平原河网水力计算及闸群防洪体系优化调度

根据平原河网水文、水力特性及闸群工作特点,应用系统论分析理论和方法,构建了基于一维非恒定流水力计算的多闸多时段联合防洪的闸群防洪体系优化调度模型.模型采用动态规划前向递推方法求解,得到了满足约束要求的闸群最优运行策略,实现了洪水期内河网容量的有效分配和防洪目标的最优.以宁波市北仓区为实例进行的研究结果表明,该优化模型是合理的、可行的,可为区域防洪调度和防洪决策提供技术支撑.     

扬州市中心城区河网闸泵联合调度优化研究与应用

建立扬州市中心城区河网水动力-水环境模型,模拟换水条件下河网水流运动,根据实测资料并结合模型演算,得出在生态流速控制阈值范围内的适宜年引水量阈值、逐月月引水流量阈值和区域水网的换水周期;针对水功能区水质改善和生态需水满足度提升,优化研究现有闸泵联合调度方式,提出闸泵运行精准调度方案和调控效益分析成果,为区域生态需水保障和水资源配置调度提供可靠的依据。     

基于汊点水位预测校正的闸控河网水动力模拟

为弥补汊点水位预测校正法在含闸(泵)河段水力要素模拟中的不足,针对平原河网常见的平底水闸,提出利用闸门水流连续条件,联立闸门过流方程与河道追赶方程以求解含闸河段各水力要素的计算方法,并具体给出堰流、孔流等不同流态的判别方式及其处理方法。通过将联立方程组转化为关于闸上下游水力要素的一元函数方程,推导得到适用牛顿迭代法的不同流态函数系数公式,相关方法可与汊点水位预测校正法求解耦合。经浙江省温黄平原河网实例验证,该方法对内河闸站、排海口门闸站等多类型、复杂调度闸站均可适用,计算水位过程与实测过程拟合良好,并显示具有较高的计算效率和稳定性,可为平原闸站规划、闸群联合优化调度等研究奠定基础。     

湖泊-河网耦合水动力水质模型研究

根据太湖地区水系复杂、湖泊众多、河道水流方向复杂多变且受到人为干扰的特征,基于一维河网水质模型,二维湖泊水质模型,采用有限控制体积法获得离散的水动力学和水质模型控制方程,通过河网与湖泊连接断面上河流的流量、水位、水质与湖泊的流速、水位和水质耦合求解,解决了河网湖泊水质模型的耦合,并将闸站控制对河流湖泊水动力水质影响过程进行了时间空间的线性化处理,以边界条件方式将闸站控制带入模型代数方程中进行统一求解,建立了适合于太湖流域的湖泊河网耦合水动力水质模型.采用太湖典型流域河网区2007年实测水文水质资料对耦合模型进行率定和验证.结果表明,模型计算值与实测资料吻合较好.该模型适用于复杂湖泊-河网区的水动力和水质变化的模拟和研究.     

巢湖闸下河网洪水演进及闸门调度数值模拟

以巢湖2020年汛期超历史洪水为例,建立了多闸联合调度的裕溪河-牛屯河河网一维非恒定流模型,用于模拟分析巢湖洪水外排过程及闸门调度对裕溪闸-牛屯河环形河网的影响。以实测资料对该模型进行了验证,结果表明：（1）模型能够可靠预测巢湖闸下环形河网水动力过程,并能预测闸门启闭影响下的河网水量动态分配情况。（2）铜城闸作为关键节点闸门,其开启分洪可以增泄巢湖洪水,但同时也降低了通过裕溪闸的泄流量,巢湖闸增泄量约占铜城闸泄量的1/3～1/2。（3）过度利用铜城闸分洪会造成裕溪闸泄洪能力发挥不足,从而会增大牛屯河的防洪压力。2020年洪水期间,得益于适时适度地开启铜城闸进行分洪,增泄了4亿m3水量,相当于巢湖水位平均下降约0.46 m。因此,在实际操作中应合理运用铜城闸的防洪减灾功能。     

一维河网非恒定流数值计算研究及其应用

一维河网非恒定流数值计算是水利和航运部门一项重要的工作,在河道工程设计、防洪工程规划等方面均有重要的实际应用价值。目前提出的方程解法有基于双向扫描法的河网水模拟方法、稳定方程组稀疏矩阵解法以及河网模型三级联合解法等,在上述各种方法中三级联合解法最为流行和成熟。将此计算方法用于城市河网的数值计算,对城市的防洪建设以及闸、堰的调度具有积极的指导作用。     

MIKE11软件在杭州市区河道配水管理中的应用

以杭州市区钱塘江以北平原河网为对象,采用MIKE11软件,建立河网配水水动力学模型,利用2009年10月杭州市区西部四河四港的实测水位流量数据,对模型进行验证,结果:模型值与实测值基本相符,说明MIKE11软件适用于平原河网水力计算。利用该河网水动力学模型,开展城西河网的配水情况专题研究,指导配水闸站运行调度,实践证明:效果好,实现了最优化配水调度。     

基于水系联通的珠三角典型联围闸泵群调度方案研究

为实现三角洲河网闸泵群优化调度,保障河网区水系连通、改善河网水环境,以中顺大围为例,基于闸泵影响下的河网水系1D-3D水量-水质耦合模型,研究对比了水闸全开、独立引排水、单向流3种闸泵群调度模式。结果表明,单向流调度模式下水环境改善效果明显优于另外2种调度模式。在单向流调度模式的基础上,进行兼顾外江压咸与区域水环境改善的闸泵调度研究,得出在满足外江压咸期生态流量的条件下中顺大围的水环境改善调度方案。研究方法和成果用于制定闸泵群联合调度方案,并为区域水系规划和建设提供依据。     

黄河河口平原多闸坝河道水流数学模型

针对黄河下游河口平原区河流的特点,在充分考虑多闸坝及潮汐作用的影响下,采用MIKE11软件构建多闸坝河道水动力模型,同时利用实测资料进行参数率定及模型检验。结果表明:广利河河网下游水位变化趋势受上游来水流量的变化趋势影响较大,水流状况受人工调控明显;大部分典型断面的模拟结果较好,所确定的参数基本可以反映河道及流域特征。模型可以为下一步进行水量水质耦合模拟及河网库群与闸坝调度方案研究提供较为准确的水动力条件。     

水闸联合调度下河网水动力过程数值模拟研究

在河网地区,为控制河道水体循环、改善河流水环境质量,需要越来越多的利用水闸联合调控技术。但利用数学模型精确模拟水闸控制对水动力过程影响的技术尚不成熟。利用面向对象思想和三级联解法并结合MPI和OpenMP并行编程技术,开发了潮汐河网水动力模型TRNM（Tidal River Network Model）。将该模型用于珠江三角洲市桥河网,利用实测水文资料对模型进行率定后,模拟了市桥河上雁洲水闸建闸前后不同调度方案对市桥河水动力过程的影响。模拟结果与实测结果吻合良好,并行算法大大提高了模型的计算速度。     

江苏无锡市中心城区河网最高水位分析

对无锡市中心城区运东大包围河网15条骨干河道进行概化,建立了无锡市中心城区河网区一维水动力数学模型,并采用实测水位资料对模型参数进行了率定和验证。根据20年一遇典型降雨条件计算产汇流过程,采用所建立的数学模型,在枢纽泵站抽水、管网自排区、圩区和排水片同时启用时对大包围调度方案进行了研究。河网水位过程计算结果表明,大包围内河道水位西低东高,水面比降较大;中心城区河网中心区水位较高,各泵站前水位较低,部分河道断面过流能力不足;最高水位出现时间一般处于最大降雨量时段的最后10min内;中心城区一维河网模型可以为防汛指挥部门提高中心城区大包围控制工程的运行效率以及防洪排涝联合调度方案优化提供建议和技术支持。     

城区河道优化调度控制系统研究与应用

为解决城区水污染和排涝等问题,提出基于水质模型和改进的SWMM模型,制定城区河网优化调度预案,利用河道泵闸进行调水换水,实现水质改善和城市防汛减灾的方法,并在泰兴城区河道进行应用。实践证明,城区河道泵闸优化调度对水质改善和防洪排涝具有积极作用。     

MIKE11HD模型在下辽河平原河网模拟计算中的应用

利用MIKE11软件对下辽河平原河网的水流进行模拟分析,并利用流域内河网实测流量、水位资料进行验证。结果表明,计算值与实测值吻合较好,具有较好的精度。通过MIKE11软件预测河道水位、流量可为河道规划设计和防洪调度提供决策依据。     

具有闸、堰的一维河网非恒定流数学模型及其在多闸联合调度中的应用

对含有多个闸、堰等水利工程的河网,从闸门运用和河道行洪两方面考虑,采用三级联解法建立一维河网非恒定流数学模型,提出双向迭代内边界控制法对具有闸、堰的特殊河段求解。将这种模型应用于天津市永定新河洪水演进计算,考虑了该河网复杂的水闸控制条件,模型验证的结果和实测资料基本一致,将其应用于多闸联合调度方案的数值模拟,对永定新河下闸位建闸方案的确定和建闸工程的实施具有积极的指导作用。     

Mike11在平原感潮河网区闸泵群联合调度的排涝计算应用

为了合理确定平原感潮河网区闸泵群联合调度下的泵站规模,采用Mike11构建一维河网水动力模型进行排涝计算。结果表明模型计算可合理确定各泵站的设计排水流量,设计洪水位满足区域排涝要求,研究方法可为平原感潮河网区的排涝计算提供借鉴。     

广州市海珠区调水试验水闸控制模拟

河网一维水动力模型利用追赶法进行求解,水闸控制则根据自由出流和淹没出流流态的不同,分别选用不同的处理方式.模型应用于广州市海珠区调水试验中,经率定和验证,模型具有较高的精度.利用所建立的模型,对海珠区调水试验水闸控制进行模拟,从而制定海珠区新滘围河网全年各潮期闸群优化调度方案.通过全区水闸、泵站的集中控制、联合优化调度...     

闸泵系统联合调度的水动力学模型研究及应用

为了实现对河网地区闸泵系统的联合调度模拟,概化了平原河网,对河道中的闸泵根据水力特征进行了内边界处理,利用Saint-Venant方程组建立了平原河网水动力学模型。以连云港市临洪地区为例,根据边界来水情况,进行了平原河网地区涝水、洪水、潮水的闸泵联合调度模拟。     

阳澄淀泖区动态洪水风险图的编制及其管理系统的开发

基于大量的实测和调研资料,建立了能反映阳澄淀泖区现状河网、圩区分布及水工建筑物调度的水动力模型,经率定和验证后能够用于该区域的洪水模拟。基于Web技术、GIS技术和数据库技术,研发了嵌套水动力模型的动态洪水风险图管理系统。针对任意降雨、边界条件、水工建筑物参数及调度参数,系统能快速调用模型进行模拟计算并生成动态洪水风险图。与在线预报数据结合,可实现洪水预报预警,为洪水风险图在防洪减灾、洪水管理、洪水预报等方面提供技术支撑和应用借鉴。     

基于GMS的灌区优化配水调度及辅助决策支持模块建设

灌区优化配水调度及辅助决策支持系统作为智慧灌区平台(以下简称GMS)的功能模块,由模型库、需水量计算子模块、优化配水调度子模块、辅助决策子模块四部分组成。模型库实现了后台计算模型的开发,为各功能模块调用提供依据;需水量计算子模块实现了由作物需水量到地块需水量到渠道应灌溉水量的计算;优化配水调度子模块实现了单闸及多闸联合配水调度方案的生成;辅助决策子模块通过灌溉调度模拟优化配水调度方案,提供灌溉建议。灌区优化配水调度及辅助决策支持系统的开发为灌区管理者决策提供依据,效果显著。     

珠江三角洲大型节制闸对河网水动力调控作用研究

珠江三角洲河网建设有磨碟头、沙口、睦洲、北街、甘竹溪等大型节制闸,是三角洲防洪体系的重要组成部分。利用三角洲一维河网数学模型进行模拟计算,研究各水闸对邻近河网水道水动力的调控作用,得出:各水闸对河网主要水道水动力的调控与维护三角洲泄洪主通道的稳定可起到积极的作用;汛期若能合理调度各水闸,与三角洲堤防、上游水库形成有效的防洪体系,对调配缓解珠江各入海口门的泄洪压力可发挥一定作用。