景洪-橄榄坝枢纽二维非恒定流数学模型研究

景洪-橄榄坝枢纽作为澜沧江国际通航河流的最后两级电站,其联合日调节运行方式对自身发电及下游航运具有重要影响。针对该发电、航运等多目标梯级运行问题,制定了景洪-橄榄坝联合运行的七个调度方案,并以景洪电站运行调度产生的日调节非恒定流为研究对象,建立平面二维非恒定流水力数学模型。该模型采用混合非结构网格（四边形和三角形）离散计算区域,采用Roe格式的近似Riemann解来计算通过界面处的法向通量。通过该模型模拟计算,在保证橄榄坝出境流量满足要求的前提条件下,合理协调景洪-橄榄坝两坝间通航与景洪调峰发电目标,最终得到景洪-橄榄坝联合运行具有实际应用价值的推荐方案。     

河网水流模拟编程计算研究

以扩展的圣维南方程组和有限差分方程组为基础，对河网进行合理的编码，采用Preissmann法对圣维南方程组进行离散，采用河网矩阵标识法的三级解法编制河网非恒定流的计算程序求解各断面的水位Z和流量Q。     

发电供水工程输水系统过渡过程数值模拟方法研究

为了实现水资源的综合利用,工程上常常从现有水电站的引水隧洞或压力管道取水,兼顾发电与供水的需求。本文以南水水库供水工程为例,针对兼有发电、供水特征的输水系统建立了数学模型,分析其在发电、供水以及发电+供水三种运行工况时,恒定流计算初始参数的调整方法和发电与供水两系统在非恒定流过渡过程中的相互影响,探索兼有发电、供水特征的输水系统过渡过程的模拟计算分析思路与方法,为类似发电供水工程输水系统过渡过程的分析计算提供借鉴。     

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。     

南方滨海河网非恒定流计算模型的研究

根据广东省台山市都斛镇灌排河网的特点，建立了河网非恒定出流数学模型。该模型根潮水位的变化，模拟河网的水位和流量变化过程。通过调节挡潮间的运行时间和开启度，使该系统既能满足排涝要求，又能合理控制河网水位，使之满足农作物生长对地下水位的要求。     

梯级水电站水量平衡的研究

针对三个梯级水电站出现的水量计算不平衡的现象，通过对这三个水电站的日常水情调度数据的分析和对库区河段的明渠非恒定流计算，探讨了水量计算不平衡的原因，并给出了这些水电站的水位流量关系特性，对其他流域梯级水电站有一定参考作用。     

基于蒙特卡罗方法的区域规划河网水流计算

从非恒定流能量方程出发,建立随机游动模型,用蒙特卡罗方法数值模拟区域规划中的河网水流运动。蒙特卡罗方法与常用的求解一维圣维南方程组的方法相比,计算结果基本一致,二者水位相对误差不到1%。实际计算中,蒙特卡罗方法较目前常用方法灵活,对节点编号无要求,可方便地加支或减支,计算程序也很简单,但对整个河网进行计算时速度要慢一些。     

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。     

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.     

水力式升船机承船厢受力特性研究

利用三维有限元程序对景洪水电站船机正常运行时的工况进行了计算.计算结果表明,在正常情况下,承船厢的应力水平和变形量在允许范围内,满足设计要求.     

低洼地区农田淹没成因分析方法及应用－（I）数学模型验证及洪水特性分析

为探求从化市水南村部分农田被淹没的原因,本文分别采用现场调查、水文地形资料分析、数学模型、调洪演算等方法,对本次流溪河洪水和下游牛心岭电站对淹没位置河段水位的影响进行了分析和探讨。结果表明,洪水从大拗坝到达水南村淹没位置河道的时间约为2.6 h;从5月7日凌晨4点～12点,流溪河水位明显高于淹没区地形,极容易导致外江洪水从未封堵暗渠进入淹没区;牛心岭电站只用4个闸孔泄洪,在洪峰时刻引起淹没区外侧河道水位抬高约0.05 m左右。     

低洼地区农田淹没成因分析方法及应用－（II）洪水反演和分析

为探求从化市水南村部分农田被淹没的主要原因,本文对水南村所在小流域的降雨资料和涌容关系进行了分析。在对流溪河洪水特性和牛心岭电站操作对淹没位置河段水位影响分析的基础上,真实反演出了部分农田被淹没的过程。结果显示,在不考虑淹没区涵洞排水的条件下,采用大坳站和太平场站的平均雨量资料,本次降雨造成淹没区的水位上涨幅度可达2.74 m;淹没区水位经历了两次上涨,第一次主要由产汇流太急造成涵洞排水不及造成,第二次主要是流溪河洪水上涨造成涵洞无法排水所致。未封堵暗渠导致了流溪河洪水倒灌入淹没区,造成最大淹没深度为0.23 m;牛心岭电站操作对淹没区影响较小。     

大型竖井式贯流泵装置的数值模拟与性能预测

基于三维不可压流体的雷诺时均方程和Spalart-Allmaras方程湍流模型,采用SIMPLEC算法,对大型竖井贯流式泵站的全流道进行数值模拟,分析流道的流态和叶轮的静压分布规律,揭示竖井式贯流泵流道流体的流动机理;对泵装置的流量和效率进行预测,并与模型试验结果比较分析.结果表明：出水流道内的流动为轴向流动与环向旋转的螺旋形合运动;叶片的静压分布呈现较为明显的规律,升力面的静压整体上较吸力面要高,且叶片吸力面的静压等值线分布较升力面密.性能预测结果和模型试验结果吻合较好.     

基于标量有限体积法的灌溉末级渠系非恒定水流模型

通过区分明渠非恒定流中对流波与重力波属于不同的物理过程,把渠道非恒定流控制方程进行了变形处理,基于标量有限体积法构建了具备高精度和分辨率的灌溉末级渠系非恒定流数值模型。基于文献数据及野外实测数据,对模型的模拟性能进行了验证。结果表明,构建的模型模拟的斗渠和农渠水位值与实测值之间的平均相对误差为2.8%～4.1%,水量平衡误差不大于0.07%,具备良好的模拟性能,为开展末级渠系布置模式及管理研究提供了可靠的数值工具。     

Evaluation of the flood mitigation effect of a Paddy Field Dam project

To mitigate flood damage due to a recent increase in the frequency and magnitude of heavy rainfall events, the Kamihayashi district in Niigata prefecture, Japan, has undertaken flood mitigation measures using paddy fields by installing runoff control devices in drainage boxes of paddy field plots. The purpose of this study is to evaluate the flood mitigation performance of the Paddy Field Dam project in terms of a decrease in discharge volume, drop in channel water level and reduction of inundation damage using combined hydrologic analyses and flood routing. The model constructed for runoff analysis is composed of three modules: a hilly/residential area module in which the overland flow is estimated using the kinematic wave method, a paddy field module in which runoff from paddy fields is calculated using water balance analysis, and a channel network module in which flood routing is performed using a one-dimensional unsteady flow model. The outputs of the first two modules are the input of the third module. The result of the simulation shows the main channel discharge decreased by 26% and the water level dropped by 0.17 m in the case of the largest observed rainfall event. The simulated effect was larger for larger rainfall events. In terms of flood water volume, the runoff control devices have the effect of reducing the flood damage due to the 50-year return period rainfall event to almost that due to the 10-year return period rainfall event.     

离心泵非定常流动计算及性能预测

采用以SSTk-ω模型封闭的雷诺平均方程和滑移网格技术计算了离心泵内的非定常流场.基于非定常流动计算结果,考虑容积损失、圆盘摩擦损失和机械损失,对离心泵的性能进行了预测,并与实测性能曲线进行了比较.结果表明,在给定进口速度的条件下,由于叶轮与蜗壳隔舌的相对位置不同,泵的扬程和轴功率有比较大的脉动,且其脉动幅值随流量的增大而增大.定常流动计算和非定常流动计算所预测的性能曲线在大流量与设计工况时相差不大,在小流量时有明显的差别.与试验曲线相比,预测的扬程曲线偏低,轴功率曲线也偏低,效率曲线比较接近.由于在设计工况时定常计算和非定常计算差别不明显,在设计过程中采用定常计算是可行的.     

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。     

双向流道轴流泵装置的飞逸特性

为研究双向流道轴流泵装置的飞逸特性,以引江济淮枞阳站泵装置模型为研究对象,基于RANS方程和RNG k-ε模型,应用CFX软件对双向轴流泵装置全流道进行了非定常数值模拟,获得了不同扬程下的流量值及飞逸转速值,计算得到了单位飞逸转速.通过数值计算结果与试验结果相比较,验证了数值计算方法的正确性.结果表明:单位飞逸转速随着叶片安放角的增大而逐渐减小;水流通过泵段后流动变得不稳定,在出水流道中产生大量旋涡;叶轮进口处压力脉动主频为叶轮转频的叶片倍数,压力脉动幅值从轮毂到轮缘逐渐增大;叶片吸力面中部压力分布较不规律,叶片压力面头部及吸力面尾部存在高压区,且面积随飞逸扬程增加而变大;叶片尾部流速较大,边缘存在流动分离现象,而头部存在低速区域,扬程增大后低速区面积增大,流场更加不稳定.研究结果可为泵装置的设计优化及安全管理提供一定参考.     

海河二道闸和防潮闸优化调度研究

汛期为腾空海河河道并保证二道闸下咸水不致上溯，二道闸闸下水位应控制在1.0m左右。利用一维非恒定流模型对海河自西河闸至入海口河段进行数值模拟，研究了西河闸分流量为80、100、120m3/s3种情况下，海河防潮闸和二道闸优化调度结果。     

Inverse method for operational control of canal systems

A non-linear explicit inverse solution method for the operational control of remotely controlled canal systems is presented. The model accounts for canal seepage, turnout flows (point sink), control structures with steeply varying and/or discontinuous discharge characteristics. The governing unsteady flow equations are solved backward both in space and time. For each space interval, the use of finite difference approximations for the operational problem results in a system of two non-linear equations in two unknowns. These equations are solved using Newton's method. The method is extended to canal networks. The canal junctions are classified into three types. The controllability of flow for each type of canal junction and for the network as a whole are discussed. The model, though explicit, is found to be unconditionally stable. The model results are verified with the unsteady flow simulation model based on non- linear Preissmen's scheme. The applicability of the model to a canal system is demonstrated.