滞洪区运行与浦阳江洪水位特性的响应关系

以浦阳江为研究背景,通过建立二维水动力模型,分析了浦阳江各频率洪水与高湖不同泄洪总量组合工况下浦阳江流域的洪水位特性.结果表明,当浦阳江遭遇10 a一遇洪水增至20 a一遇,再增至50 a一遇时,东、西江各典型位置点洪水位的平均降低值由0.62 m增至0.70 m再减小为0.59 m,即高湖泄洪对浦阳江东、西江洪水位影响的敏感性呈先增强后减弱的规律.在浦阳江相同频率洪水工况下,流域各位置洪水位改变量均随高湖泄洪总量增大而增大.而高湖相同泄洪总量工况下,浦阳江遭遇10 a一遇洪水增至20 a一遇再增至50 a一遇时,流域各区域洪水位改变量呈先增后减的变化趋势.东、西江以及东、西江下游交汇口-出口河段的洪水位改变量自上而下均呈逐渐减小变化,而上游入口-东西江上游交汇口以及枫桥江河段则反之.研究结论可为优化高湖滞洪区运行提供指导.     

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.     

紫荆关流域分布式HEC-HMS水文模型构建及洪水模拟

国内外学者利用HEC-HMS水文模型模拟流域降雨径流过程,发现该模型有良好的适用性。【目的】提高紫荆关流域洪水模拟精度。【方法】采用紫荆关流域水文气象及下垫面资料,将流域划分为11个子流域,通过选择产流和汇流计算方法,构建了该流域分布式HEC-HMS水文模型,并从历史实测暴雨洪水事件中选择14场洪水对构建的HEC-HMS水文模型进行了参数率定和模型验证。【结果】率定的各子流域产流参数基本相同,由于各子流域面积不同导致汇流参数也不同。模拟的洪峰流量和洪量相对误差均在20%以内,纳什效率系数为0.51～0.95,模拟与实测的洪水过程线吻合较好,模型模拟精度较高。【结论】构建的水文模型能反映紫荆关流域实际的产汇流过程,可用于该流域洪水过程模拟和洪水预报。     

中小尺度流域洪水模型模拟比较研究

中小尺度流域洪水模拟是水文预报和防洪减灾的重要基础工作,选择适宜的水文模型对制定水文预报方案具有重要意义。以长江上游支流沿渡河流域为研究对象,对比分析了3种不同类型的水文模型(新安江模型、TOPMODEL、人工神经网络模型)对场次暴雨洪水过程的模拟效果及适用性。结果表明:各模型在模拟场次和验证场次的平均NSE效率系数均超过0.7,平均径流深误差均低于12%,可见3种模型在沿渡河这一湿润地区典型中小尺度流域均有较好的适用性。在验证期,新安江模型模拟的径流深相对误差均未超出许可误差20%的范围,且NSE系数均值达到0.826,然而Topmodel和BP模型模拟下各场次洪水的NSE系数虽均大于0.6,但个别场次结果精度较低。此外,新安江和BP模型的实测与模拟流量点群更接近1∶1线,在流量模拟方面更好,Topmodel的流量模拟整体偏大。总的来说,新安江模型在流域的适用性更好,Topmodel和BP模型次之。     

数字流域水文模拟在增江流域中的应用

基于DEM的流域水文模拟已成为近年来流域水文模型的热点之一。探讨基于DEM的流域水文模拟方法入手，研究了数字高程模型和新安江模型相结合的半分布式水文模型的建模思路，并把它应用于增江流域洪水预报中，结果证明该模型切实可行。     

数字流域水文模拟在增江流域中的

基于DEM的流域水文模拟已成为近年来流域水文模型的热点之一。本文从探讨基于DEM的流域水文模拟方法入手，研究了数字高程模型和新安江模型相结合的半分布式水文模型的建模思路，并把它应用于增江流域洪水预报中，结果证明该模型切实可行。     

基于栅格的分布式新安江模型在三岔河流域的洪水预报研究

分布式水文模型有效结合了流域地形,包括流域边界、坡度、流向、河网水系等地理信息特征,考虑了降雨、下垫面条件等时空分布不均匀性,是现阶段水文模型的研究热点之一。在考虑水库调蓄作用的基础上构建了基于栅格的分布式新安江模型,并用于乌江上游三岔河流域普定水库和高车水文站的洪水预报中。结果表明,普定水库和高车水文站洪水模拟纳什效率系数分别达到了0.85和0.95,可以为该地区的洪水预报以及流域内任意点的雨量预警提供支撑。     

王家厂水库洪水实时预报方法及应用研究

考虑到流域降雨时空变化和流域地形、河道特征对流域产汇流的影响，应用新安江三水源产流模型、流域分散入流非线性汇流模型以及流域洪水实时预报校正模型，对王家厂流域洪水进行模拟，取得了较为满意的计算结果。     

考虑Copula-LM-HMS耦联的台风情境下大坝洪水漫顶风险率计算

气候变化下台风风暴潮出现频次增加,形成的暴雨洪水对水库大坝安全产生极大威胁。由于部分地区实测流量资料缺少,基于雨量资料的随机模型与水文模型耦合模拟洪水过程线的研究亟待发展。针对现有小流域流量资料缺少问题,研究了基于降雨随机模型与水文模型的Copula-LM-HMS耦联模型,来模拟入库洪水并计算水库大坝洪水漫顶风险率。该模型通过Copula函数与拉丁超立方-蒙特卡罗抽样（Latin Hypercube-Monte Carlo Simulation）生成流域多组7日降雨数据,并通过变倍比放大法缩放处理得到相应降雨序列,利用HEC-HMS水文模型模拟洪水过程线并结合调洪演算得到坝前最高水位,同时考虑风浪作用来模拟台风情景下的库水位变化情况,计算大坝洪水漫顶风险率,并分析不同组合条件对洪水漫顶风险率的影响。余姚市四明湖水库实例分析表明,构建的Copula-LM-HMS耦合模型计算得到的拦河坝在未来台风情境下无漫顶风险,自溃坝最小漫顶风险为0.22%,最大漫顶风险达到2.68%;洪水漫顶风险与降雨分布及起调水位有关,同时风浪作用对洪水漫顶风险影响较大。基于耦合模型进行中小流域洪水漫顶风险率计算,...     

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。     

永定河洪水资源化蓄滞洪区蓄水量计算

针对永定河的具体情况，利用一维河网非恒定流数值模型，计算了通过调节分洪口门的运行方式可达到的最大蓄水量。分洪口门的调度考虑了上游洪水过程、下游潮位变化引起的海水上溯以及蓄滞洪区的最大蓄水量等问题。     

飞来峡18#坝段坝顶水平位移安全

飞来峡水利枢纽是以防洪为主的大型水利工程，利用观测资料建立数学模型并确定安全监控指标，对于工程安全运行及防洪调度具有重要意义。叙述了混合模型建立的基本原理和方法。运用弹塑性理论，采用平面有限元计算模拟了蓄水过程，分析研究了飞来峡大坝18#坝段坝顶水平位移在各种可能水位组合情况下的变化规律，建立了坝顶水平位移与上下游水位的确定性关系模型，利用实测资料建立了该坝段坝顶水平位移的混合模型。经检验，模型质量较好。利用混合模型拟定了安全监控指标，并据此反演了该坝段混凝土弹性模量。所建立的安全监控指标和反演的坝体弹性模量可为枢纽工程安全运行及防洪调度提供重要依据。     

Simulation of 1D surface and 2D subsurface water flow and nitrate transport in alternate and conventional furrow fertigation

Increasing water and fertilizer productivity stands as a relevant challenge for sustainable agriculture. Alternate furrow irrigation and surface fertigation have long been identified as water and fertilizer conserving techniques in agricultural lands. The objective of this study was to simulate water flow and fertilizer transport in the soil surface and in the soil profile for variable and fixed alternate furrow fertigation and for conventional furrow fertigation. An experimental data set was used to calibrate and validate two simulation models: a 1D surface fertigation model and the 2D subsurface water and solute transfer model HYDRUS-2D. Both models were combined to simulate the fertigation process in furrow irrigation. The surface fertigation model could successfully simulate runoff discharge and nitrate concentration for all irrigation treatments. Six soil hydraulic and solute transport parameters were inversely estimated using the Levenberg–Marquardt optimization technique. The outcome of this process calibrated HYDRUS-2D to the observed field data. HYDRUS-2D was run in validation mode, simulating water content and nitrate concentration in the soil profiles of the wet furrows, ridges and dry furrows at the upstream, middle and downstream parts of the experimental field. This model produced adequate agreement between measured and predicted soil water content and nitrate concentration. The combined model stands as a valuable tool to better design and manage fertigation in alternate and conventional furrow irrigation.     

多孔孔板水力空化可视化与数值模拟

基于自行搭建的多孔孔板空化反应装置,采用高速数码摄影和长工作距离显微成像技术,对多孔孔板中心孔内和孔板末下游进行空化特性试验研究,并分析了入口压力、空化数等参数对孔板水力空化的影响。试验结果显示:随着入口压力升高,孔内空化数不断下降且开始产生空化。孔板内和孔板下游都有空化区存在,且孔内空化对下游空化区影响大。数值模拟结果显示孔内空化与试验相符合,且下游空化区的产生是由孔内空化云脱落至下游漩涡区引起的。     

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.     

Water allocation practices among smallholder farmers in the South Pare Mountains, Tanzania: The issue of scale

The impact of ambitious water sector reforms, that have been implemented in many countries, has not been uniform, especially in Africa. It has been argued that the disconnect between the formal statutory reality at national level and what is happening on the ground may have widened rather than shrunk. There is, therefore, a renewed interest in local water allocation arrangements and how they function. This study looks at water sharing practices and agreements among smallholder farmers in Makanya catchment (300 km²), which is part of Pangani river basin (42,200 km²) in northern Tanzania. Existing water sharing agreements have been studied in the Vudee sub-catchment (25 km²), which has about 38 irrigation furrows of which 20 have micro-dams. Five micro-dams are located at the downstream side of the sub-catchment. At the outlet of the Makanya catchment, farmers practice spate irrigation, using the residual flows from the highlands to irrigate.Based on interviews with smallholder farmers and supported by hydrological data water sharing agreements were found to exist among irrigators using the same furrow, among furrows using the same river and at sub-catchment scale. Some agreements date back to the 1940s. They mostly specify water sharing on a rotational basis at all three scales. No water sharing agreements were found at catchment scale, such as between the water users in Vudee sub-catchment and Makanya village.The study concludes that, as a result of the increase in demand for a diminishing resource, tradeoffs between upstream and downstream water uses have emerged at an increasingly larger spatial scale. At the catchment scale, downstream water users have changed their practices to accommodate the changes in the flow. Currently these claims for water do not clash as upstream water users use the base flow (which does not reach downstream anymore) and downstream water users utilise the flood flows. The water sharing arrangements at sub-catchment scale are negotiated through the social networks of the smallholder farmers and are therefore build on the social ties between the communities. However, at catchment scale, the social ties appear relatively weak in addition to the hydrological disconnect; these links are possibly too weak to build new water sharing arrangements on. It may therefore be necessary to involve more formal levels of government, such as Pangani Basin Water Office, to facilitate the negotiation process and create awareness on the inter-linkages of various water uses at catchment scale.     

基于平面二维浅水方程的海河干流行洪模拟研究

通过在天津市城市段海河干流应用平面二维浅水方程,分别模拟计算不同重现期设计暴雨下2种不同情景的河道行洪。结果表明平面二维浅水方程模拟河道洪水演进的结果较好,且受洪涝潮影响的城市河道行洪压力在下游增设抽水排涝泵站的情景下可得到有效缓解,但单一的工程措施已不能保障城市河道的行洪安全,需采取更加多样化的措施才是上策。     

蓄滞洪区洪水特性对地面沉降的响应研究

随着累计地面沉降量的增加,蓄滞洪区内的洪水特性发生了一定程度的改变。以贾口洼蓄滞洪区为例,通过对其进行地面沉降分析,构建基于两种不同地面高程资料的二维水动力模型,对大清河百年一遇设计洪水进行演进模拟。通过比较地面沉降前后洪水演进过程、淹没水位和洪水淹没面积的差异,得出如下结论：在入流过程和蓄水量完全相同的情况下,地面沉降会引起贾口洼蓄滞洪区前期洪水演进速度变缓,淹没水位降低,最大淹没范围增大。该结论可为滞洪区的防洪减灾及大清河防洪调度提供决策依据和科学指导。