浅水湖泊水生态数学模型研究及应用

该文针对珠三角感潮浅水湖泊水环境模拟问题,在二维水流-污染物输移耦合数学模型基础上,结合WASP(water quality analysis simulation program)水生态数学模型原理,考虑溶解氧、氨氮、硝酸盐氮、有机氮、无机磷、有机磷、碳生化需氧量和叶绿素a等8个水质变量及其相互作用的溶解氧平衡子系统、氮循环子系统、磷循环子系统和浮游植物动力学子系统,建立了浅水湖泊水生态数学模型。通过室内实验系统模拟了珠三角某典型感潮人工湖泊外江来水营养条件对蓝藻生长的影响,确定了蓝藻生长速率等关键模型参数,并模拟了湖泊不同换水方案下叶绿素a的时空分布规律,为控制湖泊水体富营养化、预防蓝藻水华爆发提供科学依据。     

珠江流域（片）洪水风险区划研究与应用

洪水风险区划是水旱灾害风险普查的重要内容,也是开展洪水风险管理、防灾减灾规划等的重要依据。阐述了洪水风险区划的不同方法和区别,针对珠江流域（片）特点对流域洪水风险区划方法和区划成果进行论述,说明了珠江流域（片）洪水风险区划的应用情况,并探讨了其他可能的应用场景和未来需要开展的工作。     

基于自适应结构网格的二维浅水动力学模型

基于有限体积法建立了二维浅水动力学模型,提出了能够随着水波演进动态变化结构网格自适应算法,并依据网格自适应准则局部加密和消去网格,保证模型在计算效率与求解精度间取得平衡.空间上,采用水深-水位变量同时重构法定义界面底高程,引入梯度限制器策略,利用近似Riemann的HLLC型求解器计算界面数值通量;时间上,采用多步时间格式Runge-Kutta法.采用底坡项中心近似,并引入附加源项,保证数值格式的和谐性.运用改进的半隐式格式处理阻力源项,提高模型稳定性.经典型算例模拟结果表明,数值模型稳定性与和谐性较好,有较好的地形自适应能力,能够推广应用于复杂地形下水流计算.     

北江流域2022年6月洪水与1915年7月洪水对比初探

2022年6月,华南地区连续出现4次强降雨过程,粤北韶关、清远暴雨突破历史极值,珠江流域发生流域性较大洪水,其中北江为1915年以来最大洪水。介绍了2022年6月珠江流域雨水汛情概况,运用实测资料分析、水文分析、遥感反演等手段,从雨情、水情、灾情三方面,将北江流域2022年6月洪水与1915年7月洪水进行了初步对比,分析了北江防洪工程体系建设及调度效果。     

基于改进支持向量机回归的日径流预测模型

日径流预测是水资源优化调度的重要组成部分,日径流预测精度的高低直接影响水资源优化配置的程度。针对日径流序列的特性,研究提出一种改进的支持向量机回归模型,并应用于日径流预测。与基本支持向量机和BP神经网络对比分析的实验结果表明,基于改进支持向量机回归预测模型的日径流预测精度明显高于BP网络,尤其是对于变化剧烈的径流序列表现出较基本支持向量机回归模型更优越的预测性能,为日径流预测分析提供了一种可靠、有效的途径和方法。     

一、二维耦合数学模型在感潮河网洪水风险图编制中的应用

为了解决感潮河网径流、潮汐交汇,动力复杂,溃决洪水难以用经验公式准确概化的问题,建立直接以溃口为耦合断面的河网一维、保护区二维侧向耦合模型,将感潮河网与保护区一体化,避免环境因素及经验参数的不确定性带来的溃口流量估算误差。典型算例和中顺大围溃决洪水情景模拟表明：洪水自溃口集中喷射出后分散流向围内,流态受围内下垫面影响显著,溃口水位、流量随外江潮位涨落而起伏变化,由溃口流量过程线计算所得溃口水量与根据淹没区各单元的面积和水深计算的围内总水量一致。模拟成果直接反映下垫面、水头差、潮位涨落,及溃口流态对溃决洪水的综合影响,反映出本耦合模型计算溃口流量及对溃决洪水模拟的合理性、可信性,具有较好的应用前景。     

居住建筑内涝灾害损失研究——以石家庄为例

城市内涝灾害问题随着城市化进程的加快日趋严重,内涝灾害会对城市居住建筑带来严重损失,分析评估内涝灾害经济损失有利于制定防灾减灾政策。为了准确高效地评估石家庄市居住建筑内涝损失,文中采用基于灾损曲线和水动力模型的方法评估内涝灾害经济损失。首先,通过模拟不同收入家庭的室内财产以及房屋结构的种类和数量,采用基于假设分析的合成法（合成曲线法）,构建石家庄市中心城区不同收入家庭的居住建筑内涝灾损曲线;然后,采用仿真模拟的方法,依据石家庄市中心城区的基础资料,建立城市管网水力模型以实现内涝灾害的淹没情景再现,得到淹没水深、淹没面积等淹没情况;最后,结合灾损曲线及城市内涝模型进行模拟计算内涝损失值。研究结果表明,石家庄市居住建筑在不同重现期（1、2、3、5、10、20、30、50 a）的内涝总损失依次为57.31万元、15 078.07万元、25 086.22万元、35 556.62万元、50 409.72万元、63 091.02万元、70 998.63万元、83 042.62万元,经验证与实际损失较为一致;从不同重现期的内涝损失增长趋势上来看,1年一遇设计降雨情景下的损失较少,2年一遇设计降雨情景...     

中、后期雨水收集分流优化

为提高传统雨水收集方法中的雨水调蓄能力,提出一种基于SWMM(Storm Water Management Model)的雨水分流优化方法.该方法在传统的初期雨水弃流工艺基础之上,依据分离器中水位与出口流量之间的关系,调节分离器中的雨水蓄留池出口和市政雨水管道出口之间的高差h来调整分流器的雨水削峰作用.依据分流器原理构...     

基于有限体积法的河网水动力并行计算模型

针对具有干河床、急缓流态交替的河网水动力模拟,采用MUSCL-Hancock有限体积格式离散Saint-Venant方程组,运用汊点水位预测-校正法处理河网汊点连接条件,建立了断面与河道完全数值解耦的复杂河网水动力模型。运用OpenMP和OpenACC编程模式分别实现了CPU,GPU并行计算。采用经典算例对模型计算精度进行了验证,采用珠三角河网实际算例对不同并行计算方式的加速效果进行了分析。算例研究表明,该模型具有良好的稳定性和计算效率,可适用于陡坡河道水动力模拟,具有较好的推广应用价值。     

一维浅水方程的强和谐Riemann求解器

处理底坡项是计算浅水动力学的重要任务之一。针对传统的底坡项处理技术在大起伏地形上的不足,通过计算底坡项对水深和动量通量的影响,并进行相应的分解,构造了集成底坡项的近似Riemann求解器。该求解器具有强和谐性,即能保持任意流速下的恒定流状态。同时,能保证水深计算值非负,有利于计算的稳定性。考虑了干湿界面中固壁、漫流等情况,适应动边界模拟。算例研究结果表明,该求解器能准确地处理底坡项,保证水深非负,和谐性好,激波捕获能力强,适应干湿界面计算,可模拟复杂混合流态问题,因而具有较好的推广应用价值。