树状河网非恒定流的一则并行直接数值解法

描述了求解树状河网非恒定流问题的一则并行直接数值解法。该方法首先利用区域分解方法将河网划分成p个子块,然后利用串行双消除算法所隐含的自然并行性,以及树状河网支流交汇点水流连续方程组系数矩阵的特点,将计算任务分配到p个处理器进行多级直接数值求解。在曙光2000并行计算机上用消息传递方式实现了该算法并进行了性能测试,结果表明算法的数值稳定性好,并行效率可以达到90%以上。

复杂河网水动力数值模型

利用汊点水位预测-校正(junction-point water stage prediction and correction,JPWSPC)法处理缓流河网汊点处的回流效应,采用Preissmann格式离散Saint-Venant方程组,并采用Newton-Raphson方法求解非线性离散方程,构建了非恒定河网水动力模型。模型既无需特殊的河道编码,又避免了建立和求解总体矩阵。与常用的分级解法模型相比,保留了其既适用于树状又适用于环状河网的优点,同时克服了分级解法需要建立和求解河网总体矩阵的缺点,显著提高了稳定性和计算效率。

水利工程对河网连通性的影响研究——以太湖西苕溪流域为例

河网连通性对维护河流生态系统的结构和功能具有重要作用,水利工程可改变天然河网的连通性,直接威胁到河流生态系统的健康与稳定。利用空间分析、连续性指标以及树状河网连通性指数等方法,深入探讨了闸坝对河网连通性的影响。结果表明,树状河网连通性指数能够较为全面地分析不同数量、可通过性及地理位置的闸坝对河网连通性的影响,可以广泛应用于流域规划过程中不同方案的比较,从而为水利工程设施的选址及设计提供参考。

苏南河网水污染控制系统规划优化研究

以苏南某地二级树状河网为例,在运用S-P水质模型模拟河网水质的基础上,构建了以河网污水处理费用及引水稀释费用之和最小为目标函数的水污染控制最优化模型,采用遗传算法,对各引水口的引水量及河网中各排污口的污水处理率进行优化计算,供苏南地区水系规划与管理参考。

闸坝对北运河流域河流栖息地连通性的影响

河流栖息地连通性对于河流水生态系统质量与稳定性至关重要,是河流生态复苏与健康保障的关键,如何量化坝址对于河流栖息地连通性的影响对于水生态保护与修复具有重要意义。研究选取北方典型多闸坝河流北运河为研究对象,利用树状河网连通性指数(Dendritic Connectivity Index,DCI)进行流域河网内闸坝对于河流栖息地连通性影响的定量分析,经1980年、2000年、2020年3个不同时期的流域闸坝空间数量、闸坝切割河段长度及总河长及DCI值关系分析表明:3个不同时期流域闸坝数量分别为11、20、23个,DCI值分别为51.6、28.7、26.5,从1980-2020年的40 a间,闸坝数量增加了109.1%,而DCI降低了48.6%,反映出河流栖息地连通性状况在变差。研究还表明不同空间位置的闸坝对河流栖息地连通性的影响特征存在差异,表现为位于干流的闸坝比支流的更影响河流栖息地连通性,模拟计算显示北运河干流闸坝影响河流栖息地连通性的平均程度是支流的10倍左右。流域鱼类种类和数量调查也表明北运河内的闸坝数量的增加对河流栖息地连通性产生较为明显不利影响。通过提高闸坝DCI值实现流域河流栖息地连通性保障的分析,对于多闸坝河流生态复苏及保护修复具有一定指导意义。

追赶法在含闸分洪河道水动力计算中的改进研究

基于追赶法的Preissmann隐式格式是对圣维南方程组进行离散的常见方法,然而在包含有分洪闸等具有分洪功能的河道水动力计算中,难以用传统的追赶法直接进行求解。本文针对分洪河道中闸门的不同出流情况,对传统追赶法进行改进。首先将分洪河道断面反向编码,将流出河道改为流入河道,形成适用于传统追赶法计算思路的一般树状河网结构;然后,针对分洪闸不同出流方式,分别讨论与之对应的模型概化的方法,通过采取河网分割、边界类型转换衔接等方法进行特殊处理,实现与传统树状河网计算思路的统一;最后,以东苕溪流域为例进行实例分析,结果表明文中所提处理方法合理,模型模拟效果较好,可有效解决含闸分洪河道的树状河网水利计算问题,便于推广应用。

外洲水文站水位还现研究

受河道大规模采砂等因素的影响,赣江下游及尾闾河道的地形条件发生了较大的变化,为使外洲水文站水位与现状河道地形相匹配,通过构建赣江尾闾一维树状河网计算模型对外洲站水位进行还现研究,研究成果对赣江下游水利工程的设计、施工具有一定参考意义。