河网非恒定流汊点分组解法

在分析汊点分组解法的基础上，提出了汊点分组解法的一般理论和算法。新方法的特点是可将河网汊点分片编码处理，而且汊点分组后可通过适用于一般分级解法的原汊点水位关系得到新的汊点方程组，新方法的通用性较好，值得推广应用。

河网非恒定流隐式方程组的汊点分组解法

本文在现有研究成果的基础上，提出了一种汊点分组解法其特点是能够根据实际问题的需要，灵活方便地将河网中的汊点划分为任意多组，使汊点方程组的系数矩阵压缩到与分组后每组中的汊点数相同的阶数不仅极大地压缩了系数矩阵的贮存量，而且计算量大幅度减少。

河网汊点分组解法的自动分组技术及优化

针对河网计算中应用较广的汊点分组解法,分析其无法实现分组自动化的不足之处.并在汊点分组解法的基础上,将矩阵计算中常用压缩矩阵带宽的Cuthill-Mckee法进行了变换,使其能够实现对汊点进行的排序,然后用拆组法对汊点进行分组,最终形成了无需人工干预的自动分组技术.分组后,还根据其系数矩阵的特点,结合Cuthill-Mckee法和保带状结构三角分解的Doolittle分解,形成稀疏对称存在矩阵求逆算法,在河网系数矩阵求逆中取得了良好的计算效果.最后以长江中游洞庭湖区的河网计算为例,对比原方案与改进后的计算耗时,取得了令人满意的结果.说明了该改进能有效地提高汊点分组的计算效率.

珠江三角洲河网汊点分流规律研究

珠江三角洲河网汊点分流比的稳定对维护河网至关重要。选择典型汊点进行分类研究,得出:不同类别的汊点,分布形态不同,作用动力不同,汊点分流规律也有所不同。

基于汊点水位预测校正的闸控河网水动力模拟

为弥补汊点水位预测校正法在含闸(泵)河段水力要素模拟中的不足,针对平原河网常见的平底水闸,提出利用闸门水流连续条件,联立闸门过流方程与河道追赶方程以求解含闸河段各水力要素的计算方法,并具体给出堰流、孔流等不同流态的判别方式及其处理方法。通过将联立方程组转化为关于闸上下游水力要素的一元函数方程,推导得到适用牛顿迭代法的不同流态函数系数公式,相关方法可与汊点水位预测校正法求解耦合。经浙江省温黄平原河网实例验证,该方法对内河闸站、排海口门闸站等多类型、复杂调度闸站均可适用,计算水位过程与实测过程拟合良好,并显示具有较高的计算效率和稳定性,可为平原闸站规划、闸群联合优化调度等研究奠定基础。

一维河网非恒定渐变流计算的汊点水位迭代法及其应用

采用Preissmann格式离散圣维南方程组,对离散得到的非线性系统通过Newton-Raphson迭代进行非线性求解,利用汊点水位迭代法处理河段间耦合问题,建立了适用于一维河网非恒定渐变流计算的数值模型。以矩形断面棱柱型渠道为例讨论了汊点水位迭代法的收敛性质和计算参数的选取原则,完善了汊点水位迭代法的理论基础。结合河网经典算例及三亚河水动力过程数值模拟对模型进行了验证,并分析了方法的收敛性及计算效率,计算表明汊点水位迭代法具有良好的工程适用性。

河网非恒定流数值模拟的研究进展

本文对河网非恒定流数值模拟近三十年的发展作了一次全面的回顾 ,对每种方法的基本思想和解决问题的途径作了一个简要介绍 .概括了各种解法之间的相互关系和各自的优缺点 。

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。

河网模拟JPWSPC方法和分级解法的对比

比较了汊点水位预测-校正法(junction-point water stage prediction and correction,JPWSPC)和经典的分级解法,在处理缓流河网汊点处回流效应时的不同,并对比了它们的计算效率。应用这2类方法时,Saint-Venant方程组都采用Preissmann格式离散,生成的非线性离散方程用Newton-Raphson方法求解。比较表明:这2类方法都能处理普适河网,JPWSPC法无需求解整体连接矩阵,同时不会增加每一时间步的迭代次数,因而节约了系统内存,提高了计算效率;河网中河段数目越多,JPWSPC法的效率优势越明显。

一维河网泥沙输移模式研究

推导了一种显式的河网泥沙输移递推计算方法,该方法在水动力学计算结果所确定的汊点类型基础上,直接计算每个河段中逐个节点的不平衡泥沙输沙过程以及悬沙和床沙的级配调整,克服了传统方法中必须通过首末断面含沙量关系确定河网悬沙矩阵求解的困难.将该泥沙输移模式的一维河网水沙数学模型,应用于长江三峡下游荆江-洞庭湖河网区域,并取得了较好的计算结果.在模型验证之后,进一步讨论了采用新的泥沙输移计算模式和原有泥沙输移计算模式在计算时间上和计算内容方面的差别.

大型复杂河网一维动态水流-水质数值模型

建立了非恒定河网一维水流-水质数值模型(THU-River1D),水动力模块利用最近提出的汊点水位预测-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;水质模块采用分步法,分别求解对流项、源(汇)项、以及纵向离散项,其中,对流项处理采用改进的四阶显式Holly-Preissmann格式。模型无需特殊的河道编码,既适用于树状又适用于环状河网,还适用于潮汐流动。

含泄水建筑物的复杂缓流河网水动力数值模拟

由于存在回水效应,复杂缓流河网的水动力数值模拟一直是个难题,河网中常存在各种建筑物,这也增加了河网模拟的难度。本文应用JPWSPC(汊点水位预测校正)法来统一处理汊点以及河网中建筑物的连接条件,通过水位预测和校正,使各河道离散方程组封闭并保持系数矩阵的带状特征,物理上相互联系的各河道被数值解耦,同时利用特征线理论使各河道间的连接条件得到满足,文中采用典型的算例对方法进行了验证,计算结果表明JPWSPC方法可以很好地应用于含建筑物的复杂缓流河网水动力模拟。