赣江尾闾河网地形变化对洪季水动力的影响北大核心CSCD

为探明在新水沙条件和人类活动的影响下赣江尾闾河网地形变化与洪季水动力特征变化的关系,以1998—2020年为研究时段,基于1998、2013、2020年河道地形,分别建立一维河网数学模型,复演赣江98特大洪水,研究不同时期地形变化对洪季水动力特征的影响。结果表明:赣江尾闾河网的整体下切使水位流量关系右移,洪期各支洪峰流量整体增加,相同水位下,外洲站来流增幅超过50%。1998—2020年期间,南支地形下切幅度大于其他各支,地形不均匀下切导致尾闾河网节点分流比改变,整体上主支与南支分流增多、中支与北支分流减少。各支流速变化剧烈,主支下游流速增幅超过1 m/s。本研究可为河道整治规划、堤坝防护和灾害预防提供一些技术参考。     

赣江下游水动力数值模拟研究

赣江下游受江湖关系顶托影响,水流运动极为复杂,水位流量关系年际变化显著。通过建立正交曲线坐标系平面二维浅水方程ELADI（Eulerian-Lagrangian alternating direction implicit method）有限差分方法的水动力模型对赣江河流下游进行了水位,流速与东西河分流比验证和连续十年的分流比模拟,分析了水位流量关系和分流比的变化特征。模拟与分析结果表明,模型高效稳定,计算结果与实测资料吻合良好,可用于河流水动力的数值模拟与预测。     

葛洲坝水电站下游水位经验计算方法探索

为指导三峡 — 葛洲坝梯级高效调度运行,充分考虑下游水位与出库流量的不同步现象,根据下游水位的指数消减特征,提出了以出库流量作为输入因子的下游水位经验递推方法。实例表明,采用该方法后,葛洲坝水电站下游水位计算的准确度和精度分别提高了20.8%和36.8%;另外,该方法在小误差出现概率、大误差持续时间、极端误差出现次数等方面的表现均优于尾水位曲线法。     

水库下游冲刷河道最低通航水位确定方法

水库下游河道水位受出库流量及河床冲刷两方面的影响,天然河流设计最低通航水位计算方法不再适用。本文利用水库下游河床的渐进性调整原理,提出通过分析河段水位下降趋势、河床冲刷趋势及数学模型,量化水库下游冲刷河段枯期同流量下水位随蓄水时间变化的方法,在此基础上由河段设计通航流量推求其设计最低通航水位。用此方法推求三峡水库下游沙市-监利站未来某时期设计最低通航水位,对比数模成果及实测成果,结果显示本文提出的方法能较全面的确定枢纽下游冲刷河道的设计最低通航水位,方法适用性强,结果合理。     

长江下游崩岸预警模型水动力指标阈值研究北大核心CSCD

长江下游河道崩岸灾害频发,多指标崩岸预警模型是基于层次分析法建立的岸坡稳定性评价方法。水动力作为关键影响因素,对于其指标阈值的确定缺少理论和系统的研究。本研究基于理论推导、数模计算和统计方法,确定了对应不同风险等级岸坡稳定性的水动力预警指标阈值,具体包括造床流量当量、近岸流速、水位变幅和汊道分流比变化率等指标。其中造床流量当量和水位变幅指标阈值确定考虑了感潮河段潮流参与造床和周期性潮位波动的作用。近岸流速指标引入了河床稳定性计算公式。汊道分流比变化率指标阈值计算区分了主支汊,得出当变化率大于8%时,主汊岸坡处于不稳定状态。研究结果可支撑长江下游多指标崩岸预警模型的建立,并应用于崩岸灾害防治。     

云峰水库调度自动化系统现状分析

云峰水库调度自动化系统由水务管理、水位、雨量、洪水预报、气象信息采集等子系统构成局域网络调度自动化平台。系统计算结果存储在网络服务器中,运行报表输出快捷,通过M IS可及时了解当日水情及历史数据。针对系统现状提出了通过卫星监测获取朝方侧水文水情信息,以及在朝方侧新建20-25个水位(流量)/雨量遥测站的建议。     

汛限水位优化调度对三峡水库泥沙淤积的影响

汛限水位优化调度在进一步充分发挥三峡水库的综合效益的同时必然影响水库淤积发展过程,进而影响航运状况。文中运用一维及二维非恒定流非均匀沙数学模型,计算分析了汛限水位优化调度对三峡水库泥沙淤积及航运的影响,结果表明,采用汛限水位优化调度方案后,三峡水库的淤积发展过程将加快,但是,在三峡水库运行的前100年内,这种淤积差别并不大。优化调度对各个河段淤积的影响程度不同,从绝对量来说,水库下段受优化调度影响最大,一度出现的淤积量差别是最大的;从相对量来说,水库变动回水区下段及常年回水区上段受优化调度的影响要明显大于下段。从变动回水区航运情况看,优化调度对铜锣峡以下河段航运的影响不大,对铜锣峡以上河段,由于受上游水库修建及来水来沙减少造成的冲刷的影响,优化调度的影响也并不明显。     

水库汛限水位动态控制方案优选研究

在分析水库汛限水位动态控制影响因素的基础上,建立了汛限水位动态控制方案优选评价指标体系,应用丹麦DHI公司研发的MIKE水力计算软件建立了水库下游洪灾淹没损失评估模型.最后以大连市碧流河水库为例,分析计算了在抬高汛限水位后水库下游城子坦镇的洪灾淹没风险损失,并结合水库防洪风险、年平均发电量、洪水资源利用率及供水保证率可靠度四项指标,采用可变模糊优选模型对讯限水位动态控制方案进行优选计算,进而确定了水库实时调度过程中汛限水位动态控制的满意决策方案.     

有限长淹没植被对水动力特性影响研究

水流流经二维淹没植被主要阶段可分为:上游调整阶段、初始调整阶段、混合层发展阶段、边界层发展阶段和出流区阶段。当植被长度有限,远小于水流充分发展所需的植被长度时,植被对水动力特性影响的重点区域转移到植被下游。因此有必要对有限长淹没植被对水动力特性的影响进行探讨。本文基于试验数据分析了有限长淹没植被对流速、紊动强度和雷诺应力的影响,利用植被层平均流速发展模型对植被出流流速进行了估算,同时利用剪切层线性发展理论对植被下游流速恢复长度LR进行了分析。结果发现,相同长度时,较密植被对应的流速恢复长度较小,下游雷诺应力和紊动能的最大值较大。最大雷诺应力位置Lm与流速恢复长度LR基本相等。相同密度时,较长植被对应的流速恢复长度较小,下游紊动能和雷诺应力最大值较大。最后,利用有限长淹没植被的水动力学特性研究成果对防护林设计进行了探讨分析。     

基于模糊综合评价方法的内河河网流量分配模型

内河河网水环境改善可通过水体置换实现,对于来流一定的内河河网可通过优化河网的流量分配来实现各河段水体置换。河网流量分配与河网几何特征属性存在着密切的河相关系,当河网流量发生变化,河流自动调整达到平衡后,其纵横剖面形态与流量之间就形成特定的主从变量关系,本文选取河长l、河底比降i、分汊角度а等关键几何特征属性作为流量变化的从变量,引入模糊数学理论及粗糙集理论,运用模糊综合评价法确定不同几何特征属性对河网流量分配的影响权重,用于预测内河河网各河段的流量分配。将该模型应用于福州市内河引水工程水动力环境研究,验证了所建模型的合理性,研究结果对河网配水方案规划或常规运行调度方案比选具有重要的参考价值。     

基于PIV技术的明槽交汇区流场试验研究

明槽交汇水流存在于很多水力系统中,交汇区水流结构十分复杂,对干、支流交汇流场的研究具有重要意义。研究采用能突破空间单点流速测量局限的PIV技术,观测不同汇流比条件下非对称型交汇明槽的三维水流结构,分析交汇区流场的演变规律。试验结果表明,交汇口上游的水面比降随汇流比的增大而减小,交汇口处及下游合流掺混区水面比降随汇流比的增大而增大。交汇口上游各断面垂线时均流速随汇流比的增大而增大,各断面时均流速随汇流比的增加而受到顶托效应的影响越大,交汇口各断面垂线的时均流速随汇流比的减小而减小,分离区随汇流比的减小而增加。PIV技术能良好的观测交汇区水流结构,可应用于明槽交汇区的流场试验研究。     

三峡水库夏季不同支流倒灌特性及其影响分析

为研究三峡库区夏季不同支流库湾倒灌特性及其对水温分层和营养盐分布的作用特性,以及其对水华的影响,于2017年7月对三条不同支流库湾（香溪河、大宁河、小江）的流速、水温、营养盐和叶绿素a等进行了监测。结果表明：夏季三峡库区干流水体主要以中层倒灌潜入支流库湾,均主要为温差异重流,且倒灌潜入深度与厚度主要与支流库湾河口水温分布有关。受干流倒灌的补给作用,三条支流中下游营养盐普遍呈现出“中层>底层>表层”的垂向分布规律,由于上游有磷矿产业,香溪河TP分布情况较其他支流不同,呈现上游至下游逐渐减小的趋势。干、支流间不同的温度差使支流间倒灌异重流的强度存在差异,倒灌异重流将影响支流的水温分层结构,导致支流库湾存在不同水华优势藻种及强度,进而对支流水华产生不同的影响。     

含淹没刚性植被明渠水流特性的试验研究

水生刚性淹没植被大量存在于海洋、河流、水库、湖泊及运河中,对水流结构、河床冲淤、洪水演进及航运造成较大影响。为了准确掌握水生刚性淹没植被对水流的影响,需要对含植被水流问题进行系统的研究。本文利用三维激光多普勒测速仪等仪器对实验室水槽中四种排列（全覆盖平行排列、全覆盖交错排列、半覆盖平行排列、半覆盖交错排列）、四种淹没度下水生刚性淹没植被（用玻璃棒代替）的扰流特性进行了测量,并对实测结果进行了系列分析。试验结果表明,植被的密度、排列方式和淹没度对水面坡降、水头损失、水流流速和紊流强度都有明显的影响。     

跨流域调水与受水区多水源联合供水模拟研究

为充分发挥外调水与本地水资源联合调度的补偿作用,本研究建立了陕西省引汉济渭与黑河引水工程联合供水系统,绘制水资源系统网络结构图,搭建了水量仿真调度模型;对引汉济渭调入水量设定两种配水情景,对黑河引水工程水源设定多种供水次序,组成多种供水方案,进行模拟计算;并定义月供水可靠度,验证模拟供水过程的合理性,优选不同规划水平年的供水方案。研究结果表明:1引汉济渭配水根据城市用水户供水顺序采取依次按需分配的方式较为合理;2 2020年城市综合生活供水保证率达到95%以上,工业企业、生态环境供水保证率均超过了90%;2030年,这三个用水户供水保证率均超过90%;3引汉济渭工程实施后,黑河引水工程水源在满足河道基流和水库灌区需水前提下给城市供水,显著提高了各水库灌区农业灌溉保证率,2020年及2030年各水库灌区供水保证率均超过了75%。     

大宽深比变曲率弯道水动力结构大涡模拟研究

弯曲型河流是自然界常见的河流形态，弯曲引起主流、二次流与湍流紊动相互作用，产生复杂的水动力结构，影响河流演变和物质输运。目前相关数值模拟及试验研究多针对小宽深、常曲率弯道，与天然河流大宽深、变曲率形态存在较大差异，为了揭示与天然河流相近的弯道水流运动特性，本文针对大宽深比正弦派生曲线弯道三维水流运动进行大涡数值（LES）模拟研究，结果表明：零曲率断面中心区域二次流沿河宽方向分布最为均匀，回流区范围最大，在大宽深比弯道中，回流区范围最大可达断面面积的15.5%。大宽深比弯道中部流动受到弯曲边界约束较弱，主流区内顺流向流速分布较小宽深比工况更接近于顺直矩形明渠，大宽深比情况下，主流核心区集中在弯道中线附近0.5 ~ 1倍水深范围，随着宽深比增大，弯顶附近涡量绝对值增大，对下游的影响范围增大。大宽深比弯道中水流紊动能整体水平较低，紊动能等值线分布和顺流向时均流速等值线一样，均受二次流影响，主流区中心紊动能最小，主流和局部回流区间的剪切层紊动能最大。     

基于水文模拟计算山区小水电站减脱水河段生态需水量的水文学方法及静水域生态补水机制

绝大多数山区小型河流水文观测匮乏,无法直接对水文资料进行统计分析,应用水文学方法计算其河流生态需水量。本研究应用二参数月水量平衡模型,还原广东省博罗县小金河1981-2010年天然月径流过程,然后采用几种常用的水文学方法计算其最小生态需水流量,从而为无资料(或资料匮乏)地区应用水文学方法进行河道生态需水研究提供一种思路。综合考虑山区小型河道水生生物生命周期的特征、生境条件和小水电站的发电效益,提出了基于水量而非流量的"静水域生态补水机制",以维持小水电站减脱水河段的最小生态需水量。作为河流生态流量的一种替代,小水电站减脱水河段的"静水域生态补水机制",可以兼顾河流生态系统的健康和水资源优化综合利用。     

梯级水电站联合调度AGC的研究

以宝兴河梯级开发为背景,基于梯级水电站联合调度AGC系统,阐述了如何根据机组水头、区间流量、生态流量变化实现梯级水电站联合调度AGC,并提出了相应的计算机监控系统的程序设计方案。开展了厂站、集控、省调三方联调试验,提高了水能利用效率。     

龙羊峡、刘家峡水库联合调度分析

进入九十年代后,龙、刘梯级水库连续遇到枯不和特枯水年,西北电网新机投产少,而负荷增长速度快,加之当时网内八座大中型水电厂同步来水偏枯,西北电网限电严重,西北各省区工农业生产受到不同程度的影响。龙库由于受综合利用要求约束,被迫降低运行水位。文章着重分析了刘库改善水库运行方式合理安排检修,增加二季度发电量,提高凌前库水位,增加水头,降低水耗,妥善安排洮河重流排沙,达到抬高水头,多发电的目的。刘家峡水电     

基于精确河道地形的溢流坝泄流三维数值模拟

论文提出了包括实际工程精确河道地形的溢流坝泄流计算流体力学(CFD)三维数值模拟的方法。利用CATIA模型设计平台建立了湖北省喻家河水库工程三维模型,成功实现了实际工程精确河道地形与水工建筑物实体的融合,模型真实反映了实际工程的空间布置情况。采用紊流二方程中的RNG k-e模型进行数值模拟计算,用VOF方法进行自由表面的追踪,在1669 m~3/s、1199 m~3/s、728 m~3/s流量下,对溢流坝泄流时的水流流速、流态、时均压力进行了数值模拟。经过与物理模型试验对比分析,证明数值模拟结果与试验值吻合较好,从而验证了数值模型的可靠性。该研究成果为解决复杂水利工程的三维建模及相关数值模拟提供了新的方法,具有一定的参考价值和良好的应用前景。