无人机图像法流量测验技术及其应用

流量是水文的主要测验要素之一,传统的水文测流方法是使用转子式流速仪或浮标法进行测量,不仅劳动强度大,而且历时较长,费工费力,还存在一定的安全隐患。近年来,多旋翼无人机在各行各业中得到越来越广泛的应用,赣江上游水文水资源监测中心利用大疆无人机进行了技术攻关与应用研究,通过无人机搭载摄像机、RTK模块采集河道水面视频图像,利用视频图像识别系统进行数据处理,成功获得流量数据,精度满足水文技术规范要求。采用非接触方式测流方法,使测流更加安全、可靠、灵活。

移动式雷达测流系统在即墨水文站的应用

针对山丘区河流水文站的洪水暴涨暴落特性,即墨水文站建设了移动雷达波测流系统,并采用流速仪或ADCP测流方式进行流量测验对比分析,分析得知在高洪水期,测流数据可以用来报汛和资料整编。

实用堰法在郝家店水文站流量自动推求中的应用研究

本文以郝家店水文站为实例,采用实用堰流公式计算实用堰流量系数,建立水位~堰流量系数曲线,并通过水位遥测数据来实现流量自动推求。结果表明,通过实用堰流公式推求的郝家店水文站流量的系统误差为-0.30%,可满足误差允许要求。该研究成果对于水文站流量自动推求方式具有参考价值。

分布式坦化单位线的流域汇流研究

单位线是中小流域汇流计算的常用方法,现有综合单位线法存在无法考虑降雨时空分布不均性和下垫面异质性的问题,导致预报精度欠佳;此外,传统分布式单位线计算过程复杂,且需要大量数据,限制了其在中小流域的应用。为此,本文引入分布式单位线概念,综合考虑洪水传播时间和洪峰滞时,提出了基于流域初始单位线的分布式坦化流域汇流模型,该模型通过推求一系列坦化单位线,为各雨量站适配不同的分布式单位线,进而计算流域出口断面的洪水过程。研究以梅州流域尖山水文站点以上流域为例,基于21个雨量站点实测降雨数据,构建了分布式坦化单位线汇流模型,采用洪峰相对误差、峰现时间误差、确定性系数等指标进行模型适用性评价,并与现有综合单位线法进行了比较分析,实例研究表明所提方法的洪峰相对误差、峰现时间误差小于综合单位线法,确定性系数明显提升,整体上分布式坦化单位线法预报结果优于现有综合单位线法。所提方法简化了现有分布式单位线推求步骤,提高了洪水预报精度,易于在中小流域进行推广。

Application of Diffusion Hydrodynamic Model for Overland Flows

Modeling two-dimensional overland flow across complex real-world topography is a challenging problem. Predicting the overland flow variables for various whatif rainfall scenarios can facilitate designing water infrastructure components aimed at preventing inundation and urban flooding. Numerical models that are being used range from those that solve the simplified St. Venant equations to CFD models that solve the complete three dimensional Navier-Stokes equations. In this work, the performance of the USGS Diffusion Hydrodynamic Model (DHM) for a series of overland flow test problems was tested by comparing numerical solutions obtained for an event-driven simulation across various sensitive parameter combinations. The reliability of the model and its ability to incorporate various topographical characteristics in the domain are illustrated.

基于GNSS测流系统的水文应急监测系统的应用

开展流域水文应急监测,实现水利现代化,对于流域水体综合治理是重要保障。针对枫湾河支流杨屋水河道存在的河道淤积、河道防洪治涝标准低等问题,建立基于GNSS测流系统的水文应急监测系统,以流域1、2控制断面的流量测量数据,采用监测统计与综合单位线法对比参照协调计算流域的设计洪峰流量值。进而推算治理前后的河道水面线,该研究成果可为地区水文监测及治理提供有效技术参考。

信江梅港水文站水位流量变化特征研究

近年来,人类活动对河流地貌的影响日益显著,流域植被覆盖改变、兴修水利工程、城市化、河道采砂等使河流水文要素特性不断发生变化。以江西信江梅港水文站为研究对象,对该站水位、流量、断面等水文资料进行统计分析,通过研究断面变化、水位流量关系得出水位流量关系变化规律。结果表明:由于河道采砂、水利工程建设等人类活动造成河流来沙减少,2012年该河段河床总体呈下切趋势;近年来梅港水文站水位流量关系产生趋势性变化,即从2002年开始,相同水位下流量逐年以增大为主。分析结果有助于改进水文测验手段,提升水文资料成果质量,为信江流域水利工程规划设计、水资源管理、防汛减灾等提供数据支撑。

堰塞坝溃坝洪水影响因素试验

针对影响堰塞坝溃坝洪水的主要因素制定室内水槽试验方案,分析入库流量、坝体物质组成、坝后坡度、坝顶长度及开槽宽度等5种因素对堰塞坝溃坝洪水的影响,采用水位计量测坝前库水位,根据水库水量动态平衡方程计算溃口下泄流量,通过对各种影响因素不同工况下的溃口流量过程线进行比较分析,得出规律如下:堰塞坝的入库流量和坝后坡度与最大洪峰流量正相关,与峰现时间反相关;坝体粗沙含量及坝顶长度与最大洪峰流量反相关,与峰现时间正相关;坝顶开槽宽度与最大洪峰流量及峰现时间反相关。

黄河中游黄土高原区河川基流特点及变化分析

由于气候变化和人类活动的影响,黄土高原河川基流呈显著下降趋势,对黄河径流量减少产生一定影响。采用日流量过程线切割法计算了河龙区间黄土高原主要支流的基流量,结合地形地貌、水文地质条件,分析了不同地貌类型支流基流的特点,初步分析了影响基流变化的各种因素,认为河龙区间基流变化对黄河水资源影响较大。

基于动水法的流量过程线推移法在渠道渗漏计算中的应用

动水法观测渠道渗漏较静水法便捷,但由于动水法观测条件苛刻,通常使得动水法定义下的计算结果可靠性较差。该文通过对动水法观测问题及特点分析,建立了流量过程线推移法,通过数据平行检验,绘制有效数据的流量过程线,并对流量过程线进行顺流推移和逆流推移,从而获得某观测时段内上、下游观测断面的流量过程线差,进而算得损失流量。该文以石津灌区四干三分干南四支梯形混凝土衬砌渠道为例进行了分析,对该段渠道上6种衬砌形式进行静水法和流量过程线推移法观测。静水法分析得6种衬砌形式的渗漏量与渠道水深之间均表现为幂函数形式。流量过程线推移法通过平行检验得到19组数据,计算得到渗漏量,将其与静水法得到结果进行比较,得到有12组数据绝对误差小于10 m3/(km·h)。两种方法的渗漏量与水深相关分析呈现相同的变化趋势,即渗漏量随水深的增加而增加。该研究初步验证了流量过程线推移法在渗漏量计算上的可行性。

流量过程线分割方法的分析探讨

对流量过程线分割方法进行了深入的研究,讨论了对基流问题的认识,给出了较合理的基流定义;分析探讨了几种常见的流量过程线分割方法以及存在的问题,并对这些分割方法从物理成因和水文产汇流规律等方面进行了比较研究。

流量影响线及其在桥梁山洪水害预报中的应用

在单位线法的基础上提出流量影响线法。流量影响线的数学模型与简支梁应力影响线的数学模型相同,这样就将洪峰流量计算转换成结构力学中的影响线最不利加载。流量影响线法需要利用历史上的洪水在桥梁墩台上留下水痕高程并收集到降雨量系列,完成流量影响线的标定。在接收到新的降雨量数据后,将雨量当作移动荷载在流量影响线上加载,计算出流量历程曲线,据此确定出最大洪峰流量和到达桥址处的时间即造峰时间。使用流量影响线计算流量时不需要流域面积,可以减少外业工作量。无论是已经建立单位线的地区还是没有建立单位线的地区,都可以利用流量影响线法预报山洪对中小桥的影响。流量影响线法可以为抗洪提供科学依据,为行车安全与抢险赢得宝贵的准备时间。

徐州城区市政排水设计流量计算方法研究

市政排水汇水面积通常小于2 km^(2),与下游水利排涝存在标准衔接的问题。从工程实例出发,运用暴雨强度公式法、推理公式法和综合单位线法计算市政排水设计流量,讨论分析设计流量在汇水面积、平均坡度二维组合条件下的变化情况。结果表明:对于市政排水,暴雨强度公式法和推理公式法设计流量较为接近,且有交界线,两者均大于综合单位线法。结论为:推理公式法可用作市政排水设计流量的计算方法,其计算结果可以校核暴雨强度公式法,而综合单位线法不可用作市政排水设计流量的计算方法,但其计算结果可为市政排水和水利排涝设计流量之间的标准衔接关系提供参考。

阵性泥石流泥位过程线的Euler-Lagrange分析

自然界中的泥石流往往表现为多阵次的间歇来流。云南蒋家沟实测的阵性流泥位过程线接近于幂函数,与通常认为的线性函数存在较大误差。本文基于阵性流泥位过程线在Euler坐标和Lagrange坐标下两种形状的转换关系,得到充分发展阵性流的泥位与历时、断面平均流速与泥位之间呈幂律关系,而且两者的幂律指数相关。从实测数据的拟合结果得到前者的幂律指数n约为-0.6417,由此推出后者的指数接近于2.56。最后根据幂律流体的断面流速公式,讨论了泥石流流变指数与n的关系。这为泥石流的流速计算和流变性质等的研究提供了一种全新的方法。

苏州河水文条件变化对浮游植物群落的影响

在2005年12月至2006年7月期间通过对苏州河武宁路桥处浮游植物和水体流速的调查研究,比较分析了苏州河武宁路桥处浮游植物种类组成、数量、密度和优势种等的变化与流速等水文条件之间的关系.分析结果表明:在丰水期时,主要优势种小环藻Cyclotella sp.和小球藻Chlorella vulgaris个体数量在不同流速下的变化趋势非常相似.且在不同水文期藻类的数量、种类和叶绿素a的含量有很大变化:丰水期,藻类数量和种类明显大于枯水期以及平水期.在枯水期、平水期和丰水期中,平均叶绿素a含量小潮时都要高于大潮时.

流量过程线分割的新方法——公式推导

针对现行流量过程线分割方法中存在着缺乏物理基础和客观的、科学的操作方法,以及其他的一些问题,提出了流量过程线的分割应遵循的三条基本原则,在此基础上提出流量过程线分割的新方法。该法通过流域的降雨资料和出口断面的流量资料,经推导得到Horton下渗能力曲线的三参数,并推导出地下净雨量在非饱和带运行时间公式和地下水汇流公式,从而对流域出口断面流量过程线进行分割。

广东省改进综合单位线法洪峰流量计算方法研究

以广东省中小流域设计洪峰流量计算为研究对象,提出一种基于广东省综合单位线的改进的综合单位线法:结合现行三角形单位线模型特点和广东省综合单位线差值平方和最小简化分析结果,建立改进的综合单位线;确定上涨历时、基期和峰值计算公式;借鉴影响线加载原理,将净雨系列在改进的综合单位线上加载推求设计流量。研究结果表明:改进的综合单位线法理论依据充分,计算过程易于掌握,实例分析结果与广东省综合单位线法和推理公式法计算结果吻合,进一步验证后可在全省推广应用。

基于流量分级的生态流量过程线确定方法——以东江水库为例

河流生态流量是生态水文研究的重要部分。鉴于不同等级流量有其特殊生态作用,本文借鉴水文变化指标体系(IHA)评价参数及环境流量组成(EFC)分类方法,将河道流量分为特枯流量、低流量、高流量、洪水过程,并以此为基础绘制生态流量过程线。最后以东江水库为例,绘制其枯水年、平水年、丰水年的年生态流量过程线。结果来看:1高流量过程发生于3-10月,但不同典型年有所差异,年径流越大,高流量量级相应变大,并且首次发生高流量时刻也有所提前。2特枯流量主要发生于11、12、1、2月,来流越大其持续时间越短,但其量级基本不变。3在相同典型年内,高流量有个先增后减的过程,在5月或6月达到最大值;特枯流量持续时间则在1月或12月取得最大值。

日流量过程分维估计

探讨了日流量过程的分形特性，重点研究了分维估计方法．结果表明：分维数可以表征日流量过程的变化特性．分维估计方法较多，当前以计盒法为最好。

Nash瞬时单位线推演河道汇流的完整公式

Nash瞬时单位线是基于零初始条件而得到的,没有反映河道汇流的完整过程。通过拉普拉斯变换和数学归纳,推导出了考虑初始槽蓄量退水过程的完整Nash河道汇流公式。分析讨论了公式各项的物理含义,出口断面的流量应是河槽初始槽蓄量的退水过程与上游入流演算结果的叠加,据此建立了一种具有物理概念的河道洪水演算实时校正模型,通过实例分析验证了公式的实用性和合理性。完整公式是更为一般情形下的Nash河道汇流模型,一定程度上丰富和发展了现有Nash汇流理论,并可适当提高河道洪水演算的精度。