退水渠道水力特性模拟的SPH方法及工程应用

退水渠建筑物是排泄灌溉渠道内剩余水量或入渠洪水的渠道,在灌区中起着至关重要的作用。为了得到退水渠道的水力特性,更好地指导工程设计和运行管理,通过三维建模,利用光滑质点水动力学方法(SPH)对退水渠进行数值模拟,对不同退水流量工况的沿程水深、水流流速以及消能率进行分析,结果表明:4种典型退水流量下,水面线会随退水流量的增大而升高,在设计流量Q=5.99m^(3)/s时,分水池段的最大水深为1.69m,经验算满足边墙设计高度;渠道水流流速最大处在陡坡段末x=35m位置,最大流速6.53m/s;退水渠的消能率随着入流流量的减小而增大,4种典型流量的消能率最终达到了59.3%、57.04%、54.69%、50.02%。

基于退水影响的流域产流研究

本文针对洪水预报作业过程中,流域初始状态的产流条件难于把握的问题,通过分析历史洪水、降雨过程、分割洪水资料,尝试建立前期影响雨量、流域退水流量与产流系数的关系,结果证明了流域的退水流量是流域的蓄水状态或产流条件的直接体现。文中引入了自由水蓄水容量和蓄水量的概念,以流域的退水流量作为输入变量,连续计算流域蓄水量,推导出一整套产流系数计算方程,并利用该方程进行流域产流模拟计算。经验证,该方程计算精度相对较高,产流系数计算方法准确可靠,研究成果可在类似洪水预报中推广应用。

Nash瞬时单位线推演河道汇流的完整公式

Nash瞬时单位线是基于零初始条件而得到的,没有反映河道汇流的完整过程。通过拉普拉斯变换和数学归纳,推导出了考虑初始槽蓄量退水过程的完整Nash河道汇流公式。分析讨论了公式各项的物理含义,出口断面的流量应是河槽初始槽蓄量的退水过程与上游入流演算结果的叠加,据此建立了一种具有物理概念的河道洪水演算实时校正模型,通过实例分析验证了公式的实用性和合理性。完整公式是更为一般情形下的Nash河道汇流模型,一定程度上丰富和发展了现有Nash汇流理论,并可适当提高河道洪水演算的精度。