地表河网-地下水流系统耦合模拟Ⅰ:模型

本文通过采用联立求解地表河流一维明渠非恒定渐变流与地下水拟三维非稳定流运动方程的技术路线,提出了地表河网与地下水流耦合模拟算法。该算法中地表河网流动分别由质量和动量守恒定律而建立的连续性方程和运动方程所组成;地下水流采用多层"拟三维"非稳定流模型,通过彼此间的水力联系,建立了地表河网-地下水流耦合模拟评价模型,该模型可用于地表水与地下水转化关系较为密切地区的水资源综合评价预测中。

地表河网-地下水流系统耦合模拟Ⅱ:应用实例

本文将作者提出的地表河网-地下水流系统耦合模型应用于中国黑河流域下游水资源合理开发利用评价中。通过方案的比较得出研究区较为理想的水资源开发方案,即维持在1987～1988年间的水平,它基本可以保证黑河下游潜水含水层处于正均衡的运行状态。

一维圣维南方程差分数值算法中稀疏矩阵求解方法比较及优选研究

【目的】寻找高效、稳定的大型稀疏线性方程组求解算法以提高圣维南方程组求解速度。【方法】归纳了4种基于四点偏心格式的圣维南方程组求解算法并加以改进,并通过仿真试验,对比了不同算法的计算效率。【结果】计算断面数较少时(小于500),所有方法的运算时间基本一致;当计算断面数较大时(大于500),4种算法的速度较传统算法有了一定的提高,在计算断面数为1520时,4种算法的计算速度是传统算法的4倍,在计算断面数为3040时,计算速度更是达到了10倍以上。【结论】改进后的高斯消元法和PM算法在计算断面数较大时计算速度较快,计算效率较高。该方法可应用于MPC控制、LQR控制等渠系自动化控制技术中,以提高仿真程序运算速度。

长距离输水管渠结合系统闸阀联合调控方式研究

输配水渠道系统在跨越河谷时往往采用倒虹吸管道,其弹性波波速较明渠重力波有数量级的差异,故探索闸阀这两种响应特性相差迥异的控制对象的控制逻辑差异和调控方式具有一定意义。在处理一维明满流数值计算时采用窄缝法将有压流和明流控制方程统一,选择前馈逻辑与反馈算法中的PI增益系数与动作频率几个要素进行研究对比。由于管道的响应速度较快,阀门无前馈时控制效果仍较为理想,阀门无反馈控制效果很差。选取了水位波动、闸门调整量及稳定时间等性能指标组合成综合指标GI,相较PI控制,阀门和闸门仅采用比例或积分控制时,GI分别变大了39%、17%和75%、55%。对于与算例类似的一般管渠结合系统,阀门可采用无前馈控制,但建议采用反馈控制。阀门可根据管道特性选择不同的控制方式,长管道可仅采用比例控制,避免流量震荡的管道可仅采用积分控制。主要研究方法、结果可用于输配水工程中无压-有压系统的控制器设计,有利于实现输配水系统的安全、高效及自动化运行。