水库水沙联合调度多目标决策模型

针对水库运用过程中蓄水与排沙之间的矛盾,本文首先建立了水库防洪、发电及航运调度子模型;然后,以水库防洪、发电及航运效益为基本目标,应用多目标决策方法,建立了水沙联合调度多目标决策模型;为减少水沙联合调度计算的工作量和难度,以子模型计算结果为基础,建立水库运行参数与目标之间的函数关系,将各目标有机地联系在一起,据此合理进行水沙联合调度;最后,将该模型应用到三峡水库汛末蓄水的研究中,得到一个兼顾各目标要求的蓄水方案。

长江重庆河段平面二维非恒定水沙数值模拟

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件 ,考虑悬移质和推移质运动 ,采用有限元方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型 ,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及引入符合重庆河段水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式 ,对现有三峡库区数学模型进行了改进 ,并利用重庆河段正态模型试验和原型观测资料对模型进行了验证。结果表明 ,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好。

三峡库区非恒定一维水沙数值模拟

该文考虑水沙输移过程中的非恒定性,建立了三峡库区非恒定一维水沙数学模型。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及选用符合三峡库区河道水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式,对现有三峡水库泥沙模型进行了改进。采用三级算法求解水流方程组,并选用了分沙比等于分流比的汊点分沙模式,与泥沙连续方程组进行非耦合求解。利用三峡水库蓄水后实测资料对所建模型进行验证,计算结果与实测资料符合良好,表明该模型能够模拟三峡库区干支流河道非恒定的水沙演进过程和河床冲淤变形规律。

基于数字流域的淤地坝规划水沙关系分析

以数字流域为基础，应用数字流域模型，对岔巴沟流域1960年6～9月的降雨-径流-产沙过程进行了模拟，分析了各沟道控制点的来水来沙规律，进而阐述了如何确定淤地坝的建坝位置、建坝顺序、建坝规模，再根据建坝规模确定淤地坝的设计标准。对于缺乏观测资料的支沟，模型还能通过模拟给出淤地坝的相关设计参数，解决了基础资料不足带来的困难。

ArcGis9.0中基于DEM的水文信息提取方法

文中详细介绍了ArcG is 9.0中的水文分析工具箱的使用方法,包括从原始DEM数据提取河网的步骤、应注意的问题,DEM数据的快速裁剪,不同精度DEM数据拼接的方法和技巧。

黄河数字流域模型原理

黄河数字流域模型以DEM数据及其存取系统为依托,以流域分级理论为依据,将坡面、小流域、区域、全流域四个层次的模型整合成一个完整的流域整体模型.文中提出了不同层次模型之间的联系途径和整合方法,探讨了模型框架、参数提取、模型计算原理方面的技术问题.按照这种模式建立的黄河数字流域模型可根据研究内容的需要模拟流域上任意空间点的水沙量、水沙过程以及非点源污染物的扩散过程和结果等,具有很大的灵活性和实用性.

基于遥感影像的城市人口密度模型

分析了常用的城市人口遥感估算方法,指出了其特点和不足,在土地利用密度法的基础上作了改进。土地利用密度法的关键是抽样区的代表性,抽样区选择的不当,就会给人口计算带来较大的误差。实际上,抽样区的选择有较大的难度,而且实地区域和抽样区相比总会有一定的差异,所以人口估计误差是不可避免的。作者试图避开抽样区的选择而估计出各种居住类型的人口密度,提出的方法不需要实地抽查人口密度,减少了估算的工作量,建立的数学模型没有抽样的随机性误差影响,结果从整体上达到了最优。

分汊河道水流运动特性研究

在边界拟合正交曲线坐标系下,运用同位网格模式和界面动量插值的条件建立了二维水流数学模型,采用天然河段的实测资料对模型进行了验证。运用该模型研究了长江中游弯曲型分汊河道分流区在不同流量情况下水流运动与挟沙力因子的变化规律,为研究三峡蓄水后对坝下游河道的影响提供了研究手段。

基于Terra Vista的流域地形三维建模方法

三维地形建模是实现流域仿真模拟的基础工作,快速智能地生成三维地形则是地形建模的关键技术。本文结合都江堰流域地形模拟,基于Terra Vista软件进行了建模方法研究。将地形等高线资料、遥感影像资料和道路、水系、渠道、建筑物、植被等经过转换配准后,以地形DEM、遥感影像、矢量数据的形式集成于一体载入Terra Vista,统一生成了都江堰地形模型。文章阐述了地形生成的具体步骤,探讨了流域摸拟中天然河道和人工渠道的建模技术,为流域模拟仿真提供了快速智能的三维地形生成方案。

明渠均匀流的摩阻流速及流速分布

在水槽系统上对明渠恒定均匀流进行了系列实验,利用实测流速资料,对明渠均匀流摩阻流速的各种方法(雷诺应力法、对数流速分布法、阻力平衡法等)的计算结果进行了对比,并分析了流速分布。结果表明:(1)利用阻力平衡法计算摩阻流速时应考虑边壁影响;(2)包含尾流函数的对数-尾流公式比单一对数公式可以更好的符合实测数据。用单一对数公式描述垂线流速分布时,应采用较小的Karman常数;(3)现有大量明渠均匀流实测资料中,用常用的Karman常数(κ=0.4)时单一对数公式仍可以较好的表示全水深流速分布是因为采用了较大的摩阻流速。

三峡水库汛末蓄水时间与目标决策研究

针对三峡水库运行中存在的防洪、发电与航运之间的矛盾,研究了汛末不同蓄水方案下,三峡水库的防洪风险、发电以及上下游航运效益的变化情况;通过寻求水库防洪、发电及航运之间的相互关系,建立水库水沙联合调度模型,对三峡水库汛末蓄水时间和方式进行了多目标决策;应用加权均衡规划排序模型对非劣方案进行评价,给出了三峡水库汛末蓄水运行的最佳方案,为三峡工程正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学依据。

数字流域模型的河网编码方法

在数字流域模型中提出了一种基于二叉树理论,并以二元形式表示的河网编码方法。这种编码方法能够实现任意河段的直接定位和高效的拓扑关系运算。阐述了数字流域模型河网编码方法的主要思路和基本定义,给出了这种编码方法对河网拓扑关系的描述方式,并结合实例分析了其数值特征。给出了数字流域模型的河网编码中若干具体问题的算法。

数字流域研究综述

本文对数字流域的框架研究、基础平台建设、数字流域模型及相关技术、数字流域应用系统建设四个方面的研究进展进行了综述。数字流域的整体框架可分为三层:数据层、模型层和应用层。其中数据层的建设在我国已经初具规模;模型层中对分布式模型的研究较多,基于数字高程模型提取河网的技术已经比较成熟,在国内外许多小流域都建立了分布式水文模型;应用层由于缺乏全流域整体模型的支撑,目前的研究主要是提供数据服务以及一些专题的决策支持服务。综合前人的研究发现当前紧要任务就是在大范围、全流域上建立起具有应用价值的数字流域模型。

河道横向展宽机理与模拟方法的研究综述

本文首先描述了冲积河道横向展宽的现象 ,深入地分析了导致河道横向展宽的两类机理 ,即受冲积作用控制的展宽机理 (包括水流直接冲刷、河岸崩塌 )和不受冲积作用控制的展宽机理 (包括渗流、管涌的破坏、风浪淘刷河岸的破坏等 )。然后指出了河道横向展宽的力学关系及影响因素。最后系统地总结了当前模拟河道横向展宽的三类方法 (经验方法 ,极值假说方法和水动力学—土力学方法 )的优缺点及适用范围 。

集群计算在数字流域模型中的应用

随着计算机技术的发展,以消息传递接口(MPI)标准为代表的高性价比集群计算技术使并行计算在大量传统的专业领域也得到了广泛应用。数字流域模型因需要对大范围流域进行分布式的水文、泥沙过程模拟而提出了较大规模的计算需求。同时,基于分水岭的单元划分方式和专门的河网编码方法使数字流域模型的并行化计算具有先天优势。提出了一种典型的并行调度流程,用于完成产汇流计算的动态任务分配。在自主搭建的MPI计算集群上进行的应用实验表明,集群计算提高了数字流域模型的计算效率,能够作为模型的计算平台。最后指出了此应用计算平台的发展方向。

农业非点源污染预测模型研究进展

农业非点源污染是一种间歇发生、随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程,因此,模型化研究一直是非点源污染研究领域的一个核心内容。该文回顾了农业非点源污染预测模型的发展,简要阐述了国外农田尺度和流域规模尺度农业非点源污染模拟模型的功能和研究进展,对中国非点源污染预测、模型发展及存在问题进行了论述,提出从农业生产和水环境保护的角度去探讨污染物运移特征和定量预测模型,结合3S技术,并考虑非点源污染的不确定性将是今后非点源污染模型研究的主要内容之一。

黄河数字流域模型的建立和应用

黄河数字流域模型是“数字黄河”的重要组成部分,在数字流域模型框架下,以坡面为基本单元,建立了包括植被截留、融雪、地表蓄滞、表层土蓄滞、中层土蓄滞和深层土蓄滞共6层的产流模型。模型在垂向上考虑3层出流:地表超渗产流、表层土侧向渗流和中层土侧向渗流,既反映当前的降水过程,又体现前期降水过程和土壤前期含水量的影响,比较适合黄河流域的产流特点。在坡面产流的基础上,还给出了坡面单元侵蚀产沙公式,用于建立流域产沙数学模型。应用建立的模型,给出了3个计算实例:黄河全流域水量计算、小花区间汛期洪水模拟和多沙粗沙区产沙计算。实践表明:建立的模型基本具备了在黄河全流域进行降雨-径流模拟、侵蚀产沙计算的功能,辅以降雨预报模块则可进行洪水预报。

明渠非恒定流推移质输沙试验研究

为研究明渠非恒定流输沙特性,本文建立了一套非恒定流流速、水深、流量及推移质输沙率测量系统。进行了9组恒定流输沙及3组非恒定流输沙试验,结果表明:恒定流条件下Einstein公式比Meyer-Peter公式具有更好的精度;非恒定流的推移质输沙强度与水流强度变化存在不同步的现象,长时间平均输沙率大于恒定流结果。

沙质河道冲刷不平衡输沙机理及规律研究

通过动床水槽试验,观测沙波运动,揭示了湍流扫荡河床使表层床沙产生频发的群体起动冲刷现象。据此,提出了床沙交换及冲刷粗化分二个层次的物理模式;分析了冲刷时表层床沙粗化的必然性,确定了悬移质扩散过程中适于非均匀沙河床的新的近底边界条件。依据所建立的不平衡输沙立面二维数学模型,计算了大量不同情况下的含沙量扩散恢复过程,据此总结出了冲刷时含沙量恢复饱和系数α的预报公式及变化规律。

中国的农田排水技术进展与研究展望

涝渍盐碱灾害是我国不少地区农业生产发展的主要障碍,提高防御涝渍盐碱灾害的能力,对加速发展农业生产有着重要的现实意义和战略意义。长期的实践证明,农田排水在防御涝渍灾害和土壤盐碱化、改善田间耕作管理、增加农作物产量、促进国民经济发展等方面起着积极的作用。阐述了农田排水技术的重要性,回顾了排水技术的发展与主要实践,指出排水领域存在的问题和差距,结合我国国情,提出今后农田排水领域的研究发展方向。