海平原河网地区降雨径流模拟

渤海湾滨海平原河网地区河道纵横交错,流态多样,降雨径流过程复杂。为准确模拟其降雨径流过程,在水文特征数据矢量化的基础上,将以二维非恒定浅水运动方程为控制方程的二维水动力模型与以河道汇流关系及水文方法为基础的一维河道拟序汇流模型相耦合,建立了适用于平原河网地区的降雨径流模型。经实测数据验证,模型可靠。研究表明,该模型可模拟计算渤海湾滨海平原2015年各时刻各处产流量、水位、流速及其变化过程;计算得出各河道的入水、出水水量及主要河流的入海水量,实现了对平原河网地区的降雨径流模拟。     

基于灵敏度分析法的分布式电源准入功率计算

明确一个系统的分布式电源准入功率,是科学地规划该系统内分布式电源的前提,考虑节点电压约束的分布式电源准人功率计算是目前研究的热点。针对分布式电源接人后可能引起电压越限,基于线性化的节点功率方程,提出采用电压灵敏度分析法计算各个节点的分布式电源准入功率,减少了计算量。通过对IEEE33节点配电系统的仿真分析,验证了该方法的可行性和正确性。同时提出了系统准人功率薄弱节点的概念,并分析了这种节点的一些基本性质。并利用该方法分析不同负荷水平、分布式电源接入位置及功率因数对准入功率的影响,为规划配电网内的分布式电源提供参考。