含线状建筑物的分洪区洪水演进数值模拟

随着分洪区内人口、经济的增长,建设项目的增多,分洪区的地形情况变得复杂,这给分洪区分洪后的洪水演进模拟带来了困难.针对分洪区内存在相互交错线状建筑物的情况进行研究,考虑了分洪区内普通区域与线状物区域的水流交换,对已有的二维水流数学模型进行拓展,建立了相应的数学模型.最后通过对两个概化地形区域进行计算,证明了新模型的合理性.     

含线状建筑物的分洪区洪水演进数值摸拟

随着分洪区内人口、经济的增长，建设项目的增多，分洪区的地形情况变得复杂，这给分洪区分洪后的洪水演进模拟带来了困难。针对分洪区内存在相互交错线状建筑物的情况进行研究，考虑了分洪区内普通区域与线状物区域的水流交换，对已有的二维水流数学模型进行拓展，建立了相应的数学模型。最后通过对两个概化地形区域进行计算，证明了新模型的合理性。     

含河渠的分洪区洪水演进数值模拟

在分洪区内存在河渠的情况下，根据水流在河渠外区域和河渠内运动特点的不同，对已有的分洪区二维水流数学模型进行拓展，建立了相应的数学模型。该模型计算时能考虑河渠两侧有、无堤防两种情况，通过对概化地形的计算，证明了模型的合理性。     

杜家台分洪区工程经济效益分析

利用分蓄洪区蓄纳江河超量洪水,是一项重要的非工程防洪措施。汉江下游杜家台分洪区自1956年投入运用以来,为保卫武汉市和汉江下游两岸的安全共分洪运用19次,是国内分洪运用最为频繁,也是运用效益极为显著的分蓄洪区之一。本文从分析杜家台分洪区分蓄洪运用对减少河道洪峰流量、降低洪峰水位的作用入手,通过对其各次分洪运用的情况及其与汉江中下游其它防洪措施的关系的分析、比较,达到估算分洪区运用后所产生的经济效益价值量的目的。经过初步分析、估算,杜家台分洪区自投入运用以来所产生的经济效益价值量约为23.9亿元。     

沟播冬小麦田土壤水流动系统模拟

以衡水试验场沟播冬小麦田为例，建立了土壤沟垄微地形条件下土壤剖面二维饱和—非饱和水流运移的数学模型，对冬小麦生长条件下土壤水分的动态变化规律进行了模拟，揭示了人工微地形条件下典型时刻土壤水流动系统特征。结果表明：所建立的数学模型能较好地描述和模拟土壤剖面水分的运移过程和变化规律；土壤沟垄地形有利于形成局部优化的土壤水流动系统——根系汇流系统；土壤沟垄地形优化土壤水流动系统的效果受零通量面发育深度的限制。     

分洪区口门流量淹没系数的研究

采用平面二维数学模型,计算分析了分洪区口门的堰流流量系数和淹没系数的变化过程。结果表明,在自由溢流时,分洪区口门的堰流流量系数和正向堰流的流量系数基本一致。在淹没溢流时,在淹没度为0.8～0.98范围内,分洪区口门堰流的淹没系数与普通水力学的正向堰流的淹没系数基本一致;对淹没度在0.98～1.0范围(正向堰流不存淹没度为0.98～1.0范围的堰流),通过数学模型的计算分析给出了淹没度在这个范围内的分洪区口门堰流的淹没系数。所得结果可以为分洪区口门的流量计算作参考。     

山区暴雨泥石流预报数学模型的研究

采用有限体积方法,研究了计算区域网格自动划分、GIS图形数据采集、单元中心和节点的混合式地形插值、河网单元通道概化,提出了河道型、坡面型、陡坡型水流计算的处理模式,给出了不同重现期的面雨量暴雨过程,建立了山区暴雨泥石流预报数学模型.结合桂林地区地质、气象、地形等特点,对地质条件、地形条件、水动力条件和泥石流起动影响条件进行单元域化、数字化处理,提出了桂林地区在暴雨作用下不同区域泥石流发生可能性的判定条件,取得了不同重现期暴雨过程条件下桂林地区泥石流发生危险程度的计算成果,并与桂林地区地质灾害分布图比较,危险区域范围基本吻合.     

柳州市柳江河道景观工程对河道水流的影响研究

针对目前柳州市柳江河道上拟建景观对河道的影响,分别建立了柳州市柳江河道大范围河段和拟建景观工程局部范围曲线坐标系下的二维水流教学模型,并采用纯隐格式的混合有限分析法用来离散和求解该数学模型.建立的大范围的柳州市柳江河道二维数学模型计算成果一方面用来进行验证,另一方面为景观工程局部水流数学模型提供初始和边界条件.结果分析表明,与工程前相比,景观工程局部河道地形有挖有填,对局部水位和流态存在一定的影响;由于对工程区堤防外的房屋进行了拆迁,一定程度改善了所处位置河道左岸的过流条件.     

潮汐河口避咸蓄淡型水库库型优化研究——以崇明东风西沙水库为例

东风西沙水库为潮汐河口避咸蓄淡型水库,自然库底形态下地形高低不平,库区局部区域水流流态紊乱并易于形成"滞流区"而导致库区水质恶化。通过水动力和富营养化模型,模拟和分析东风西沙水库自然库型库区的水流情况以及库型优化后对库区水质的改善效果,为东风西沙水库库型优化设计提供重要依据。     

不同动态水压模式下迷宫流道内颗粒物运动特性研究

采用PTV技术,观测三角函数、三角、台阶、矩形波形动态水压模式下迷宫流道内颗粒物的运动情况,分析不同动态水压模式下迷宫流道内单个颗粒物运动轨迹、运动速度及流体流场,揭示动态水压抗堵塞机理。结果表明:相对于三角、台阶及矩形波形动态水压模式,三角函数波形动态水压模式下颗粒物滞留滞止区内的时间最短,颗粒物的沉积概率最小,水流对颗粒物的输移能力最大;三角函数波形动态水压模式下流道内产生的水流波动效应不断冲击流道滞止区内存在的低速漩涡,加剧了滞止区水流紊动,进入滞止区的颗粒物随水流不断运动,并对滞留甚至沉积在滞止区内的颗粒物发生强烈冲击,使得颗粒物离底悬浮,返回主流区,并迅速通过流道,增大了水流对颗粒物的输移能力,增强了流道的抗堵塞性能。     

强潮河口排涝闸下游双丁坝防冲减淤措施研究

在综合分析钱塘江河口北岸水泥沙运动特性的基础上，提出在强潮河口排涝闸下游利用双丁坝进行防冲减瘀的方案，并利用水流数学模型模拟分析了水同布置方案工程前后水流特性、闸下游水流流态、丁坝间流速变化、排水出流与附近边滩水流相互作用情况，推断出丁坝附近的冲淤情况，从而为闸下游选择适合的河宽（丁坝间距）和丁坝长工提供依据。     

滩地植被化的顺直复式河道漫滩水流计算

利用二维数学模型对滩地植被化的复式河道漫滩水流的水深平均流速的分布进行了求解。通过恒定均匀流的假设,对主流方向上的沿水深积分的紊流时均运动微分方程式进行简化得到了相应的控制方程,其中引入植被对水流作用的拖曳力项,并考虑二次流的影响。同时将复式渠道划分为3个子区域,通过联立求解各区域微分方程中的定解系数,最终得到均匀流的条件下各区水深平均流速的横向分布的解析解。通过与试验测得的资料比较,表明计算结果与实测资料吻合良好。     

孔缝组合式仿生态鱼道流动特性数值模拟研究

根据某工程特点和过鱼要求,建立了孔缝组合式仿生态鱼道三维紊流数学模型,从池室流态、主流流速衰减规律和紊动能三个方面分析了底孔、底宽和边坡等鱼道结构变化对鱼道池室水流条件的影响,并用模型试验对数值模拟结果进行验证。分析结果表明,仿生态鱼道具有明显的三维水流结构,其主流明确,流态良好,整体紊动能不大,底孔和竖缝处最大流速基本一致,在1.0 m/s左右,基本满足四大家鱼等经济鱼类上溯要求;增设底孔为中底层鱼类增加了上溯路径,并且使得池室流态更为丰富,能够有效提高过鱼效率;底宽和边坡变化对鱼道池室水流条件的影响不大,实际应用可根据地形地质条件作适当调整。     

基于HYDRO1K、SRTM3和ASTER GDEM的韩江流域水文地形信息对比

基于HYDRO1K、SRTM3和ASTER GDEM 3种DEM数据,对BTOPMC地形子模型提取的韩江流域地形信息进行了对比分析。结果表明:SRTM3最能精微地反映流域地形特征和土壤水分空间分布格局,ASTER GDEM次之,低分辨率的HYDRO1K则过度坦化了流域地形,使得基于地形指数的流域土壤水分分布趋于均匀,在产流表现上易于饱和,从水文意义上达不到刻画像韩江这一尺度流域的山地、丘陵地形。当水平分辨率达到一定精度时,与水平分辨率相比,DEM的垂直精度对提取地形信息的真实性起控制作用。ASTER GDEM的水平分辨率虽最高,但垂直精度不如SRTM3,所以提取的地形信息不如SRTM3精确。地形信息提取精度与DEM的填洼算法和流向算法有关。BTOPMC采用随区域地貌倾斜度而变化的小高程增量逐步填洼,填洼过程对区域地形信息的扰动较小。在采用D8单流向算法确定栅格水流方向时,沿最陡坡度流向比沿最大落差流向更容易产生水平和垂直流向。但由于HYDRO1K DEM生成时融合了DCW河网信息,2种流向算法对地形指数的影响只限于那些不具有河网信息的源头区域。     

数学模型在滨海城市水资源综合规

通过对滨海的温州市所辖的瑞安市的水资源综合规划实例，结合在工作过程中所用到的诸多数值计算，阐述数学模型在水资源规划、保护与管理中的作用。从水文学的降雨径流关系模型和诸多的统计预测模型、河网的水流水质模型、入海江河的非恒定水流模型、到区域的水资源优化配置，数学模型均有很大的优势。数学模型固有的低成本、快捷，其计算成果的数字化经后处理，容易达到可视化，通过网络传输对上级领导和决策机构的信息化调控管理等特点。     

多尺度有限元法在地下水拟三维数

建立基于多尺度有限单元法的拟三维数学模型，模拟非均质多孔介质中的三维地下水流问题。根据多孔介质中区域饱和－非 饱和水分运动的特征，将三维流动转化为拟三维流动模型。对参数水平方向渐变的非均质多孔介质中的三维地下水流用多尺度有限单元法和传统等参有限单元法进行了计算，结果表明在模拟非均质多孔介质中的三维地下水流问题时，多尺度有限单元法比传统有限单元法有效，既节省计算量又有较高的精度。     

超声波流量计杂质对测量精度影响机理分析

水中杂质是引起超声波衰减、导致超声波流量计测量不准确的主要影响因素。采用数值模拟计算和实验研究相结合的方法,对含杂质水流的超声波流量计内部杂质分布及测量精度进行了研究。采用两相流数学模型进行内部流动的数值计算,获得了不同杂质粒径在不同流量工况下的杂质分布规律,通过实验对含杂质水流的超声波流量计的测量误差进行分析,对数值计算结果进行了验证,探知了不同杂质粒径对超声波传播中心区域的影响及超声波测量误差的影响规律。结果表明,杂质粒径在0.02 mm以下,或者流量在1.05 m3/h以上时,该工况下中心区域的杂质浓度分布基本保持一致,对超声波的传播和测量精度影响规律一致。结果可为超声波流量计在含杂质水质工况下测量精度的研究提供理论参考。     

一维模型模拟局部溃坝洪水方法的合理性验证

用一维非恒定流数学模型进行局部溃坝水流模拟计算时,由于坝址断面的水流存在间断,溃口处的流量不能通过模型本身算出,须引用水力学中的堰流流量公式。为验证宽顶堰流流量计算公式用于局部溃口流量过程计算的合理性,本文采用平面二维数学模型对其进行了验证计算。一维数学模型与二维模型计算得到的溃坝流量过程符合良好,流量峰值差值在 5%以内,与局部溃坝坝址最大流量计算经验公式结果也很接近。表明一维数学模型模拟局部溃坝时,溃口断面处的流量采用一般宽顶堰流量计算公式是可行的。     

水库岩溶渗漏通道探测技术与应用

碳酸盐岩区由于特殊的地形、地貌和水文条件等易导致岩溶发育,在这样的区域进行水资源的开发利用,需要首先查明帷幕岩溶分布和发育情况,并对已有渗漏通道进行探测跟踪,从而保障水资源开发利用工程建设的顺利实施和安全稳定运行。以云贵高原黔南地区某水利工程为研究对象,采用电法、电磁波CT法,结合钻孔进行岩溶渗漏通道的地质地球物理综合探测分析。探测结果表明,针对复杂的岩溶水流动系统,综合探测方法可对岩溶渗漏通道进行有效地探测,可查明优势渗漏通道,为渗漏的处理提供可靠的依据。      

一、二维数学模型在飞云江河口航

根据飞云江河段的具体情况和航道整治工程实际问题，建立了飞云江河口一、二维非恒定水流数学模型。其中，一维非恒定水流数学模型主要研究飞云江河口洪潮水流特性并为物理模型和平面二维数学模型提供各种设计条件下的边界条件；平面二维非恒定流数学模型，主要研究飞云江河口航道整治工程实施初期对飞云江河口流场及洪水位的影响。通过不同方案的计算分析,从流速变化及水位壅高情况综合比较可知,方案七的整治效果较好,下埠新港区北航道流速有一定幅度的增大,而且对上游的南岸新港区前沿流速,泄洪等影响较小,能上.下兼顾.