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。     

湘江下游流域-河网-枢纽的水文水动力模拟北大核心CSCD

应用自主开发的集成模型搭建了考虑长沙航电枢纽高频调度的湘江下游流域-河网系统水文水动力计算系统,采用区域2016—2021年80余站高频监测(1次/5~60 min)、30 m精度土地利用和详细河道水下地形等数据对模型进行配置、检验和验证,对比计算有、无枢纽调度下的河网水动力和淹没差异。结果表明:水位流量计算值与高频实测值吻合优良,在湘潭、朗梨等站的纳什系数大于0.91;调度造成回水区枯水期水位抬升和流速降低,改变了河网水位和流量小尺度波动节律,在浏阳河等支流下游局部时段出现反向流动;计算出了1%、50%、99%等来流频率下河网水位和流速分布,调度增加了上游干支流回水区心滩、边滩的平、枯季淹没频率。本研究为科学评估枢纽高频调度对上下游河网水动力影响提供依据。     

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。     

鄱阳湖水位时空演变驱动因子研究

近年来,鄱阳湖水位发生了一定程度的变化,威胁到湖泊湿地生态安全。本文首先采用Mann-Kendall法分析1990—2016年鄱阳湖湖区水位变化特征。然后构建BP神经网络模型模拟湖区水位,并通过情境分析研究长江干流流量、鄱阳湖子流域入湖流量以及地形对湖区水位变化贡献率的时空特征。从时间特征上看,长江干流流量是各站7—10月月平均水位下降的主要驱动因子,地形是鄱阳湖枯水期水位下降的主要驱动因子;从空间特征上看,长江干流流量对各站7—11月月均水位的拉低效应表现为星子站>都昌站>棠荫站>康山站,地形对各站月均水位拉低效应总体表现为都昌站>星子站>棠荫站>康山站,地形变化是造成都昌站水位变幅最大的主要原因。     

水沙条件与侵蚀基准面对河流水位的叠加效应——以渭河下游为例

为探究水沙条件与侵蚀基准面共同影响下的河道水位变化特征与机理,采用极值水位-极值流量和同流量下水位分析方法,研究了近70年来渭河下游的水位变化及其成因。根据三门峡水库三个运行模式,将水位时间序列(1950—2017)划分为4个阶段,即P1(1950—1959)、P2(1960—1973)、P3(1974—2002)和P4(2003—2017)。华县水位总体为上升趋势;咸阳水位在P1和P2阶段波动,P3和P4阶段则持续下降。侵蚀基准面抬高导致渭河下游河道大幅淤积,这是华县水位抬高的主要原因;咸阳水文站受侵蚀基准面影响较小,上游来沙大幅减少导致河床冲刷,加之近期河道综合整治,促使了其水位下降。渭河下游水位在未来可能延续下降趋势。研究成果对渭河下游及类似河流管理具有重要理论与实践意义。     

特约文章：三峡水库下游河床冲刷与水位变化

为探析三峡水库下游河床冲淤与水沙输移之间的关系以及河床冲淤对洪枯水位的影响,采用三峡水库运用前后长江中下游水文泥沙和河道地形资料,分析归纳了主要水文站水沙变化、沿程河道冲淤分布和洪枯水位变化特征。研究表明：冲刷集中于枯水河槽既与洪水频次减少、中等流量持续时间加长有关,也与中等流量下河道冲刷率大、洪水流量下河道冲刷率小的特点有关;主冲刷带自上而下推移,目前仍位于荆江河段;粗沙（d > 0.125 mm）的年均输移量至监利基本可恢复至蓄水前的多年均值,城陵矶以下长河段冲刷主要是细颗粒冲刷导致;河道冲刷导致中枯水位明显下降,并在城陵矶以上沙质河段呈现加速下降趋势,但当流量大于平滩流量附近的临界值时,高水位变化不大,初步预估这种变化特点将在较长时期内保持。     

三峡水库动库容特征及其在防洪调度上的应用:2.动态汛限水位调度方法

根据水库水动力特性分析和数值模拟研究,三峡水库表现出河道型水库所具有的动库容特性,水库水面线不呈水平,坝前水位变化与库容变化不同步,按照静库容曲线计算出的水库蓄泄水量偏差可达50%以上。研究还发现,相对于水库巨大的库容变化的"惯性",坝前水位随水库下泄流量的变化比较快,通过水库的蓄放水调度可以很容易地控制坝前水位的变化,三峡水库汛期调度具有较大的灵敏性。这个特征对于三峡水库的防洪和兴利调度具有重要的价值。     

三峡水库动库容特征及其在防洪调度上的应用:1.库水位调度控制的灵敏性

根据水库水动力特性分析和数值模拟研究,三峡水库表现出河道型水库所具有的动库容特性,水库水面线不呈水平,坝前水位变化与库容变化不同步,按照静库容曲线计算出的水库蓄泄水量偏差可达50%以上。研究还发现,相对于水库巨大的库容变化的"惯性",坝前水位随水库下泄流量的变化比较快,通过水库的蓄放水调度可以很容易地控制坝前水位的变化,三峡水库汛期调度具有较大的灵敏性。这个特征对于三峡水库的防洪和兴利调度具有重要的价值。     

基于变化范围法的汉江中游水文情势变化规律分析

河流水情对河流生态系统起着决定性作用,以河流的变化范围法(Range of Variability Approach,RVA)来分析建坝对河流水文情势的影响,这对保护河道生物群和河流生态的完整性十分必要。应用变化范围法评估汉江中游襄阳站和宜城站1952—2013年的水文情势变化,以突变年1974年为界分析水文指标变化偏差率和水文改变度,使用流量的等级、频率、历时、发生的时间分布和变化率这5组水文指标进行分析评价,量化了汉江中游水文变化的程度。研究表明,由于丹江口大坝蓄水,引起襄阳和宜城站点的水位普遍降低,襄阳站的水位整体为高变化度,宜城站的水位整体为中变化度。分析结果可为汉江下游水文情势评价提供参考,为水资源管理提供技术支撑。     

系统仿真技术在河道非恒定流研究中的应用

应用混合编程及可视化技术,将一维非恒定流运动的数学模型与系统仿真技术相结合,开发系统仿真计算平台,并将其应用到观音岩水电站下游河道非恒定流的仿真计算研究中,得到了在不同日发电流量条件下各取水口处的水位、流量变化过程。仿真计算结果表明,观音岩水电站下游河道现状地形条件下,水流下泄基流为439m3/s时,河道下游各取水口都能取到水,但每小时的水位最大变幅值均较大,部分取水口的取水将受到影响。工程实例应用表明,建成的仿真平台基本功能齐全,操作简易,运行快捷,适用于河道非恒定流数值计算研究。     

广西电网水火电互济调度效能分析研究

结合广西电网水火混合运行主要特点,从不同时期节能发电调度常用优化策略展开分析,探讨在“水电优化,水火互济,丰枯轮调,能耗排序”调度主策略下水电联合优化、水火优化互补及能耗排序等主要发电运行方式下的效能指标,重点以提高水能利用效率、吸纳汛期低谷水电、提高火电发电效率和降低煤耗为最终目的,提出了实用的6大主要分项效能指标及统计方法,对科学合理评价广西电网节能发电调度主要成效有重要现实意义.并结合不同丰枯来水及供需变化等情况对这些主要效能指标的相互关系及影响进行了分析.     

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。     

鄱阳湖枯水期水位变化及其影响因素量化分析

湖泊湿地在维系生物多样性、陆地表层物流平衡与生态平衡等方面有着不可替代的作用。鄱阳湖是长江中下游重要的水源地和调洪场所,独特的水文条件创造了湖区丰富的生境和生物多样性。自三峡水库运行以来,鄱阳湖水位变化显著,枯水期提前且持续时间延长,10月份水位异常偏低,严重影响了越冬候鸟的栖息地。本文采用模糊划分聚类模型,围绕天然径流变化、三峡水库汛末蓄水、地形变化对鄱阳湖枯水期10月份水位变化的影响展开研究,并量化各因素的影响大小。结果表明,湖区及长江干流径流减少是造成鄱阳湖10月水位降低的主要原因,三峡水库汛末蓄水则进一步加快了鄱阳湖水位的消落,研究成果可为鄱阳湖管理及改善枯水期湖区生态环境提供依据。     

城市内涝风险区划集成模型及其敏感性研究

城市内涝风险区划图对内涝风险预警与防灾减灾具有重要意义.以海口市海甸岛为例,基于PCSWMM软件构建城市管网-地表径流耦合模拟的一二维水文水动力模型,采用情景模拟计算最大水深、淹没时间和最大流速等洪涝特征指标,耦合高程、坡度、坡向、距河网距离、排水管道长度、建筑物面积构建风险指标体系.分别采用TOPSIS和模糊C聚类统...     

四口河系平原水库防洪与水资源调控模拟

根据四口河系部分河道洪季过流枯季断流的特点和洪枯水调控要求,提出了基于干湿河床交替和大中小水转换的平原水库调控模式,并将其嵌入四口河网水沙模型中,形成四口河系洪枯水调控模型。以大湖口河建平原水库洪季行洪枯季蓄水的调度过程为例,模拟计算结果表明,模型对四口河系部分河道洪季过流枯季断流及闸坝洪枯水调度模式处理合适,洪枯水调度模式衔接转换合理,得到了不同典型洪水下大湖口河平原水库增蓄水量0.63～0.79亿m3,较好地改善了枯季河道两岸用水状况。     

三峡水库汛期中小洪水调度对支流水华的影响

为研究三峡水库汛期中小洪水调度对典型支流水华的影响,以香溪河为例,选取2010—2019年水库调度过程中各环境因子参数进行分析.结果表明:汛期香溪河库湾水温适宜,光照、营养盐含量充足,利于藻类水华暴发,而利用洪水调度来防范支流水华仍是目前最直接有效的方法.三峡水库进行洪水调度时,改变了香溪河库湾的水动力和水环境条件,混...     

不等宽河道型水库动防洪库容近似计算方法

河道型水库由于回水曲线相当部分处于明显高于坝前水位的位置,防洪库容不能完全采用根据地形资料确定的静库容方法计算,应按照考虑基于入库流量的动库容法进行。本文在已有等宽河道防洪库容研究工作基础上,将不等宽河道划分为多个近似等宽子河道,采用恒定非均匀流理论推导了不等宽河道各子河段回水曲线方程和防洪库容近似表达式。通过计算给出了各子河段动静防洪库容关系曲线,然后讨论了动防洪库容计算步骤,最后给出了与数学模型计算的实例比较。结果表明,本文提出的动防洪库容计算方法与采用数学模型的计算结果基本吻合。近似计算方法对于可行性研究阶段或是中小型水库动防洪库容的初步确定具有参考意义。     

长江上游大型水库运行对长江上游水文过程的影响

2000年后,长江上游大型水库建设进入快速发展阶段,本文分析了长江上游60多座大型水库调节下上游主要水系出口控制水文站的径流变化过程.通过长年径流系列分析,大型水库群的调节使主要水文站汛期径流略有减少,而非汛期水量有明显增加,且径流过程比较平稳,有利于流域水资源的利用.由于水库群汛前预泄,流域5月份径流增加到汛期水平;汛后水库群蓄水,下泄径流减少到枯季水平,从而使汛期提前到来,又提前结束,汛期向前平移了一个月,显著的改变了天然径流的时空分布,将给中下游防洪形势带来新变化.根据上游水库群不同建设水平,分析了三峡枢纽的调度响应.认为在保障长江上游大型水库汛后蓄水保证率的前提下,上游水库的进一步建设有利于三峡枢纽的兴利效益.     

1960-2020广东汛期降水的时空变异性分析北大核心CSCD

城市内涝等灾害会给人民生命财产和社会经济造成巨大损失,而其主要驱动因子为降水,因此科学、全面认识降水量的分布规律及发展趋势对城市防洪减灾至关重要。本文采用广东26个站点1960—2020的月降水数据,基于空间插值、Mann-Kendall检验、滑动t检验和小波分析等方法,对广东汛期降水的空间变异性、趋势性、突变点与周期性进行分析。研究表明广东按站点月降水量的峰值特征可分为四个降水类型区,各月之间、沿海与内陆降水量年际变化不同步,并阐明了前、后汛期降水高值中心与低值区的空间转移过程。按沿海/内陆-前/后汛期分组分析,对各组降水年际变化判定了趋势和显著性突变点,并识别了各个最强周期尺度下的主周期。