山地小流域降雨及输沙过程的计算模型及其数值模拟

本文依据山地小流域产流及汇流特征，采用数理分析方法，探讨了其降雨强度，出口流量及输沙率随时间变化过程的数学表达关系，建立了从降雨至径流输沙的系统模型，经编程计算，模拟值与某小流域降雨和汇流资料吻合较好。     

基于SWAT模型的寒区小流域径流模拟及径流成分研究

由于冻土、降雪及融雪入渗等影响因素的特殊性，寒区流域产汇流特性都有别于非冻区，使寒区径流模拟研究较为困难，已有的研究内容对寒区小流域的径流模拟研究以及径流成分分析还比较少。为探讨寒区小流域径流模拟方法并分析流域内径流成分组成，以永翠河流域为研究区域，选取1994—2015年共22年的水文气象资料，构建SWAT模型，以决定系数（R2）和效率系数Nash-Sutcliffe (NSE)评价SWAT模型的适用性，并基于构建的SWAT模型分析永翠河流域径流成分组成。结果表明，SWAT模型能够较好的模拟寒区小流域的径流过程，各径流成分中壤中流占比最大，地表径流次之，地下水占比最小，且三种径流成分产水量总体都呈现上升趋势。     

基于改进型DNDC 模型的小流域非点源氮迁移过程模拟与空间拓展应用

以长江上游紫色土区截流堰小流域和大兴小流域为研究对象,应用改进型DNDC（Enhanced Denitrification Decomposition Model）模型对紫色土区小流域径流、泥沙和氮流失过程进行模拟研究。采用截流堰小流域2007-2009年和2010-2011年径流、泥沙及氮迁移监测数据分别进行模型参数率定和验证,检验模型在紫色土区的适用性,然后利用大兴小流域2011年水文、水质监测数据对该模型进行拓展验证,探讨模型在具相似空间结构特征的小流域尺度拓展的可行性。结果显示：率定期和验证期月径流、土壤侵蚀、氮流失Nash-Sutcliffe效率系数大多超过0.80,相对误差均在16.36%以内。拓展验证期,月径流、土壤侵蚀、总氮（TN）和颗粒态氮（PN）的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.70、0.55、0.76和0.71,相对误差分别为6.2%、31.2%、9.5%和30.4%。改进型DNDC模型能较好模拟紫色土区小流域径流、泥沙和氮迁移过程,但尺度拓展过程中泥沙、颗粒态氮的模拟偏差有所增大。     

小流域产汇流分布式模型

为反映和描述流域下垫面各个因子空间分布不均匀性和人类活动的影响，开发和建立小流域产汇流分布式模型。将流域划分为一系列的网格单元，可以计算出流域内每一网格单元上的径流过程，本模型在黑草河小流域上进行了率定和验证，模拟的降雨径流过程与实测洪水过程符合良好。     

陕南长江水系河流输沙经验模型研究

利用陕南长江水系丹江荆紫关等6个流域降雨、径流和输沙的实测资料，用多种函数形式模拟其相互关系，选择出最优的模拟函数，提供了由降雨变化预测年径流和年输沙变化趋势的一种途径。井通过对汉江上游沮水河等15条支流8个影响输沙因子的分析优选，建立了以年雨量、植被盖度、治理程度及河网密度4个因子表示的河流输沙经验模型。     

WEPP在黄土高原小流域径流调控中的应用研究

针对黄土高原小流域降雨径流调控优化难以采用数学模型的情况,依据小流域模型试验资料,对WEPP2006流域版应用于黄土高原地区小流域产流、产沙模拟计算的适用性进行了研究.结果表明:WEPP流域版计算的流量和产沙量与原型观测值的相关性较显著,流量预测好于产沙量预测,WEPP模型与实体模型的结合是可能的;但计算值都比实测值偏大,只能在一定程度上反映其径流、产沙、输沙规律.     

应用SCS模型计算秦巴山区小流域降雨径流

水土保持综合治理通过改变流域下垫面条件影响流域的降雨径流过程,基于土地利用类型、土壤类型等信息数据和流域水文资料,应用SCS流域水文模型对秦巴山区商南县两条对比流域进行降雨径流过程的模拟.结果表明,模型所模拟的径流过程与实测径流过程具有较好的一致性,相对误差小于18%,可以应用于秦巴山区小流域.     

基于水箱模型的会仙岩溶湿地睦洞河小流域径流模拟研究

受岩溶地貌分布和岩溶发育的影响,岩溶地区降雨径流过程复杂,径流模拟有助于识别岩溶地区径流产生的主要影响因素。针对会仙岩溶湿地睦洞河小流域岩溶地貌特点,建立双水箱并联错时模型,采用以Excel为基础建立的人工神经网络进行参数优选。以睦洞河小流域实测出流量为评价依据,采用相对误差、Nash-Sutcliffe效率系数和相关系数对率定期和验证期的径流模拟效果进行评价,率定期的年均相对误差为7.5%、Nash-Sutcliffe效率系数为0.63、相关系数为0.72,验证期的年均相对误差为10.5%、Nash-Sutcliffe效率系数为0.56、相关系数为0.63,说明模型能够在研究区得到良好的模拟效果。对睦洞河小流域水箱模型径流模拟的参数敏感性进行分析,结果表明,地表下渗性能、岩溶快速流和慢速流的存在以及岩溶基流等岩溶地貌特点主要影响岩溶小流域的径流分配和产流量大小。     

基于HEC-HMS模型的小流域水文模拟研究

本文将半分布式水文模型HEC-HMS应用到滁河的黄栗树子流域,对5场日径流过程进行模拟,分析HEC-HMS模型在小流域水文模拟上的适用性。结果表明:HEC-HMS模型计算功能强大,部分参数能直接反映流域的具体特性,预报的径流深均在许可误差范围内,具有较好的模拟效果,研究结果对中小河流等小流域应对突发洪水的“四预”智慧水利建设具有重要参考价值和借鉴意义。     

分布式侵蚀产沙模型在流域减水减沙效益评价中的应用

采用分布式侵蚀产沙模型,以陕西省黑草河小流域为例,对多种水土保持措施和不同土地利用方式条件下流域的径流输沙过程进行数值模拟计算,并通过对比评价了不同水土保持措施和土地利用方式的减水减沙效益,为流域内配置水土保持措施和优化流域管理提供了科学依据和技术支撑.     

生物絮凝泥沙运动输移数学模型

近几十年来,河流中生物絮凝泥沙的运动输移对河流生态系统与水工建筑物等造成的影响,已逐渐成为一个研究热点。本文将泥沙运动输移模型与生物絮凝机理模型耦合起来,构建生物絮凝泥沙运动输移数学模型,以预测富营养水生态系统中生物絮凝泥沙运动输移过程中的浓度及水位变化。模型中,通过求解一维非恒定流圣维南方程来计算水流,将生物絮凝视为导致悬浮泥沙絮团粒径变化的主要因素,通过不饱和非均匀输沙(泥沙/絮团)方法来模拟生物絮凝泥沙的运动。利用文献数据和室内水槽实验来验证生物絮凝泥沙运动输移数学模型,模拟结果与实验数据吻合较好,表明所构建的一维数学模型可以较好地模拟生物絮凝泥沙的输移特性。     

一维河网非恒定流及悬沙数学模型的节点控制方法

本文的一维河网非恒定流及悬沙数学模型，是根据以一维圣维南方程组，悬沙非平衡输运方程及水位、含沙量节点控制法而建立。首先，利用单一河流有限差分方程组转换形式和节点处质量、能量守恒性，写出所有节点的水位控制方程组。求解此不规则稀疏矩阵方程组得到得有节点的水位，再由单一河流非恒定流的求解方法可获得所有单一河流的断面水位和流量。基于水注的节点水位控制法，本文提出了节点悬沙控制法。假设节点处冲刷或淤积较小，所有节点的含沙量控制方程组可通过输沙量守恒方程用矩阵形式写出。求解此不规则稀疏矩阵方程组，得到所有节点处的含沙量。所有单一河流断面处的含沙量通过单一河流悬沙输运的求解方法获得。本文介绍的模型适用于各种河网类型。作为检验，该模型成功地应用于珠江三角洲流域河网水流及悬沙的数值计算。     

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。     

三峡库区非恒定一维水沙数值模拟

该文考虑水沙输移过程中的非恒定性,建立了三峡库区非恒定一维水沙数学模型。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及选用符合三峡库区河道水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式,对现有三峡水库泥沙模型进行了改进.采用三级算法求解水流方程组,并选用了分沙比等于分流比的汊点分沙模式,与泥沙连续方程组进行非耦合求解.利用三峡水库蓄水后实测资料对所建模型进行验证,计算结果与实测资料符合良好,表明该模型能够模拟三峡库区干支流河道非恒定的水沙演进过程和河床冲淤变形规律。     

一维不恒定流泥沙数学模型研究

本文着重对求解一维不恒定流泥沙数学模型控制方程的数值解法进行了研究，结果表明，用线性化方法与非线性选代计算对圣维南方程进行求辑，二者计算结果的差异很小，但线性化方法可以节省大量的计算工作量，且可取较大的时同步长进行计算。对悬移质泥沙运动方程式，相临时层之同用差分法求解，在局—时层上球其分析解。不仅可以避免含抄量计算结果的不合理现象，而且计算量也较小。用丹江口水库下游的资料对模型进行了验证，计算结果与实测资料符合良好。验证计算同时表明，用不恒定流泥沙数学模型进行河床变形计算，计算时间不会比恒定流泥沙数学模型增加很多。     

空腔回流区水沙特性的计算分析

建立了回流区水深平均平面二维水流泥沙数学模型，提出了平衡输水模式下回流区泥沙淤积计算方法；工江科学院空腔回尼沙淤积水槽试验数据，验证了回流区泥沙淤各计算方法的可行性和精度；通过数模计算分析，一方面加深了空腔回流区环流结构及含沙量分布的机理认识，另一方面研究了模型主炫对回流区水沙特性的影响。     

黄茅海河口湾泥沙输移研究—兼论McLaren模型在河口中应用的问题

以珠江黄茅海河口为例，使用１９８８年４月，１９９２年洪，枯季表层沉积物颗粒分析成果，根据泥沙粒径统计特征值，运用ＭｃＬａｒｅｎ模型分析河口泥沙输移趋势，并结合水动力及水下地形进行综合分析，确定泥沙来源搬运方向，探讨泥沙输移机制。     

全沙数学模型在港口环境评价中的应用

本文提出了用两相流连续方程、运动方程描述底沙推移质运动模型的方法，建立了封闭求解的二维全沙数学模型方程组，对悬沙与底沙的交换问题进行了讨论。引入了平衡挟沙和非平衡挟沙交替计算的新方法。将此模型初步应用于港口建设的工程环境评价中，得到水流泥沙实测资料的验证，说明全沙数学模型方法是正确的。     

洪泛区河网非恒定水沙数学模型的研究

鉴于江河流域中下游地区交错复杂的河网体系 ,本文建立了适应性强的复杂河网区非恒定水沙数学模型。模型中采用汊点分组方法求解水流方程组 ;选用了与实际情况较为吻合的汊点分沙求解方法 ,建立了分洪口门修正模式 ,采用适合于复杂流动状态下泥沙方程组的求解方法。同时为了提高模拟精度和扩展模拟功能 ,对河网中蓄水汊点和分蓄洪区的水流运动模拟等环节提出了合理可行的数值处理方法 ,并提出了河网水沙运动模拟中进一步需要研究的问题。最后把本文所建模型应用于汉江杜家台分蓄洪区的水沙运动模拟