复杂内边界长距离输水明渠的一维非恒定流数学模型

大型跨流域调水工程,通常具有输水线路长、沿程过水建筑物类型和数量多的特点。节制闸、分水口及倒虹吸、渡槽等建筑物与水流的复杂作用,造成了长距离输水明渠非恒定流模拟的困难。建立了复杂内边界长距离输水明渠的一维非恒定流数学模型。模型定义和模化了节制闸、倒虹吸和多孔并联渡槽等3种类型的内边界条件,实现了对输水明渠水力过渡过程中水位、流量大幅度变化的无间断连续模拟。模型应用于南水北调中线一期工程总干渠全线和单个闸门的模拟分析,验证了模型的合理性。结果表明,模型能够模拟多内边界复杂输水渠道的水力响应过程,可作为南水北调中线一期工程等跨流域大型明渠输水工程的模拟工具。

天然河道一维非恒定流数学模型

天然河道水流计算中,洪水漫滩时横向流速分布极不均匀,直接用一维非恒定流方程进行模拟会产生较大误差,以前的处理方法其假定与实际差距较大,作者对此作了一些探索性研究,将横断面划分成若干个子断面,动量方程中的动量项取为各子断面动量之和,从而消除了横向流速分布不均匀的影响,并对渭河下游一次洪水过程进行了计算。

灞河橡胶坝库区一维非恒定流数学模型的构建与应用

阐述了一维非恒定流水沙数学模型构建的基本原理,并应用圣维南方程以及非恒定泥沙连续方程建立灞河橡胶坝库区一维非恒定流数学模型,进而利用该模型对灞河橡胶坝库区的河床演变进行了模拟计算。结果表明:灞河B#橡胶坝库区的模拟计算结果与物理模型试验结果符合良好;且在计算库区各时段河底高程变化中具有较好的精度。

基于一维非恒定流数学模型的辽宁省引水隧洞糙率推求研究

引水水洞内的水流通常受闸门影响,呈现非均匀流流态,传统引水隧洞糙率推求方法是将水流设置为均匀流情况进行计算,使得糙率计算有所偏差,因此本文运用一维非均匀流数学模型来推求引水隧洞的糙率,研究结果表明:运用非均匀流数学模型推求的糙率更加合理,符合糙率计算的规范要求。研究成果对于引水隧洞设计中糙率的计算确定和复核提供参考价值。

一维非恒定流数学模型在东江的应用研究

构建了一维非恒定流水力学模型,计算分析了其在东江河源至岭下段天然河道上的应用情况;进一步提出了水文水力学耦合洪水预报模型,并探讨了梯级电站建成后模型的分段演算。结果表明,一维非恒定流水力学模型在东江枯水期模拟计算精度较高,汛期较差;与水文学模型耦合后,汛期模拟精度明显提高;梯级建成后采用分段演算的方法也能取得较好的模拟精度。研究成果能为东江水量调度和洪水预报提供重要技术支持。

一维非恒定流数学模型参数若干问题研究

一维非恒定流数学模型能较合理的模拟河道水流演进,广泛应用于洪水及水污染预警预报。采用Preissmann隐式差分格式构建模型,通过在虚拟概化河道的计算,对W形河道断面概化及模型主要参数进行分析,提出天然河道W形断面概化处理方法,得到主要参数与计算结果的相关关系,为模型参数率定及取值合理性分析提供参考依据。

一维河网非恒定流及悬沙数学模型的节点控制方法

本文的一维河网非恒定流及悬沙数学模型 ,是根据以一维圣维南方程组 ,悬沙非平衡输运方程及水位、含沙量节点控制法而建立。首先 ,利用单一河流有限差分方程组转换形式和节点处质量、能量守恒性 ,写出所有节点的水位控制方程组。求解此不规则稀疏矩阵方程组得到所有节点的水位 ,再由单一河流非恒定流的求解方法可获得所有单一河流的断面水位和流量。基于水流的节点水位控制法 ,本文提出了节点悬沙控制法。假设节点处冲刷或淤积较小 ,所有节点的含沙量控制方程组可通过输沙量守恒方程用矩阵形式写出。求解此不规则稀疏矩阵方程组 ,得到所有节点处的含沙量。所有单一河流断面处的含沙量通过单一河流悬沙输运的求解方法获得。本文介绍的模型适用于各种河网类型。作为检验 。

黄河河口海岸二维非恒定水流泥沙数学模型

针对黄河河口海岸岸线变化剧烈和含沙量变幅大的特点 ,开发和建立了适合黄河河口海岸应用的平面二维动边界非恒定水流泥沙数学模型 .验证表明 ,本模型可以较好地模拟黄河河口海岸泥沙输移和冲淤变化 。

具有闸、堰的一维河网非恒定流数学模型及其在多闸联合调度中的应用

对含有多个闸、堰等水利工程的河网,从闸门运用和河道行洪两方面考虑,采用三级联解法建立一维河网非恒定流数学模型,提出双向迭代内边界控制法对具有闸、堰的特殊河段求解。将这种模型应用于天津市永定新河洪水演进计算,考虑了该河网复杂的水闸控制条件,模型验证的结果和实测资料基本一致,将其应用于多闸联合调度方案的数值模拟,对永定新河下闸位建闸方案的确定和建闸工程的实施具有积极的指导作用。

多沙河流的非恒定一维水沙数学模型及其应用

介绍多沙河流上非恒定一维水沙数学模型采用网格上流量与水位交错布置的方案,应用TotalVariationDimin ishing(TVD)格式求解基本方程,模型具有守恒性好、无虚假振荡、算法简单的优点,克服了断面急剧变化时计算容易失稳的困难。同时,由于采用了适合于多沙河流的泥沙运动基本方程及相关参数,因此,该一维模型能够适应多沙河流高浓度输沙及大幅度冲淤变化的特征,成功模拟了黄河干、支流上的洪水传播。

三峡水库干支流河道一维非恒定水沙数学模型初步研究

考虑水沙运动过程中的非恒定性及众多支流的影响,建立了三峡水库干支流河道一维非恒定水沙数学模型,并对水流方程组采用三级解法求解。采用三峡水库蓄水运用后2003年6月至2004年12月的水库实测水沙资料对模型进行了验证,验证结果有良好的一致性。本模型在使用1961-1970年系列年入库水沙条件及水库正常蓄水位调度方案下进行了水库冲淤100 a预测计算,计算结果较为合理,表明本模型可用于三峡水库水沙数值模拟。

二维平面非恒定流数学模型的遥感水位数据同化

为了在水流计算中定量化利用遥感水位数据,基于偏微分方程最优化控制理论建立了变分模型来融合二维平面非恒定流的数学模型和数据。根据遥感数据空间信息密集的特点,提出遥感水位数据同化的新算法。采用人工合成数据考察了面域遥感数据对于定常参数和时变两类参数的反演效果。试验结果表明,遥感数据提供的空间分布式信息有利于空间分布式参数的反演识别,而且通过引入考虑水面空间变化信息的附加项,可以改善观测信息的同化,更好地辨识时变参数(流量过程)。以Moselle河的RADARSAT卫星遥感水位数据检验了模型的实用性。

二维非恒定流数学模型在赣江河流治导线研究中的应用

为了给赣江河流治导线研究提供科学的决策依据,以赣江吉安水文站至峡江坝址河段为例,采用二维非恒定流数学模型研究了河道洪水特性,获得研究区域内全河段水位、水深、流场和水流动力轴线等信息,根据不同时刻的二维模型计算结果得到洪水淹没范围,并结合河湾形态及水流动力轴线弯曲半径确定了迎流顶冲河段。研究结果表明:计算河段的水位变幅沿河道总体趋势从上游至下游逐渐增大,下游峡江坝址附近水位变幅约为2 m,上游吉安水文站处水位变幅约1.4 m,各断面洪峰流量从上游至下游依次出现,上、下游最大流量出现时间相差约10 h;受河道两岸圩堤、山体、高地等条件控制,洪水基本被约束在河道内,部分低洼、平坦地区洪水淹没范围较广。依据研究结果,在研究区域内确定了7处迎流顶冲段的位置和范围。

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7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。

赣江万安水电站下游一维非恒定流水沙数学模型

通过建立一维非恒定流意沙数学模型，对清江万安水电站下游河床冲刷的发展趋势及其对航道的影响进行了预报计算和分析。

贴体坐标系下平面二维多连通域非恒定水流数学模型

从流场数值模拟的需要出发，用贴体坐标法研制了水域中含有岛屿、汊道等情况的非恒定水流数学模型．文中研讨了正交网格的生成方法、多连通域的网格生成方法、调节因子的合理确定以及贴体坐标系下水流运动基本方程的正确形式．模型验证表明，模型对狭长海湾和弯曲河道流场的模拟是十分有效的．

北江千吨级航道整治研究:Ⅰ一维数学模型与枢纽调节下非恒定流传播特性

基于圣维南方程,建立了北江白石窑枢纽坝下至飞来峡枢纽坝下约75km河段的一维非恒定流数学模型.对白石窑枢纽下游航道的非恒定流特性进行了研究,为水库调度方案和河道通航方案的设计提供了依据.模型验证结果表明,计算值与实测值符合情况较好,所建模型合理可靠.运用验证后模型模拟白石窑枢纽的两种不同日调节下泄过程,分析了该河段的非恒定流传播特性.针对飞来峡枢纽运行调度中无预泄、预泄12h和预泄24h三种方案,分析了不同运行调度措施下飞来峡反调节作用对白石窑下游水流特性及通航条件的影响.通过分析各方案下研究河段的最大时水位变幅,得知该河段时水位变幅能满足船舶安全通航要求.

水电站下游河道中非恒定流的一维数学模型

本文应用Abbott一维隐式差分格式进行受电站负荷调节影响的下游航道中水流的数值模拟,提出水电站下游河道中非恒定流的一维数学模型。

MIKE 21二维非恒定流模型在北京市延芳淀湿地洪水影响分析中的应用

为了研究拟建在北运河滩地上的延芳淀湿地对河道防洪安全的影响,控制湿地建设规模,不增加北运河50年一遇洪水出境洪峰流量,搭建了北运河MIKE 21二维非恒定流模型,模拟湿地建设前后北运河50年一遇洪水演进情况。采用2016年北运河"7.20"洪水监测数据,对模型进行了参数率定;分析了延芳淀湿地建设前后,50年一遇洪水下北运河河道及滩地槽蓄能力、河道水位、流速、流势等水力条件的时空变化。结果表明:滩地内建设延芳淀湿地降低了北运河槽蓄能力,减少了滩地消减洪峰量值,但通过调整湿地地形高程,仍能满足规划要求;湿地建设同时抬升了北运河洪水位,改变了洪水流势,对河道堤防建设有一定影响。研究成果不仅能够为延芳淀湿地的设计建设提供相关水力条件支持,也可以为北运河河道治理及防洪预案修订提供参考。

非恒定流泥沙数学模型原理及其应用

本文介绍了一维非恒定泥沙数学模型的原理和计算方法，并且对于泥沙数学模型中的一些关键技术等问题进行了较详细的讨论。利用已建立的一维非恒定泥沙数学模型，对黄河小北干流１９８１年洪水资料进行了模拟计算，计算结果表明：黄河干流、渭河、北洛河计算水位、流量过程线与实测值符合良好，可用于黄河的洪水演进计算。