平原河网一维水流计算模型在洪水

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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

无为大堤防洪保护区河道建模方法研究

使用MIKE软件对地形数据进行网格剖分时,河道易被概化失去其原有的行洪能力。【目的】寻找合适的河道建模方法。【方法】通过总结三角形网格方案、混合型网格方案、一二维耦合方案共3种建模方案,并分别建立模型,对结果进行了对比分析。【结果】三角形网格方案建模时,河道易被概化失去过水能力;混合型网格方案建模时,河道过水能力接近实际,但河岸与保护区接边处易发散;一二维耦合方案建模时,河道过水能力较好,但易忽略堤防薄弱处的洪水风险。三角形网格方案宜在计算精度要求高、计算时间充足时,将河道网格加密后使用;混合型网格方案建模时,河岸处理过程复杂,但计算速度较加密后的三角形网格方案约提高2倍,是替代三角形网格的重要方案之一;一二维耦合方案建模时,计算速度较加密后的三角形网格方案约提高5倍,但计算精度取决于断面间距的选取,宜在河道堤防高程差别不大时使用。【结论】河道作为保护区内的主要行洪通道,建模方案的选择会改变其行洪能力的强弱,进而必然影响洪水风险分析结果,可根据分析区域的特点选择合适的建模方法。     

秦岭北麓城市型河流LID建设模拟及其水文响应特征研究

为分析半干旱区低影响开发建设对城市河流水文系统的可能影响,应用暴雨洪水管理模型(SWMM)和河段水量平衡模型,以秦岭北麓灞河流域为例,对不同重现期及典型降雨过程的降雨径流过程进行模拟计算,并对不同LID措施的流域洪峰、洪量、河流水量、水流流速等量值变化及可能的水质环境影响进行分析。结果表明:考虑LID措施的流域暴雨洪水计算中,重现期越长,河道内洪峰、洪水总量消减比例越小。设计暴雨重现期小于10年的洪水消减比例最大;流域内城市区低影响开发建设后,滨河带地下水补给量减少;LID措施后径流量减少,可能加重下游水污染。研究揭示了半干旱地区低影响开发建设的河流水文系统变化特征及其可能引起的水环境问题,对更合理地开展城市雨洪管理工作具有指导意义。     

基于水动力耦合模型的平原地区排涝规划

针对滨海平原感潮河网地区水系流态复杂、受边界条件和工程调度影响显著的特点,遵循充分发掘水系调蓄能力、多闸联调和水闸优先抢排的原则,对感潮河网和湖泊分别构建一维和二维水动力数学模型,利用2种模型模拟水位、流量相等的条件,对一维和二维水动力数学模型进行耦合.以辽东湾新区水系排涝规划为例,对4种设计方案进行了分析对比,得出了河道断面和排涝闸门规模.结果表明：方案一和方案二中,河道断面尺寸不变时,排涝闸门规模偏小,造成上游水位偏高;方案三和方案四中,排涝闸门规模不变时,扩大河道断面尺寸对域内水位影响不大.从排涝能力和经济等角度综合考虑,选取方案四为最优方案.计算结果较好地反映了滨海平原感潮河网地区河道断面尺寸和排涝闸门规模对排涝能力的影响,可为区域工程设计和制定排涝方案提供技术保障.     

大范围平原河网地区防洪标准分析研究

分析了大范围平原河网地区洪涝特性,指出这类地区存在本地降水引发的防洪问题。研究了防洪标准确定的相关因素,提出防洪标准表达需包含设计暴雨频率、设计暴雨年型、防洪设计水位、与承泄区水位组合关系等内容。研究了防洪标准确定的基本思路,大范围平原河网地区防洪标准确定时建议将低洼圩区作为整体来研究,中等城市或大面积乡村,防洪标准可选用50～100年一遇。对区域内部圩区和城镇防洪排涝治理提出了协调要求。     

金墅湾水源地陆域保护区污染物输移规律及水力阻截关键技术

通过实地调研、资料解析、模型计算等多种方式,在掌握金墅湾水源地陆域保护区陆域污染源类型及入河负荷的基础上,深入研究汛期及非汛期水流运动特征及污染物输移规律。针对研究范围的实际情况,研究水力阻截设施的类型、布置及阻截效果等关键技术,提出既能达到减少进入保护区污染负荷,改善保护区水体水质,又能满足河网水动力要求的水力阻截方案。     

河道水流三维数值模拟研究与发展

河道水流的流态往往非常复杂。在设计水利设施的过程中，应综合考虑验证建造河道的水力因素，因此无法采用单纯的水力设计计算，需进行相应的物理试验来测定水利设施的合理性。随着计算机技术的不断提升，数值模拟技术得到飞速发展，数值模拟技术也逐渐被应用到水利工程中，由于数值模拟的准确性及便利性，数值模拟在水利工程领域变得愈加重要。该文详细阐述水流三维数值模拟的研究发展过程，总结水流模拟的优势和弊端，为数值模拟的发展提供参考依据。      

丘陵-平原-湿地复合区降雨径流数值模型

针对丘陵-平原-湿地复合地区降雨径流数值模型较少、而已构建的模型对水文要素空间分布和湿地区水流运动又反映不足,采用格子玻尔兹曼法和有限元法构建丘陵-平原-湿地复合区降雨径流数值模型。在模型构建过程中将复合区分为地势起伏较大的上游丘陵区和下游地势变化较小的平原湿地区。上游丘陵区降雨采用距离平方倒数法计算降雨空间分布、采用格子玻尔兹曼法建立非饱和区土壤水运动模型、利用达西公式建立饱和区水流运动模型、利用格子玻尔兹曼法构建汇流数值模型,进而构建了上游区的降雨径流数值模型。平原湿地区采用基于有限元四边形单元构建了水流运动数值模型。平原湿地区入口边界采用上游区降雨径流数值输出的流量过程,平原湿地区出口边界采用基于格子玻尔兹曼法的汇流模型计算的水位过程。四边形单元有限元求解水流运动方程实现了上、下游区的无缝连接,模型使用比较方便。以挠力河流域为研究对象进行了降雨径流和平坦区水流运动模拟研究,模拟结果良好,说明模型较为可靠。     

广州市荔湾区河涌整治排涝方案研究

荔湾区河涌众多,现有河涌防洪排涝能力偏低。根据荔湾区河涌水系整治研究的需要,建立了荔湾区河涌水系一维河网水动力数学模型,对荔湾区不同河涌整治方案的排涝状况进行计算、分析。研究显示,芳村地区大多数河涌未完全达到20年一遇排涝标准,新建塞坝闸、牛肚湾闸、葵蓬闸及花地河南、北闸与广佛闸后,区内与新建水闸和花地河有水力联系的河涌排涝水位明显下降,可明显提高芳村地区的防洪排涝能力,新建塞坝闸、葵蓬闸及花地河南、北闸与广佛闸对排涝而言是必要的。