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。

黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型：Ⅰ—模型方程与数值方法

黄河下游冲淤变形剧烈，其平面二维泥沙数学模型的研究与开发是一个极其复杂的难题，在学术与工程实践上都具有重要意义。本文构建起具有通用性的黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型。在该模型中：采用修正的河床变形方程；克服了以往数学模型计算中取饱和恢复系数小于1的缺陷；引入了符合黄河下游河道水沙特点的水流挟沙力和河床糙率计算等公式。在数值方法上：采用边界拟合坐标，对水流连续性方程与动量方程采用交错网格上的ADI方法进行离散求解，对泥沙连续性方程则采用控制容积法进行离散。

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。

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。

黄河下游平面二维非恒定输沙数学模型：Ⅱ—模型验证

采用黄河下游1982年洪水资料，选取花园口至夹河滩河段为计算区域，对所建模型进行了验证计算，结果表明本模型计算的洪峰传播过程，水位变化过程及含沙量变化过程等均与实测结果接近，流速场、主流线等也较符合实际。从而证明了所建立起的平面二维非恒定输沙数学模型与相应的数值计算方法能够模拟黄河下游河道水沙演进过程及河床冲淤变形规律。

赣江万安水库下游河床变形二维数学模型研究

利用平面二维数学模型对赣江万安水库下游河道进行模拟分析 。

基于MIKE模型的珠江三角洲洪潮数值 模拟分析

珠江三角洲口水系纵横,水动力条件复杂多变,造成对河口地区进行数值模拟存在一定困难。尝试利用MIKE建立水动力模型对该地区洪潮进行数值模拟;对于河道的数值模拟,采用“半耦合”技术,一维出口边界固定为水位边界,一维计算结果为二维提供流量边界条件;二维进口固定为流量边界,二维计算结果为一维提供水位边界条件。结果表明:主要站点计算潮位特征值与实测潮位相比,误差均小于0.10 m,计算潮位过程与实测潮位过程吻合,相位误差基本小于0.5 h;最大流速出现时间偏差小于0.5 h,流速过程线的形态基本一致;主要站点断面计算最大涨落潮流量与实测最大涨落潮流量误差一般小于10%,河网区各水道糙率值基本为上游河道大于下游河道,符合河道糙率沿程变化的自然规律。说明基于MIKE水动力模型在进行珠江三角洲数值模拟是可行的,对于相关生产项目的开展具有一定的参考价值。

滇中引水工程对洱海水环境影响

根据滇中引水工程规划设计方案,在考虑规划水平年实施的水污染综合治理措施的基础上,采用洱海水环境数学模型,预测分析流域污染负荷削减情况下,滇中引水工程"利用洱海"与"不利用洱海"等不同方案对洱海水质的影响。分析后发现,"利用洱海"方案比"不利用洱海"方案TN、TP平均浓度有所提高,其中对TP浓度影响较大,TP浓度从Ⅱ类下降为Ⅲ类。考虑洱海水环境的保护,建议滇中引水工程采用"不利用洱海"方案。

基于分期分区控制思想的洱海总磷水环境容量计算

针对现有湖泊水环境容量计算方法中设计条件较为单一的问题,以洱海为例,在建立二维非恒定水动力与水质模型的基础上,基于分期分区的设计思想应用响应系数及分担率的方法,按水资源的时间分布特点划分为丰、平、枯典型年,以风向、湖流、水质分布等实际情况将洱海分为北部、中部、南部等不同分区,计算不同分期分区条件下洱海总磷水环境容量。结果表明,不同时期的水环境容量随水文条件呈现出丰水年>平水年>枯水年的变化态势;从空间分布来看,北三江和苍山十八溪约占洱海总磷水环境容量的70%左右,波罗江次之,约占20%左右,而东部河流仅占10%左右。

基于数值模拟的黄河下游不同情景溃堤洪水特性

通过研究黄河下游地区的溃堤洪水特性,为防洪减灾工作提供科学依据。本文以黄河下游地区的DEM,1958、1982、1996年典型历史洪水和2000年土地利用数据为模型初始输入,分4个模拟情景,依据黄河溃堤水流的特性,利用二维非恒定流模型对黄河下游不同位置决口情景下的洪水演进特性进行模拟,结果表明:洪水在演进过程中都会侵夺沿途河流行洪,进入下游后洪水会顺河归槽;在同一河段,同一年型洪水北岸不同位置溃口情景所淹没的面积大于南岸对应位置的淹没面积;黄河两岸洪泛区地理位置的差异,使两岸的洪灾程度具有区域差异;水深且流速大的洪水淹没主流区面积相对较小,水浅且流速小的非主流区面积相对较大。

高含沙水流的紊动粘性系数研究及其应用

基于张红武的“紊流涡团模式”和采用高精度的流速垂向分布表达式,建立起高含沙水流的紊动粘性系数计算公式。应用此公式计算泥沙连续性方程中的泥沙扩散系数,得到了与测试资料相符合的含沙量垂线分布规律;进一步,将建立起的紊动粘性系数计算公式应用于黄河下游平面二维泥沙数学模型中,以封闭水沙控制方程,并选择1982年洪水和花园口至夹河滩河段开展数值仿真,计算出的洪水流量过程、水位过程及主流线等与实测资料基本一致。应用结果表明本研究中所建立的紊动粘性系数计算公式可用于高含沙水流的理论分析和模拟计算中。

城陵矶河段莲花塘断面横向水位落差及其影响因素计算分析

弯道环流形成的城陵矶河段莲花塘断面横向水位落差是防洪中非常关心的问题之一.基于平面二维非恒定流数学模型,用水动力学的方法计算莲花塘断面横向水位落差与长江干流及洞庭湖来流情况的关系,并对计算结果加以分析,表明莲花塘断面横向水位落差主要是由弯道环流作用引起的.

南水北调中线小南河串流片防洪水位计算

传统的多河流串流计算主要采用水库联调的方法,把串流的各条河流概化为静态水库,库水位水平且不考虑横向流动。为解决串流区水流的横向流动及水面线并不总像库水位一样水平的问题,采用二维非恒定流数学模型计算串流区洪水演进。通过概化地形、考虑入流、糙率、边界条件和水流的横向流动等因素,计算出了整个串流区域的水面线、水深、流速、出流等水力要素,并给出洪水演进模拟图,为确定河流与总干渠交叉建筑物的规模、总干渠左岸沿线水面线和对沿线村庄、农田的防洪影响提供了可靠的依据。

水库通用洪水预报与调度系统平台研究

辽宁省现有大型水库30座,中型水库77座,小型水库800多座。水库的洪水调度和决策支持系统对于防洪安全至关重要。针对目前辽宁省中小型水库洪水预报调度情况,本系统的开发就是建设一个平台,在现代互联网数据采集传输的基础上,实时采集降雨、流量、水位等水文资料,根据相对应的预报系统模型进行洪水预报,并与水库洪水调度结合,快速给出水库调度决策的优化方案,供决策者选择。目标是在汛期防汛调度中,水库上下游洪涝灾害损失最小化,流域范围内水库综合效益最大化。本平台具有通用性,在乌金塘水库调度中已经成功运用2年,对于其他同类水库,只需根据水库具体条件再做些针对性的修改,即可快速地投入运行。

水流数值模拟在滞洪区中的应用

滞洪区行蓄洪水时,水流形态复杂,传统的一维恒定、非恒定流计算方法将不满足要求,二维非恒定流数学模型能够较为准确地全面模拟计算域内水流的运动、水位的变化过程、冲淤情况等。在介绍二维非恒定数学模型原理的基础上,对崔家桥滞洪区行蓄洪水过程进行了模拟,并结合实际工程项目,对石郑客运专线铁路桥和锦郑成品油管道穿越崔家桥滞洪区的修建工程前后,进行了域内洪水演进、淹没及工程位置处流速状况的计算分析,为防洪评价提供了科学依据。

基础设施的修建对南水北调中线工程串流区的影响分析

现以赵庄南沟串流区为例，分析了由于在初步设计修改阶段流域内修建了高速公路，改变了南水北调总干渠以上的水文情势，对串流片内的穿河建筑物规模和安全产生的影响。在初步设计修改阶段，根据最新的情况和研究结果，修改了交叉建筑物的规模和防洪水位等，保证了建筑物本身和总干渠的安全。

漯河市沙北地区防洪工程方案研究

受地形地质条件限制,漯河市规划向沙北地区发展,而该区位于沙河超标准洪水行滞洪通道内,如何保证该区的防洪安全同时又减轻其对超标准洪水行滞的影响成为关键。由于研究区域内有铁路、高速公路、堤防、房屋建筑和桥梁等各种阻水建筑物,洪水流态复杂。以往对该问题的研究采用了水库联合调洪法,未考虑洪水的水面比降和横向流动等因素。文章采用先进的二维非恒定流数学模型,模拟计算行滞洪区内洪水演进,对各防洪方案的效果进行了模拟计算,为沙北地区的防洪工程方案提供了更可靠的依据。

漯河市沙北地区防洪工程方案研究

受地形地质条件限制,漯河市规划向沙北地区发展,而该区位于沙河超标准洪水行滞洪通道内,如何保证该区的防洪安全同时又减轻其对超标准洪水行滞的影响成为关键。由于研究区域内有铁路、高速公路、堤防、房屋建筑和桥梁等各种阻水建筑物,洪水流态复杂。以往对该问题的研究采用了水库联合调洪法,未考虑洪水的水面比降和横向流动等因素。文章采用先进的二维非恒定流数学模型,模拟计算行滞洪区内洪水演进,对各防洪方案的效果进行了模拟计算,为沙北地区的防洪工程方案提供了更可靠的依据。