平原河网一维水流计算模型在洪水期和枯水期的应用

平原河网在洪水期注重行洪要求,在枯水期要提供一定的用水功能,不同时期的水流变化具有不同的特点,需要了解水流的变化规律以调控河网水位。河网一维水动力模型作为水流模拟的基础,在洪水期和枯水期的边界条件及过流工程的运行方式差异明显,应该综合加以考虑,在洪水水流模型的基础上,对枯水水流模型进行相应局部调整,以适应边界条件的变化状况。通过建立的河网水动力计算模型,结合不同水文时期河网与概化湖泊的水量交换以及边界条件的变化,对研究区实际发生的洪水和枯水水流进行模拟验证。计算分析表明,模型能够适应不同时期的水动力计算要求,且精度相对较高,为平原河网在急流和缓流不同状态下的稳健交替模拟以及普适性研究提供了基础。     

城河河网-维水力特征模拟与配水方案设计

为探讨平原河网区配水方案,以慈溪市城河河网为例,在对城河河网进行概化处理的前提下,以表征明渠水流基本运动规律的圣维南方程为理论依据,结合具体的边界条件和初始条件,采用水力计算软件求其数值解.并根据不同计算方案下的数值模拟成果,对不同控制条件下"同时配水"方案与"轮流配水"方案进行了分析,从防洪控制水位要求以及断面平均流速变化情况入手,对不同配水方案下的河网水力特征模拟结果进行分析,旨在为进一步实施城河河网的调水配水工作提供参考依据.     

基于水文水动力模型的浦阳江流域洪水情景模拟

浦阳江流域地形复杂,包括山丘、盆地和平原。中游诸暨盆地是人口主要聚集地,受上游山区洪水和下游钱塘江潮位顶托影响,洪涝灾害形势严峻。为解决上述问题,本文对流域上游山区采用新安江水文模型模拟降雨径流过程,对下游盆地区采用IFMS一、二维水动力模型模拟水流运动,并以水文模型的计算结果作为水动力模型的边界条件进行水文水动力模型耦合。结果表明水文水动力模型适用于浦阳江全流域洪水模拟,能够弥补新安江模型中马斯京根汇流无法考虑潮水顶托影响以及水动力模型难以响应降雨变化的不足。根据地区防洪特点设置致灾因子变化和水利工程建设两类情景进行洪水模拟,得到不同条件下浦阳江流域的洪水淹没水深分布,通过结果分析,总结得出浦阳江流域洪涝问题的解决对策和建议。     

平原河网区产流实用模型研究

平原河网地区河道干支流概念模糊,水文关系复杂,水流流向随机,目前仍没有成熟的产流计算方法和模型。针对浙江省东部沿海平原河网地区的水文特征,按照不同的下垫面分别采用不同的产流计算方法,以蓄满产流理论和作物灌溉制度为基础,建立适用于该地区的平原河网产流模型。该模型不仅可以估算平原河网地区水资源量,满足水资源评价的需要,更重要的是嵌入了灌区灌溉过程模拟子模型,能同时反映平原逐日产流过程和灌区逐日灌溉用水过程,从而为精确模拟流域或区域水资源的配置过程并与实时调度实现无缝连接奠定基础。     

InfoWorks RS软件在平原河网计算中的应用研究

河网水力学模型专业应用软件InfoWorks RS软件由英国Wallingford软件有限公司开发,是一个一维水力学模型.该软件可以在一体化的仿真环境中实现降雨径流、汇流、恒定和非恒定水动力模拟,具有复杂水工结构模拟功能;采用逻辑规则表达的系统控制器,可以灵活的模拟复杂的控制结构调度原则.InfoWorks RS软件为可视化的通用软件,前、后处理功能非常强大,可以完全模拟平原河网内泵站、河涌的布局.通过软件在英雄水系河网水力计算的应用实例,表明InfoWorks RS软件河网水力模型能够为平原河网水系综合整治以及防洪排涝的数值模拟提供足够精确的水动力资料,进而为水系规划实施提供科学的决策依据.     

nfoWorks RS软件在平原河网计算中的应用研究

河网水力学模型专业应用软件InfoWorks RS软件由英国Wallingford软件有限公司开发，是一个一维水力学模型，可以在一体化的仿真环境中实现降雨径流、汇流、恒定和非恒定水动力模拟，具有复杂水工结构模拟功能，采用逻辑规则表达的系统控制器，可以灵活的模拟复杂的控制结构调度原则。InfoWorks RS软件为可视化的通用软件，前、后处理功能非常强大，可以完全模拟平原河网内泵站、河涌的布局。通过软件在英雄水系河网水力计算的应用实例，表明InfoWorks RS软件河网水力模型能够为平原河网水系综合整治以及防洪排涝的数值模拟提供足够精确的水动力资料，进而为水系规划实施提供科学的决策依据。     

水文水力学耦合模型及其应用

针对传统水文学方法模拟平原地区复杂水流精度不高的缺点,构造了水文水力学耦合模型.该模型采用差分算法求解圣维南方程组进行洪水演算,通过水文模型模拟其边界条件,实现水文学模型与水力学模型的耦合,并结合区域连接关系模拟,实现全流域耦合求解.模型应用于曹娥江流域花山至桑盆殿河段洪水模拟,结果表明:计算水位与实测水位吻合良好,具有较高的计算精度.     

南通沿海潮位资料插值方法研究

南通滨海平原地处黄海之滨,流域内河网水流运动受潮位影响明显.本文针对沿海潮位实测资料中低潮潮位缺失的问题,提出一种采用具有完整潮位过程的临近站点资料对潮位缺测站点进行潮位插值的方法,从而为南通平原河网水文水动力模型的计算提供潮位边界条件.该方法结合典型潮位站的潮位单位线形状,对南通沿海边界潮位过程进行补充插值.通过流域内实测水位过程验证,表明该方法可以有效对潮位缺测站点进行潮位插补.     

基于MIKE 11与HEC-RAS的南渡江防洪能力对比分析

利用实测地形和水文资料,基于一维河网模型系统MIKE 11与HEC-RAS分别建立了南渡江下游河段一维水动力模型。本文着重以HEC-RAS 和MIKE11 对河道糙率的不同计算方法为出发点,利用南渡江实测地形和水文资料进行计算,然后对计算结果进行比较分析,得到两种软件的联系与区别。模型率定和验证结果表明,所建两种模型均能够反映河网水动力条件,但是MIKE 11模拟结果更接近实测值。同时,以南渡江20年一遇洪水为例,模拟了现状河道在修建堤防以后的防洪水位,并对两种模型结果对比分析,为南渡江防洪及河堤规划提供依据。     

河网洪水预报的衰减二乘自回归校正应用

洪水预报是河网地区防洪排涝规划、洪水调度的重要组成部分，而水动力模型是其计算基础。由于模型受等多种因素的制约和影响，水动力模拟计算的水位有时与实测水位存在较大的误差，需要用一定的技术方法来校正。本文通过对这种误差序列分析后，利用自回归模型结合衰减记忆递推最小二乘法（衰减二乘）更新参数，并利用实测资料进行了相应的验证。对研究区的三场洪水进行模拟，计算分析表明，所采用的校正技术能有效提高计算精度，可以应用于实际河网洪水预报中。     

基于浅水波方程的水动力模型应用研究

以都江堰东风渠灌区某段渠道为研究对象,以守恒型圣维南方程作为天然河道一维非恒定流控制方程,提出了灌区渠道断面几何形状快速变化条件下的变量空间重构方法,推导了基于守恒型圣维南方程的HLLC求解器通量计算式。结果表明,基于浅水波方程的水动力模型在灌区水流推演中具有较好的模拟性能和适应性,不仅可为河网复杂区域的水动力数值模拟提供一种高精度、简便的方法,还可实现对水网复杂区域水流演进的高效预测,为水资源管理与调度提供参考。     

平原河网区排涝计算研究

行洪排涝是平原河网区汛期的重要任务。利用MIKE11模型中的HD模块,以江苏省泗洪县城区水系为实例,建立了一维水动力学模型,并利用产汇流计算确定了模型的边界条件,对20年一遇暴雨条件下的城区河网水量进行了模拟计算。结果表明,在现有的排涝设施条件下,泗洪县城区河网能够满足设计暴雨下的排涝要求。     

基于MlKE11水动力模型的大洋河丹东有堤段行洪能力分析

河道现状行洪能力是河道所在地区防洪安全的核心,也是防汛主管管部门汛期指导防汛的重要依据。为分析大洋河丹东有堤段的行洪能力,采用水动力模型MIKE11计算、模拟河道及河网的一维洪水演进过程,准确判断其行洪能力,为保护沿岸居民防洪安全提供理论基础。     

基于MIKE11水动力模型的大洋河丹东有堤段行洪能力分析

河道现状行洪能力是河道所在地区防洪安全的核心,也是防汛主管管部门汛期指导防汛的重要依据。为分析大洋河丹东有堤段的行洪能力,采用水动力模型MIKE11计算、模拟河道及河网的一维洪水演进过程,准确判断其行洪能力,为保护沿岸居民防洪安全提供理论基础。     

Mike flood在五泄江漫堤洪水演进模拟中的应用

以五泄江及其防洪保护区为研究对象,利用Mike flood软件构建侧向连接的一二维动态耦合水动力模型。详细叙述河网及防洪保护区概化、水工建筑物设置、模型参数选取。模拟超标准洪水下,漫堤洪水在防洪保护区的演进情况,得到具体的洪水到达时间、淹没范围、淹没水深等信息。研究成果可为五泄江的洪水风险分析、防洪调度、避灾转移等提供技术支持。     

蓄滞洪区对淮河干流防洪影响的数值模拟研究

近年来,淮河流域洪灾频发,情势越发严峻,时刻威胁淮河流域人民的生命财产安全,而蓄滞洪区调蓄作用对洪水演进有重要控制作用,故研究蓄滞洪区对淮河干流防洪影响尤为必要。采用水动力学方法对淮河干流蚌埠至花园咀段进行水流演算,构建河网水流的数学模拟模型。在建模的基础上,用其模拟淮河水流变化规律,并与实测水文资料进行对比,结果表明,模拟计算曲线与实测曲线相对一致,该模型具有适用性。同时,以花园湖蓄滞洪区为例,应用模型分析加入蓄滞洪区调蓄作用后蓄滞洪区几个重要参数对其干流防洪的影响,可实现对洪水演进过程影响的数值模拟,为淮河干流防汛调度工作提供充足的资料和可靠的技术支持。     

湖泊水文计算的水文水动力学模型研究

研究了一类丘陵与平原过渡地带的湖泊水文计算问题,建立了水文与水动力学模型相结合的湖泊水文计算模型,模型对湖泊上游丘陵区采用新安江模型和湖泊周围的平原区采用SCS模型进行降雨径流计算,对入湖河道、湖泊及其周围涵闸与泵站采用以湖泊为蓄水汊点、以调控涵闸为内边界、以外排泵站和涵闸为外边界的河网水动力学模型。以湖北省四湖流域上区长湖的入湖洪水计算为实例,计算结果表明模拟长湖水位、刘岭闸下水位和田关闸上水位均取得较好计算效果,长湖最高水位的绝对误差除1996年外均小于0.1m。     

沭西片防洪保护区洪水淹没风险特征

沂沭泗流域沭西片防洪保护区外河洪水有山区性洪水特征,其特点是洪峰水位高、历时短、总洪量小,溃堤洪水过程的精确计算是保护区洪水分析的关键和难点。为了精确模拟溃堤洪水过程及其在保护区演进规律,构建了一二维实时动态耦合水动力学模型。河网一维水动力数学模型采用1993年、2003年和2012年的实测洪水资料进行了率定与验证;防洪保护区和骆马湖二维水动力数学模型采用区域调研和查勘测量等方式对模型进行了校正和优化;河道与保护区采用溃口进行耦合计算,实现河道与保护区水量实时交互过程的模拟,模型可以作为洪水淹没要素的计算平台。以沂河50年一遇洪水马头溃口为例,溃口进洪历时13.2 h,洪峰流量537 m³/s,进洪量833万m³;保护区内洪水演进速度快,淹没区总面积107.7 km²。结果表明,沂河马头上、下游河段发生溃决,洪水将沿着白马河向下游演进,可以结合淹没水深、洪水路径和到达时间对人员和财产转移进行转移和安置。     

基于河网水动力模型的水系连通性对水环境质量的影响分析研究

平原河网地区地势平坦流速较缓,水体抗污染能力弱,改善水系连通性对水环境质量提升至关重要。以水系连通性较差的盛泽镇跃进联圩为研究对象,通过开展引调水试验,构建圩区河网水动力模型,探索圩区水利工作调度运行规则、河网水系连通方法以及相应的水环境变化规律。研究以水龄作为水系连通性的一种时间尺度参量,建立了跃进联圩水动力-水质-水龄的河网水环境模型,模拟了5种引调水方案下,圩内水系连通性及水质改善情况,并构建了压力、状态与响应的引调水连通效果评估体系,实现了对水系连通性变化与水环境改善水平的定量分析。结果表明：从水体交换时长来看,研究区域主要河道水体交换时间在5天以内,水体连通性越好的河道,水龄越短;从水质指标变化来看,调水实验中圩内的水环境氨氮变化最为明显,对引调水响应度高,模拟结果显示水龄与氨氮浓度变化趋势基本一致,水体连通性越好,水龄越短,有利于氨氮的削减;从引调水方案来看,单一调度方式对圩内水系连通性改善能力有限,特别是在河网内水体流动性弱的区域,同时使得圩区内水体流动性差异增大,更容易造成河网内水系连通性以及水质的空间分布差异,形成局部的滞水区或死水区。因此,采用多源引水与多区域排水相...     

杭嘉湖平原河网地区防洪形势分析及对策研究

杭嘉湖区位于长三角平原河网地区,随着近年来城市化快速发展,与太湖流域防洪规划编制时工况相比,下垫面及水利工程条件发生显著变化,尤其是城市扩展和圩外可调蓄水体降低,使得地区防洪形势更为严峻。构建了杭嘉湖区水文水动力学模型,模拟分析了土地利用变化对杭嘉湖区洪涝特性的不利影响,分析了杭嘉湖区防洪形势并提出治理对策。针对近期防洪工程规划方案进行了洪水模拟分析,结果表明,方案实施后区域排洪能力增强,最高洪水位显著下降,初步满足杭嘉湖区防洪要求。