杜家台分蓄洪区洪水调度数值模拟及分洪效果研究

充分论证并科学调度分蓄洪区是预防、减轻洪涝灾害并达到综合效益最大化的有效途径之一.本文针对杜家台分蓄洪区自身的工程特点以及与汉江及长江的相对位置关系,特别考虑了长江对汉江的顶托作用,以研究杜家台分蓄洪区的分洪效果为目标,建立了一维河网数学模型,模拟杜家台分蓄洪区洪道、汉江干流仙桃到河口以及长江干流螺山到汉口河段的洪水演进情况.以1984年9月29日- 10月5日汉江洪水过程为例,本文在模型得到充分验证的基础上,模拟了杜家台不同的分洪方案所产生的综合防洪效益,包括汉江水位的降低效果、对杜家台分蓄洪区内民垸的影响以及对长江螺汉河段水位的影响.研究成果能为杜家台分蓄洪区以及类似工程的调度提供技术支持.     

洪湖分蓄洪区启用对降低长江水位效果分析

运用一维、二维联算洪水演进模型,对长江干流螺山—汉口河段的洪水演进进行了模拟,分析了洪湖分蓄洪区的启用对该河段水位的影响,同时还模拟了洪湖分蓄洪区的洪水演进过程。计算结果表明,洪湖分蓄洪区的开启,能够有效地降低该河段的洪水位,从而减轻长江干流的防洪压力。计算结果可为洪湖分蓄洪区的合理启用提供科学的依据,为长江防洪调度提供参考。     

杜家台分蓄洪区运用预案研究

采取用槽蓄增量关系求解圣维南方程组模拟洪水演进的方法,初步研发了杜家台分蓄洪区洪水演进计算软件,一是演算得出了分流汉江洪水不同来量、长江汉口不同水位与洪道不同初始水位组合时洪道沿途各闸站相应的水位（流量）过程线;二是发现了在丹江口水库后期规模条件下,防御汉江百年一遇“35年型”设计洪水时,能使杜家台分蓄洪区部分洪水泄入长江,与原规划相比。减少洪水淹没损失和优化工程建设规模的效益显著。为完善杜家台分蓄洪区运用预案和防洪工程建设提供了依据。     

基于MIKE21FM的杜家台分蓄洪区洪水演进模拟

杜家台分蓄洪区作为汉江下游唯一的分洪控制工程,在分流滞纳汉江超额洪水方面有着重要意义。为了掌握杜家台地区在遭遇不同量级洪水时的分洪特性,科学评估淹没地区受灾情况,以Mike Flood平台为基础构建了杜家台分蓄洪区洪水演进数值模型,并利用MIKE21 FM模块对研究范围进行网格划分,结合杜家台地区分洪调度规则,模拟计算不同典型年及不同频率来水情况下区内洪水的演进过程,得到了分蓄洪区各批次围垸分洪时间、分洪流量、分洪水位、蓄洪总量等参数的动态变化过程。通过分析,验证了计算模型的合理性,揭示了分蓄洪区内洪水演进的一般规律,并对当前围垸分洪运用调度规则提出了改进意见。     

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。     

汉江东荆河民垸防洪调度研究

为了分析东荆河分泄汉江洪水时，运用民垸分蓄洪对两岸的防洪效果，建立了东荆河一维非恒定河网模型和民垸行洪区二维水流模型，分析了单个民垸运用或多个民垸联合运用对东荆河洪水位的影响。结果表明：单个民垸运用可以使东荆河部分控制站的洪水位下降，发生1954年型长江洪水时，只需启用联合大垸就可以使所有控制站的水位降低到设计洪水位以下；但对于1964年型汉江洪水，需共同运用联合大垸和天星洲内垸行洪，才可使所有控制站的水位降低到设计洪水位以下。     

杜家台分蓄洪区洪水调度模式探讨

杜家台分蓄洪区上接汉江、下通长江，存在着可利用行洪道分流汉江洪水出长江的可能性。尤其是汉江发生秋汛，而此时长江已处于汛末，汉口站水位偏低，可以采用行洪道分流汉江洪水出长江。     

湖北杜家台分蓄洪区洪水保险工作探讨

杜家台分蓄洪区分洪运用损失与灾后补偿问题一直是困扰汉江防汛调度决策的重点和难点。通过洪水保险等非工程防洪措施,构筑完善的分洪运用补偿机制,对科学运用杜家台分蓄洪区无疑是非常必要的。分析了杜家台分蓄洪区开展洪水保险具备的有利条件和面临的主要困难,从加强政策支持、建立洪水保险基金筹资渠道、制作洪水风险图、制定洪水保险费率等方面提出了在区内开展洪水保险的对策和建议。     

含多个行洪区的淮干中游段洪水模拟Ⅱ:模型应用

基于所建立的淮河中游洪水演进模型,对正阳关-茨淮新河河口段内行洪区弃用、洪泛区分洪后淮干水位变化进行了计算分析,包括弃用上六坊堤、下六坊堤行洪区对淮河干流水位的影响。结果显示,淮河在遭遇50年一遇和100年一遇洪水情况下,弃用上、下六坊堤行洪区后洪峰水位仅上升2~4 cm,验证了《淮河流域防洪规划报告》中废弃上述两个行洪区的合理性。同时分析了淮河遭遇200年一遇洪水、黄苏段洪泛区弃守分洪对淮干水位的影响。计算结果表明,在弃守分洪后的3~4 d内溃口对应的淮干水位降低10~14 cm,溃口上下游淮干水位也有不同程度下降,可见利用黄苏段分洪可以显著降低淮河干流水位,从而有效保护附近重要堤防的安全,为防洪调度争取更多的时间和空间。     

2020年梅雨期长江流域安徽区域暴雨洪水过程及特性分析

为总结2020年暴雨洪水特性,详细分析了2020年暴雨洪水过程,介绍了水库调度及圩区分洪情况.结果表明:2020年梅雨期时间长,降雨强度大,累计雨量大.洪水呈现范围广、总量大、高水位持续时间长的特点.长江干流高水位受安徽区间洪水影响大,滁河洪水以滁河干流襄河口以上来水为主.研究成果可为长江流域安徽区域防汛工作提供参考.     

二维GIS与三维GIS联动技术研究

对二维GIS和三维GIS联动技术进行了研究,提出了联动解决思路,并基于SKYLINE软件和二维瓦片GIS技术进行了应用实践。     

非恒定水流的一维、二维耦合数值模型

从数值波在每一时间步长内传播的距离不超过Courant数个网格点的基础出发，采用时间滞后条件，构造了虚拟的重叠计算水域。利用重叠－投影法，在连接（点）处建立一、二维耦合模型，实现了由一维计算水域向二维计算水域的准确过渡。采用一、二维耦合模型和全一维模型对上海市淀南片河网的验证计算表明，一、二维耦合模型能较好地模拟非恒定水流，且具有一定的可靠性和实用性。     

一、二维嵌套模型在河口工程中的应用

在圣维南方程组基础上建立了适用于大型复杂河网计算的一维河网数学模型,并在工程局部嵌套平面二维数学模型。计算中先采用三级联解法求解整个一维河网模型,以一维模型计算结果作为边界条件代入二维模型计算,对控制方程进行了泊松变换,再运用有限分析九点格式求解,从而减少了在完全耦合解时必需的迭代次数,缩短了计算时间。最后以珠江三角洲虎门出海口上的虎门大桥工程河段为例,对模型进行了验证计算。     

热污染的一、二维耦合模型及其应用

滨海、河口二个火电站并存时，其冷却水所释放的热量常造成周围水体的温度上升并相互干扰、叠加。它们之间的水体、温度相互流动、渗混，交接点上的水位、流速及温升同时满足一、二维方程，为此必须进行耦合解。本文提供了一、二维任意交角普遍性的耦合解法，并应用北仑、镇沦二个火电站之间的热污染计算为实例，求得了它们相互影响的定量值。     

河道及河口一维及二维嵌套泥沙数学模型

建立了一种河道及河口一、二维嵌套的泥沙数学模型，对基本的控制方程、方程的离散和求解方法、嵌套连接条件以及非均匀沙的处理等问题进行了研究。以非恒定非均匀不平衡输沙理论作为本文建模的基础，为方便处理，通过交界面的水位、流量和含沙量等的传递，在每一迭代内进行耦合计算。数值模拟结果与实测资料吻合较好，且计算省时，表明本文建立的嵌套模型是一种解决某些实际工程问题的可靠的和高效的工具。     

Method of coupling 1-D unsaturated flow with 3-D saturated flow on large scale

A coupled unsaturated-saturated water flow numerical model was developed. The water flow in the unsaturated zone is considered the one-dimensional vertical flow, which changes in the horizontal direction according to the groundwater table and the atmospheric boundary conditions. The groundwater flow is treated as the three-dimensional water flow. The recharge flux to groundwater from soil water is considered the bottom flux for the numerical simulation in the unsaturated zone, and the upper flux for the groundwater simulation. It connects and unites the two separated water flow systems. The soil water equation is solved based on the assumed groundwater table and the subsequent predicted recharge flux. Then, the groundwater equation is solved with the predicted recharge flux as the upper boundary condition. Iteration continues until the discrepancy between the assumed and calculated groundwater nodal heads have a certain accuracy. Illustrative examples with different water flow scenarios regarding the Dirichlet boundary condition, the Neumann boundary condition, the atmospheric boundary condition, and the source or sink term were calculated by the coupled model. The results are compared with those of other models, including Hydrus-1D, SWMS-2D, and FEFLOW, which demonstrate that the coupled model is effective and accurate and can significantly reduce the computational time for the large number of nodes in saturated-unsaturated water flow simulation.     

一,二维连接的河口冲淤数模

在河口，河流动力和海洋动力相互作用，动力因素极为复杂。对于多沙河口，其冲淤演变规律更为复杂，河口的范围包括河口段河道，入海口及口外邻近海域。本建立的适用于河口三部分水域的一、二维连续的冲淤数学模型，其中上能反映多沙河口冲淤演变频繁的现象。通过数模计算探讨了黄河口入海水沙与潮流、风吹流及波浪相互作用下的输沙规律，并实际计算了黄河口的冲淤地形及规划方案中各条流路河口的淤积范围等。     

太浦河泵站底板空间和平面有限元分析及其比较

太浦河泵站底板是典型的大型软土地基基础板.应用有限单元法对底板进行了空间三维和简化的平面二维结构分析,分析中考虑了底板、基础、墩墙和顶板的共同作用.计算结果表明:垂直流向的应力和内力,平面解和空间解的数值和分布都存在很大差异.廊道部位底板平面解是上压下拉的正弯矩,而空间解是上拉下压的负弯矩;在底板流道跨中部位,平面解结果偏于安全,但在墩墙部位,平面解结果可能偏小.     

非恒定一、二维耦合水质数值模拟技术研究

真实环境中的湖区和周边河网通常是相互联系的,水中污染物会随水流在湖区和河道间发生迁移;为了更客观地模拟预测这类区域中的水质变化规律,从一、二维耦合区内公共单元的水质浓度应满足相容条件出发,对一、二维连接区利用重叠投影法,建立了基于美国国家环保局WASP5模型的污染物迁移扩散机理以及有限体积法的一、二维耦合水质模型,并应用于苏北洪泽湖水系水质模拟,模拟成果验证了该耦合水质模型具有较高的可靠性与实用性的特点。     

软粘土土坡稳定的二维、三维有限元对比分析

本文利用弹塑性有限元程序对软粘土土坡在自重作用下及在坡顶受有均布荷载情况下的应力、位移的分布进行了二维及三维的有限元对比分析，并通过对比分析对土坡在不同的受力情况下的破坏形式及土坡的破坏机制进行了探讨，同时提出了一种在有限元计算中确定土坡破坏的标准。