金安桥水电站截流方案及宽戗堤截流宽度效应模型试验

对金安桥水电站截流模型进行了不同组合截流方案的试验,提出了截流推荐方案,并针对宽戗堤截流方案对包括宽戗堤截流的龙口水力特性、不同顶宽截流时的宽度效应等进行了试验研究,进而推导出考虑宽度效应的宽戗堤截流龙口流量计算公式以及宽度效应曲线.

多溃口河网耦合模型在防洪保护区洪水分析中的应用

基于珠江三角洲流域堤防在大洪水情况下多处溃决的特点,以一维、二维非恒定流控制方程作为理论基础,建立珠江三角洲流域多溃口一二维耦合河网模型,在耦合位置采用堰流公式实现河网和保护区内水流的实时交互。模型采用堤防渐变展宽的溃决方式进行溃口参数设置,采用地形局部修正的方法处理保护区内道路和桥涵的导阻水作用,采用糙率分区和对村庄等密集区域局部加大糙率的方法进行地形的优化处理,采用"干湿判别"理论对动边界进行优化。将优化后的模型用于江新联围防洪保护区多溃口洪水耦合计算,对比分析了单一溃口洪水与多溃口洪水淹没结果,研究成果对珠江三角洲流域及其他类似区域的多溃口溃堤洪水风险评价具有重要参考价值。

黄河兰州段防洪及渠化河宽的模型试验与数值计算

针对黄河兰州段的防洪及渠化问题，在对河道地形、河相关系、水流及河床演变进行分析后，确定了河道整治试验的重要参数，即洪水最小整治河宽。在此基础上，对该河段进行了模型试验和数值计算，试验及计算结果与原型河段实测资料吻合较好。

集水面积阈值确定方法的比较研究

针对坡面径流模拟算法引入集水面积阈值划分流域内的河网与坡地直接影响了生成的数字河网精度,探讨并比较了多种推求流域集水面积阈值的方法。结果表明,各种方法可互补;采用集水面积与河道平均坡降关系和采用集水面积与河网密度曲线具有较好的一致性;流域面积越大,采用宽度分布推求阈值准确,流域面积越小,采用水系分形推求阈值准确;集水面积阈值在流域内各处并非完全相同,应考虑采用多个阈值。

刁口河流路再次启用后河道冲淤分析

以典型河段为例,建立了平面二维水流泥沙数学模型,分析了主槽开挖前后的流场,并计算了8 000 m3/s持续7天后的主流线和典型断面形态.计算结果表明刁口河再次启用后,初期水流多股分汊,此后将形成单一稳定、滩槽分明的断面形态,并能较长期维持,主槽宽度大致在1 100～1 400m之间.

沪通长江大桥桥墩布设水动力特性试验研究

沪通长江大桥横跨长江河口段的南通水道和天生港水道,该河段收径流和潮流共同作用,水流条件复杂。采用物理模型研究了工程河段水流特性,并重点分析了桥位断面流速、流向及单宽流量等。研究表明:桥位断面最大流速出现在南主墩所在的主槽附近,上游流量越大、下游潮汐越强,桥位断面处流速愈大;平常水文条件如98大洪水下条件下的水流不会对桥梁产生大的不利影响。但如果出现100a、300 a一遇极端水文条件,南主墩附近最大落潮、涨潮流速在3.7 m/s和1.3 m/s以上,在这种较强的双向水流作用,南主墩处会出现较大局部冲刷,同时施工时巨型钢围堰受到的水流作用远较桥墩要大,这对桥墩布设及其防护、施工围堰的设计和围堰安全提出了很高的要求。

黄河兰州段河道渠化宽度与泄洪关系的研究

针对黄河兰州段河道渠化整治与泄洪的关系 ,在对河道地形、河相关系、造床流量及河床演变规律等分析的基础上 ,通过模型试验研究提出了切实可行的中水整治宽度 2 4 0m、泄洪宽度 30 0m方案 .该方案的实施具有良好的经济。

基于数字图像的实体黄河模型河势宽度检测

提出一种基于数字图像处理的黄河河工模型图像的河势宽度测量方法.该方法利用边缘检测和形态学相结合,对黄河模型图像进行边缘提取,然后利用像素计算法,通过比例转换实时精确地得出河势宽度.首先利用改进的最大方差比法(Maximum variance ratio)自适应地计算出Canny算法的高低梯度阈值,并在此基础上采用基于周长的形态学连通域分割法清除图像的干扰边缘,实现河势的自动识别和提取,再通过示踪粒子标定河道,计算河势边缘间像素个数,从而得到河势宽度.试验表明,该方法抗干扰性强,提取误差小,宽度测量更加简单.

基于数字地形信息的拉萨河流域河宽预测模型研究

河道宽度是重要的水文特征,对水文计算具有重要意义。以拉萨河流域为研究区,依据Google Earth影像,测量了1000个河段的河宽,计算了相应测段的集水面积、局部坡度、坡度原点矩、河道曲率4项地形要素。使用其中800个河段的数据判别河宽与各地形要素的相关关系,选取与河宽相关性最好的集水面积和坡度原点矩两要素,构建了集水面积模型、坡度原点矩模型及4种河宽因子模型,使用另外200个河段的数据进行模型验证。结果表明:在集水面积小于2100 km^2的拉萨河上游河段,基于集水面积和坡度原点矩的河宽因子模型效果最优,在集水面积大于2100 km^2的拉萨河下游河段,基于集水面积的模型效果最优。因此,预测拉萨河流域河宽时应以2100 km^2集水面积为阈值,在上游使用河宽因子模型,在下游使用集水面积模型,采用该方法预测的上、下游河宽误差均小于20%。

基于DEM的河宽模型在山区中小流域内的构建与应用

合理可靠地估算河道栅格单元内的河道断面宽度是分布式水文模型汇流计算时的重点和难点问题。为此,研究提出一种适用于山区中小流域的河宽模型。该模型综合考虑了集水面积和地形对河流宽度的影响,利用DEM数据提取了河道上游集水面积和河道附近一定范围内的坡度,并建立起与河道断面宽度之间的函数关系,进而构建适用于不同流域的河宽模型。结果表明,在未明显受到水利工程影响的河段上,可以较为准确地估算出河道宽度的空间分布,刻画出自然条件下河道宽度从上游到下游震荡增大的变化特点;且基于不同分辨率的DEM数据构建的河宽模型均能取得较好的计算结果。

南水北调安阳河倒虹吸行洪口门宽度试验研究

在河道上修建倒虹吸交叉工程,行洪口门宽度是影响建筑物投资和安全的决定性因素。结合安阳河倒虹吸现场条件,对不同布设方案的行洪口门宽度进行了河工模型试验,通过分析水位、流速、主流及冲淤情况等方面试验结果,从安全性、对河势影响及工程投资等方面考虑,选定165m口门是一个合理可行的方案。

城市河道渠化方案探讨——以兰州市黄河段为例

以兰州市为例研究黄河兰州段河道渠化整治方案与泄洪等的关系。在对河道地形、河相关系、造床流量及河床演变规律分析的基础上 ,提出了切实可行的整治宽度 2 40m、泄洪宽度 30 0m及相关建议 ,并进行了物理模型试验和数值计算 ,实验与计算基本吻合。该方案的实施不但可满足泄洪的要求而且并未引起水位、流速及河床断面地形较大幅度的变化。

弯曲河段通过大型船舶能力预报研究

干线航道的船舶通过能力大小,取决于弯曲、浅滩、桥区等限制性河段的船舶通过能力,为了使有限的航道资源得到充分的利用,开展有关限制性航段船舶通过能力研究,尤其是弯曲河段船舶通过能力,实现船舶通过能力的准确预报是十分必要的.根据弯曲河段航道特点和水流特征,通过分析弯曲河段风、流对船舶运动的作用机理,采用数学建模的方法,建立弯曲河段航道宽度、曲率半径等航道尺度与通航船舶尺度的关系模型,实现弯曲河段通过能力的准确预报.

基于二维和三维生态足迹的长三角城市群自然资本可持续性分析

城镇化和工业化进程的不断推进给城市群自然资本及其可持续利用带来较大的威胁。为明确城市群建设过程中自然资本可持续性变化特征,以长三角城市群为研究对象,采用二维和三维生态足迹评价模型,同时添加水资源账户对原模型进行改进以反映长三角地区水资源潜力与压力,研究分析了2005—2019年长三角城市群生态足迹、生态压力指数和生态协调指数变化、自然资本存量消耗和自然资本流量占用情况及其影响因素与作用机制。结果表明:1)研究期间,长三角城市群人均生态足迹和生态承载力分别为4.46和1.59 hm^(2)/人,平均人均生态赤字为2.87 hm^(2)/人,但万元GDP生态足迹不断下降,资源利用率不断上升;2)2005—2019年,长三角城市群生态压力指数由2.48升至3.25,生态协调指数由1.30变为1.25;3)基于改进三维生态足迹模型发现,长三角城市群资本存量利用程度越来越大,且对自然资本流量的更新起到较大抑制作用,2019年研究区自然资本存量的消耗量是资本流量占有量的2.26倍;4)影响因子分析表明,工业产值、能源消耗总量、建筑用地面积和城镇化率对生态足迹起到了正向促进作用,对自然资本的可持续性产生了较大压力。

河宽模型对Muskingum-Cunge方法汇流的影响

分布式流域水文模型常采用Muskingum-Cunge方法进行河道汇流,通过有限差分求解运动波方程来近似扩散波方程,方程中的水流波速和水力扩散度根据河道单宽参考流量来计算,因此需要给出各处的河道宽度。BTOPMC采用Lu河宽模型,河流动力学中介绍了阿尔图宁模型,本文在Lu模型和阿尔图宁模型的基础上,综合考虑河床、河岸淤积物的土质组成和河道坡度等因素,对河宽模型进行了改进,并根据卫星地图量测实际河宽来确定模型参数。应用各种河宽模型,利用BTOPMC对韩江流域进行全年的日径流模拟,结果表明,河宽模型越准确,Muskingum-Cunge汇流方法精度越高,曼宁糙率系数的估算值越合理,日径流模拟效果也越好。