一维河网嵌套二维洪水演进数学模型应用研究

建立了一维河网嵌套平面二维洪水演进数学模型,并以长江干流螺山－汉口河段和汉江支流东荆河水系作为应用对象,对该地区分蓄洪区调度方案进行模拟。对东荆河分洪民垸、杜家台分蓄洪区等实施分洪后汉江、长江干流洪水位变化和各分洪区进洪后洪水演进、淹没过程进行了初步模拟。结果表明,分洪对降低距分洪闸较近的分洪口门河道水位最为明显,对下游水位也有较明显的降低效果,但对上游水位影响较小,同时也表明模型构建合理、运用方便、稳定性好,符合实际物理过程,具备推广应用价值。     

淮河干流临淮关至浮山段河道泄流能力研究

淮河干流临淮关至浮山段现状河道泄流能力不足,正在开展行洪区调整与河道建设工程,涉及堤防退建、河道疏浚和行洪区调整等众多工程措施。为了研究河道泄流能力,建立了淮河干流临北进口至小柳巷段二维水动力数学模型,并采用实测洪水资料进行率定和验证,结果表明,模型具有较高的精度。在规划条件下,控制浮山为规划设计水位,临淮关计算水位和规划相应水位一致,花园湖行洪区计算流量和设计流量基本相同,表明治理工程实施后,本段河道泄流能力能够满足规划要求。     

分洪水位

在河道上采取分洪措施时的分洪起始水位。分洪水位是根据分洪口以下原河道安全泄量确定的。河道冲淤变化不大的河流,其水位流量关系比较稳定,在分洪口处,相应分洪     

1998年长江中游干流高水位成因分析

１９９８年长江发生了一次全流域性大洪水，中游干流河段普遍超过或接近有记录的历史最高水位，形成高洪水位的基本原因有洪水峰高量大，分洪溃口少，江湖槽蓄容量减小，江湖关系改变及水位流量关系的变化及河道冲淤等影响因素，对螺山站各种影响因素的定量分析得出，１９９８年螺山站出现的创历史最高洪水位９较１９５４年最高洪水位高出１．７８ｍ）的主要原因是；（１）１９５４年受分洪，溃口影响同水位流量反常加大和１９９８年     

变化环境下七里山水域高洪水位研究

七里山水域是洞庭湖汇入长江的江湖交汇区,受三峡工程及上游溪洛渡、向家坝水库运用清水下泄影响,江湖水沙输运、河道冲淤及河势演变、河段蓄泄关系、洪水位和泄流能力等出现诸多新变化,对长江中游特别是洞庭湖区的防洪蓄洪格局产生影响。在长江中下游水沙整体宏观数学模型的基础上建立了七里山水域二维水沙局部细致模拟数值模型,模拟研究了水库群运用后,在不同控制水位、不同蓄滞洪区启用条件下,针对各种典型洪水的防洪蓄洪问题。对于1998年型洪水,通过三峡等上游水库调节并抬高七里山控制水位0.5 m时,可不分蓄洪;对于1954年目标洪水,则需利用洞庭湖区24蓄洪垸和洪湖对等承担分蓄洪任务。     

基于数字流域系统的漳卫河系洪水演进模型建立

以海河流域漳卫河系为研究对象,采用数字流域系统应用开发软件水动力学模型对洪水演进过程进行了零维、一维、二维耦合模拟计算,模拟了漳卫河系发生50年一遇洪水时主要河道以及蓄滞洪区分洪后各控制断面(点)洪水演进情况,输出洪水要素、河道水面线、控制站水位(流量)过程、蓄滞洪区控制点水位、蓄滞洪区最大入流、出流等结果,为漳卫河系防洪调度提供技术支撑。     

冯铁营引河对淮河干流洪水位及河床演变影响的研究

淮河中游洪涝灾害严重,主要原因之一是洪泽湖水位顶托和入湖河段河床倒比降制约了淮河干流中小洪水下泄。为了缓解洪泽湖对淮河中游洪水下泄的顶托影响,在浮山以下约14.5 km的地方开辟一条冯铁营引河直接分流淮河中游洪水入洪泽湖是一条可行的治理措施。然而,冯铁营引河实施以后,对淮河干流河道的冲淤演变带来什么影响,引河对降低淮河干流洪水位的效果如何,能否长期维持,维持到什么程度等问题亟需研究。为此,采用基于非均匀不平衡输沙理论建立的水沙运动数学模型,就冯铁营引河实施以后的建闸控制运用和无闸敞泄运用方式,对淮河干流河道和冯铁营引河未来30年的冲淤演变趋势,及其对河道过流能力和洪水位的影响进行了多情景方案研究,回答冯铁营引河对降低淮河干流洪水位效果能否长期维持及维持到什么程度等关切问题。     

北运河北关分洪枢纽改建后运潮减河分流试验研究

通过物理模型试验,对改建后北运河北关分洪枢纽的分洪情况及沿程水流变化规律进行研究分析。确定了运潮减河不同洪水频率下的分洪流量,提出了运潮减河满足设计分洪流量时,拦河闸闸上、分洪闸闸下的水位关系;并观察试验段流态、流势变化,分析其对建筑物的影响,提出了重点防护部位。     

淮河干流蚌埠至浮山河段河床演变预测

淮河干流蚌埠至浮山河段行洪区调整和建设工程是进一步治淮38项工程之一,治理后的河床稳定性问题是工程成败的关键。以非均匀不平衡输沙理论为基础,运用水沙数学模型,系统分析了工程实施后未来30年的河道冲淤演变及水位变化。研究表明,蚌浮段河道年际间呈冲淤交替变化,一般丰水年多表现为冲刷,枯水年多表现为淤积,冲淤相抵后累计表现为微冲,总冲刷量为128万m~3。随着河床刷深,河道沿程各节点控制水位有所降低,在设计洪水条件下吴家渡站30年后水位降幅为0.18 m。若同时考虑规划中冯铁营引河的影响,蚌浮段河道的冲刷量和水位降低的幅度还会进一步增加。     

长江中游螺山站'98洪水位偏高原因分析计算

 长江中游螺山站1998年洪水实测洪峰水位比1954年洪水实测洪峰水位偏高1.78 m,经综合分析认为主要有洪水特性差异、54洪水分洪影响、洞庭湖分汇流变化影响、长江干流河道变化影响4个方面的原因。为研究各影响因素对螺山站98洪峰水位偏高的影响程度,建立了一套适用于长江中游河道的洪水演进水动力学数学模型,在“81.7”洪水和98洪水复演计算的基础上,进行了54洪水还原、98洪水演进和54洪水演进计算。计算成果分析表明：由于54洪水分洪使得螺山站54洪峰水位降低了0.83 m（即相当于使得98洪峰水位抬高了0.83 m）,洞庭湖分汇流和长江干流河道变化联合影响引起的螺山站98洪峰水位抬高值为0.74～0.84 m,而仅长江干流河道变化引起的螺山站98洪峰水位抬高值为0.33～0.36 m。     

滞洪区调控对浦阳江宽胖型洪水过程水位的影响

为探讨高湖蓄滞洪区运行与浦阳江流域防洪的响应关系,通过建立二维水动力模型,分析了浦阳江宽胖型洪水过程中高湖滞洪闸不同泄洪总量和不同泄洪方式组合对浦阳江沿程洪水位的影响。研究结果表明:在不同泄洪总量工况时,上游进口-湄池河段各典型位置在"均匀变化"泄洪方式作用下的洪峰水位均最低,先增后减"和"逐渐减小"泄洪方式作用下的洪峰水位变化较小;随着泄洪总量的增大,"均匀变化"与这2种泄洪方式作用下洪峰水位差值则随着增大,其中,泄洪总量为1 500万m~3和2 500万m~3时,各典型位置的洪峰水位差值范围分别为0.03~0.07 m和0.05~0.11 m;"先增后减"泄洪方式能保证洪水第2 d具有较低的水位,而其他2种泄洪方式在洪水第2 d的水位变化过程则基本重合。研究结果可为浦阳江洪水调控提供借鉴。     

Real-time flood forecasting of Huai River with flood diversion and retarding areas

A combination of the rainfall-runoff module of the Xin’anjiang model, the Muskingum routing method, the water stage simulating hydrologic method, the diffusion wave nonlinear water stage method, and the real-time error correction method is applied to the real-time flood forecasting and regulation of the Huai River with flood diversion and retarding areas. The Xin’anjiang model is used to forecast the flood discharge hydrograph of the upstream and tributary. The flood routing of the main channel and flood diversion areas is based on the Muskingum method. The water stage of the downstream boundary condition is calculated with the water stage simulating hydrologic method and the water stages of each cross section are calculated from downstream to upstream with the diffusion wave nonlinear water stage method. The input flood discharge hydrograph from the main channel to the flood diversion area is estimated with the fixed split ratio of the main channel discharge. The flood flow inside the flood retarding area is calculated as a reservoir with the water balance method. The faded-memory forgetting factor least square of error series is used as the real-time error correction method for forecasting discharge and water stage. As an example, the combined models were applied to flood forecasting and regulation of the upper reaches of the Huai River above Lutaizi during the 2007 flood season. The forecast achieves a high accuracy and the results show that the combined models provide a scientific way of flood forecasting and regulation for a complex watershed with flood diversion and retarding areas.     

基于泄洪移民区域分汊河道泄流相互影响的模型试验研究

基于政府的组织行为、政府的协调行为和政府的监督行为与行洪移民区域后期扶持的具体工作的研究,治淮工程移民安置方案产生31.2亿元的投资。移民区域的大小与安全行洪区范围直接相关,分汊河道行洪的最佳分流比决定了行洪的安全与否。为了探讨复杂并联泄洪河道中不同的闸门控制对泄流的影响,论文结合淮河入江水道归江控制段模型试验,对复杂分汊并联河道的分流比及其流态对河道的稳定等进行了分析研究。通过对所采集的水位流量资料进行理论分析,按照不同的闸门开度组合,结合水面流态,系统分析入江水道中下段分汊并联河道在不同的流量下最优闸门开度组合及支汊分流比。单闸控制,主汊河道闸门开度一定时,分流比随着总泄流量增加而减小,两支汊河道分流比基本相同,且随总泄流量增加而增加。双闸控制,主汊河道和支汊河道闸门组合调节时,主汊分流比同单闸控制,支汊分流比变化量来自主汊,不影响其他支汊河道分流比。最优闸门开度为主汊单闸控制2/3开度,最优分流比为76%、12%、12%,在此分流比下行洪,将保持移民后期区域不扩大或缩小。     

王临段治理对淮干王家坝站行洪能力影响分析

淮河中游王家坝至临淮岗河段行洪不畅,无法满足设计泄洪能力要求,2020年淮河干流王临段治理工程全面开工建设。为评价现阶段淮河干流王临段治理工程对王家坝站行洪能力的影响,结合治理工程前后洪水实测资料,运用水文学方法,从河道过水断面、水位-流量关系以及洪量和洪峰比值三个方面进行了分析。结果表明：治理后濛河分洪道分洪过水能力增大,在一定程度上消减了淮河干流王家坝断面的洪量和洪峰流量,提高了淮干王家坝断面的行洪能力。     

嫩江松花江1998年洪水特性

１９９８年汛期，嫩江流域、松花江流域发生了超历史记录的特大洪水。文中在汇集大量勘测分析成果后， 经分析论证得出如下结论： １９９８ 年嫩江洪水的特征是： 从过程分布上看， 发生早， 结束晚， 持续时间长， 洪水次数多， 支流洪水多在干流遭遇； 从地域分布特点上看， 有上游型、下游型、全流域型洪水；从洪水来源角度看， 洪水主要来自于嫩江右岸支流。松花江干流洪水特征是： 洪水主要来自嫩江， 洪水过程平缓， 洪峰持续时间长。     

秦淮东河工程防洪调度方案研究

秦淮东河工程是秦淮河流域下游新开的分洪道工程,该工程将有效缓解秦淮河流域行洪出路不足的问题。在研究过程中,采用MIKE11软件,搭建了秦淮河流域及秦淮东河水文水动力耦合模型,借助于该模型,对雨前预降、武定门闸控泄以及东河单线行洪等工程调度方案的合理性及防洪效益进行了定量分析。分析结果表明:雨前预降对流域防洪效益较小;武定门闸控泄需兼顾到对上下游的合理调度;在流域降雨较小时,东河单线行洪方案具有可行性。     

海河干流汛期动态水环境容量计算研究

海河干流是一个典型的平原缓滞流型河道,水体自净能力低,且汛期大量污染物随降雨径流汇入,水污染问题严重。水环境容量的计算是实施污染控制的基础,对水环境质量管理方案的制订具有重要意义。在汛期,海河干流受降雨径流和闸门控制等因素的多重影响,其水位、流量、水质等要素随时间变化十分复杂。为此,提出基于水动力水质模型的河流动态水环境容量计算方法,计算了海河干流4个控制单元汛期COD、TN、TP的水环境容量。结果表明:海河干流水体污染严重,各控制单元现状条件下TN及TP几乎没有可利用的水环境容量。在此基础上,对天津市中心城区及环城四区选取透水铺装、下凹绿地、绿色屋顶和生物滞留设施等4种措施进行低影响开发改造,并在SWMM模型中模拟改造效果。改造后,研究区域内COD、TN、TP入河量的削减率分别达到39.5%,35.7%,35.9%,且各个控制单元汛期水环境容量均有明显提高。研究结果可为海河干流水环境质量管理提供依据,为缓解降雨径流污染、改善水环境质量提供技术支撑。     

巢湖兆河分洪闸泄流特性试验研究

受周边地形条件及环境限制,巢湖兆河分洪闸与河道呈垂直布置,进流条件不利。针对分洪闸与河道垂直布置这一特征,分别对开敞式和涵洞式分洪闸进行了水工模型进口流态试验分析,结果表明涵洞式分洪闸进流流态优于开敞式分洪闸,能更好地保证各闸孔的均匀进流。针对涵洞式分洪闸方案,研究了分洪闸敞泄和控泄的泄流能力,指出敞泄状态下进口行近流速对流量计算影响明显,在水闸规划设计中,应计入行近流速影响。为改善消能效果及出口水流与下游的衔接,进行了多方案消能防冲改进试验,结果表明尾坎作为一种冲击式消能工布置在挖深式消力池末端,可使出口水流流速分布更加均匀并与下游水流衔接更为平顺,明显增强消能防冲效果。     

98长江洪水位特点及其对策研究

１９９８年长江干流洪水位一直居高不下的原因是：长江流域的强降雨时间长、范围广；洪峰来势猛、间隔短；长江上游水土保持差、吸纳雨水能力弱；行蓄洪区域大幅度减少；长江中下游退水缓慢．从四个不同角度探讨１９９８年武汉关水位未超过１９５４年，而其上下游最高洪水位却比１９５４年高得多的原因．提出降低长江干流洪水位的对策建议：增加上游土壤植被涵养雨水的能力；增加中下游湖泊及分蓄洪区蓄滞洪水的能力；增加河道的槽蓄能力和泄洪能力；增加水库调蓄洪水的能力．     

黄河调水调沙试验对下游河道行洪规律的影响

山东省东明县高村河段在黄河下游河道具有一定的代表性.20世纪90年代,由于黄河下游持续小水高沙,低水期延长,主槽发生严重的淤积,河道行洪能力明显下降.2002年以来,黄河水利委员会通过小浪底水库进行了三次调水调沙试验,使该河段主河槽泥沙得到有效的冲刷,仅2003年5月至12月,山东河道(高村至汊2)主槽冲刷就达11756万m3,冲刷厚度0.23m,行洪能力得到大大提高.