富春江入库控制断面水位计算方法研究及误差分析

近年来受人类活动影响,富春江流域下垫面因子发生重大改变,传统水位流量关系无法应用。为应用水位比降法推求入库控制站有效入库流量,首先要对水位资料进行分析计算。以圣维南方程组为理论基础建立水动力学模型,考虑河道糙率的空间变异性,根据已有资料对富春江水库上游河道进行概化,模拟计算2013年女埠站洪水水位过程。同时采用经验相关法建立水位关系函数求解女埠站水位。2种方法模拟计算精度皆较高,水动力学方法在验证期洪峰模拟上优于经验相关法,而后者在洪水过程模拟上的确定性系数更高。由计算结果误差分析可知考虑水力要素时间变异性的水动力学模型能更好拟合退水过程,值得深入研究。     

基于断面比能和大数据的明渠量水方法及其应用研究

根据明渠恒定渐变流形成条件和水力特性,以断面比能为理论依据,采用迭代法计算明渠流速、流量,构建了基于断面比能和大数据的新型明渠双水位量水方法。通过在冶河灌区实际应用,对采集的水深数据和实测的流量数据进行大数据计算,得出不同上下游水深对应的水力坡度和流量,提出糙率按水深和时段分区取值,并在此基础上绘制明渠恒定渐变流Q～H_s～ΔH关系曲线,分析实际工程中时段、边壁条件对糙率系数的影响,阐述明渠量水段应具备的条件。该方法理论依据充分,糙率取值较合理,流量精度较高,研究结果可为灌区量水技术方法创新和应用提供参考。     

基于MIKE和HEC-RAS模型模拟锦江水面线比较研究

应用HEC-RAS和MIKE11模型对江西省高安市锦江河段进行水面线计算,并与实测水位数据进行对比,计算模型精度,综合考虑参与建模的主要水文参数初始水位和河道糙率,并对其进行敏感性分析。结论如下:MIKE11模型计算的水面线精确度更高,其水位结果也略高于HEC-RAS模型,两个模型对河道糙率的敏感性不同是造成水面线结果差异的一个重要因素。经计算,MIKE11模型对糙率更为敏感。MIKE11模型对锦江河道水面线的推算具有更加重要的意义。     

引黄济津应急调水工程河北段输水

针对引黄济津应急调水工程河北段的输水能力进行了研究。渠段的输水能力是指渠段所能通过的最大入流量，即渠段的首端断面所能通过的最大流量。根据引黄济津应急调水工程近4年的实测数据，构建了适于干河床水流推进过程渗漏损失的改进模型、小水深情况下的糙率加大模型，并采用均匀试验优选方法对水力参数进行了反演，利用非恒定流模型对引黄济津河北段渠系输水能力进行了计算。结果表明，建立的渗漏损失改进模型、小水深情况下的糙率加大模型是合理的，反演得到的参数是精确的；由于在水流推进与涨水阶段渠床的非稳定渗漏起了较大作用，所以各渠段的输水能力在非稳定输水阶段比稳定输水阶段稍大。输水能力的计算结果可以为引黄济津未来几年的输水规划与调度提供具体的指导。     

引黄济津应急调水工程河北段输水能力计算

针对引黄济津应急调水工程河北段的输水能力进行了研究。渠段的输水能力是指渠段所能通过的最大入流量，即渠段的首端断面所能通过的最大流量。根据引黄济津应急调水工程近4年的实测数据，构建了适于干河床水流推进过程渗漏损失的改进模型、小水深情况下的糙率加大模型，并采用均匀试验优选方法对水力参数进行了反演，利用非恒定流模型对引黄济津河北段渠系输水能力进行了计算。结果表明，建立的渗漏损失改进模型、小水深情况下的糙率加大模型是合理的，反演得到的参数是精确的；由于在水流推进与涨水阶段渠床的非稳定渗漏起了较大作用，所以各渠段的输水能力在非稳定输水阶段比稳定输水阶段稍大。输水能力的计算结果可以为引黄济津未来几年的输水规划与调度提供具体的指导。     

SCL防渗膜在渡槽降糙改造的应用与效果分析

宁夏红寺堡扬水工程增流改造应用了槽壳内衬SCL防渗膜,可有效减少工程投资、提高施工速度,但SCL防渗膜的降糙增流效果尚未验证。通过渡槽测流段面几何尺寸、水力坡降和多断面水力要素量测,按照明渠恒定非均匀流流态推算了工程改造前后渡槽糙率变化,分析SCL防渗膜降糙增流效果,为后续工程更新改造提供技术依据。结果表明:内衬SCL防渗膜,渡槽糙率可降低至0.011 5～0.012 0,较原有混凝土槽壳,糙率可降低0.001 17～0.001 82,降幅为8.86%～13.62%,渡槽过流能力可增加9.75%～14.99%。     

景洪水电站典型日运行对下游河道

介绍了景洪水电站所在地区及澜沧江流域的自然、经济条件，明确了景洪水电站以发电为主，航电结合并兼有其它综合利用效益的开发任务。以Saint-Venant方程组为基础，用Newton-Raphson方法直接求解按Preiss-mann加权四点隐式格式进行离散所得的非线性代数方程组，建立一维河网非恒定流水动力学模型。利用景洪水电站坝址至关累滩段河网枯、平、丰季的水文数据分别对模型进行了率定和验证，结果表明计算值和实测值吻合较好。对景洪水电站七种典型日运行发电方案进行非恒定流计算，得出了下游河道各断面的水位、流量过程线，为确保防洪、航运安全提供依据。     

调压灌溉系统压力动态变化过程简化计算模型的研究

本文以恒定流模型为基础，采用一次差分近似及线性化处理，建立了调压灌溉系统压力动态变化过程的简化计算模型，经与非恒定流模型比较，简化模型具有较高的精度，计算简便、快捷。     

遗传程序在水位流量关系拟合中的

针对传统水位流量关系曲线拟合过程中存在精度不高的问题,应用遗传程序拟合水位流量关系。该方法能够通过演化计算自动寻找最优的模型结构,比起传统统计方法具有较大的灵活性和智能性,避免了预先假定具体数学表达式的不足。将基于遗传程序的水位流量关系模型同基于最小二乘法、遗传算法以及蚁群算法的模型进行详细比较,实例表明,基于遗传程序设计的水位流量关系模型适应性强,拟合精度最高,为水位流量关系拟合提供了新的有效方法。     

遗传程序在水位流量关系拟合中的应用

针对传统水位流量关系曲线拟合过程中存在精度不高的问题,应用遗传程序拟合水位流量关系.该方法能够通过演化计算自动寻找最优的模型结构,比起传统统计方法具有较大的灵活性和智能性,避免了预先假定具体数学表达式的不足.将基于遗传程序的水位流量关系模型同基于最小二乘法、遗传算法以及蚁群算法的模型进行详细比较,实例表明,基于遗传程序设计的水位流量关系模型适应性强,拟合精度最高,为水位流量关系拟合提供了新的有效方法.     

畦田Philip入渗参数和田面综合糙率同步推求

以水量平衡原理为基础,通过对畦灌地表水面线的概化,并将Philip入渗公式等同为α=0.5的Kostiakov修正模型,由此建立了利用畦灌水流推进过程同步推求Philip土壤入渗参数和田面综合糙率的模型.结合文献资料和大田试验对所建模型进行验证,并采用Matlab软件求解,得出不同地表储水形状系数σh下的入渗参数和糙率,并分别对入渗参数和田面综合糙率的可靠性进行了验证,结果表明所建模型同步推求土壤入渗参数和田面综合糙率是可靠的,并且计算方便,精度较高.     

石头河东干渠渠系非恒定流的数值模拟

对于非恒定流,用常规的水文学方法很难分析计算渠道水流的水位、流量等水力要素随着时间和流程的变化,圣维南方程则可以解决这类问题.本文针对石头河东干渠渠系的具体情况,应用圣维南方程组建立数学模型,用特征线法对方程组进行求解,并对其中关键性参数进行分析研究.结果表明:计算水位、流量与实际过程相吻合,偏差均在允许范围之内.也进一步表明用圣维南方程组对石头河东干渠渠系进行非恒定流的数值模拟具有实用性和可操作性.     

转弯河段重力坝组合挑流消能建筑物体型优化试验研究

针对某大型水电站采用组合挑流消能方式时其消力池下游河道转弯、水流归槽难等问题,对2种泄洪消能建筑物体型布置方案的水力特性开展对比试验,获得挑流水舌及入水形态、消力池内流态及出池水流衔接等水力参数;通过体型优化,获得了满足设计要求的推荐方案,消除原设计方案中消力池底部冲刷严重,出池水流偏离主河槽且与下游河道衔接不佳,河道水位波动较大等不利水力学条件.     

用水量平衡法推算畦灌水流推进过程及求解合理畦长

前言畦灌水流运动在水力学上属于非恒定,非均匀、透水性底面上明渠水流的一种特殊情况,水流的运动同时受入畦流量、土壤渗吸速度、地面坡度、地面糙率及作物耕作状况等许多因素的影响。以往的计算模型(包括流体动力学模型、零位惯性模型、运动波模型)难以求解,而且精度并不高,实际应用受到限制。本文将推出新的水量平衡模型,并据此提出供实际应用的畦长公式。一、畦灌水流推进过程     

TCC控制下的渠道水流数值模拟研究

青铜峡灌区建立了全国首个全渠道控制系统(简称TCC)示范区,TCC通过测控一体闸控制水位流量,运行调度过程中渠系产生非恒定非均匀流。本文应用圣维南方程组模拟渠道水位流量过程,应用普列斯曼有限差分法离散方程组,采用牛顿-拉普森迭代法求解非恒定非均匀流的代数方程组。针对U形渠道进行了水流过程的数值计算,验证结果表明,圣维南方程组及牛顿-拉普森迭代法适用于测控一体闸的水流模拟,水位和流量的计算结果与实测值误差较小。研究结果为建立测控一体闸的控制模式提供依据。     

城市深层隧洞输水系统水力过渡过程特性分析

【目的】研究城市深层隧洞输水系统的水力过渡过程特性。【方法】以西丽水库至南山水厂原水管工程实例为研究对象,利用Bentley hammer软件建立输水系统模型;分析启泵间隔时间对输水系统稳定性的影响,并进一步分析典型工况下管道糙率对输水系统稳定性的影响;探究增设3#竖井为调压井对输水系统稳定性的影响。【结果】当启泵间隔时间大于240 s时,2#竖井最低瞬态水位趋于稳定;管道糙率越大,启泵工况下最低瞬态水位越低,事故停泵工况下涌浪水位的超调量越大;增设3#竖井作为调压井对输水系统水锤压力极值影响不大。【结论】启泵间隔时间大于240 s时,启泵间隔时间对输水系统稳定性几乎没有影响;管道糙率越大,典型工况下系统稳定性越差;增设3#竖井作为调压井后需投入大量维护成本,且对输水系统水锤压力极值影响不大,故不建议设置为调压井。     

调压灌溉系统压力动态变化过程简化计算模型的研究

本文以恒定流模型为基础，采用一次采分近似及线性化处理，建立了调压灌溉系统压力动态变化过程的简化计算模型，经与非恒充模型比较，简化模型具有较高的精度，计算简便，快捷。     

沙坪二级电站水力调控方法研究

我国现阶段水利工程群的调控以人工经验为主,因缺乏对水流时滞性的科学分析,难以满足新时期智能调控的迫切需求.枕头坝一级～沙坪二级区间位于大渡河流域,坡度陡,水力调控研究难度大,目前主要依靠人工经验开展水力调控方案的制定.以该区域为例,利用一维非恒定流数值模拟模型,对水流时滞性进行了系统分析,计算上游流量变化、下游水位稳定...     

节制闸调控下明渠输水系统水力特性研究

长距离明渠输水工程的水力控制问题直接关系到工程的安全运行。以南水北调中线某一渠段为典型算例,建立非恒定流数学模型,通过数值模拟,对节制闸调控下的明渠输水系统水力特性进行了研究。结果表明:当流量变化相同时,水位波动范围、流量变化速率与闸门的启闭速率呈正相关。闸门的启闭速率越大,水位波动出现的时间越早,但明渠恢复到新的恒定流状态所需的时间越少。渠段水力震荡及渠道的漫溢现象主要受闸门关闭速度影响,应尽量降低闸门的关闭速率,从而减少水力振荡的影响,延长渠道出现漫溢的时间。综合比较不同节制闸间距下的渠道响应时间、闸前水位壅高、事故排空时间、建闸投资比,建议南水北调中线某明渠段节制闸间距取在2535 km之间最优。     

治理深圳河第四期工程滞洪区模型试验研究

合理实现蓄滞洪区防洪减灾、生态环境改善、人水关系协调、水土资源合理利用等多重功能,是滞洪区规划设计和运行管理的目标.通过经验公式计算和水槽试验选定物理模型加糙方案,提出了“水位—流量”自拟合功能的下游尾门“复合堰”控制方法,研究不同来流条件下滞洪区削峰滞洪对下游河道流量、水位的影响,对滞洪区削峰滞洪效果进行了验证.针对滞洪区进口堰结构形式、溢流堰与下游堤防衔接方式、溢流堰堰顶高程进行了优化试验研究,试验成果表明推荐方案工程效果显著,力图建立一套可推广至类似滞洪区设计方案优化方法.