复杂河网中洪水演进二维数值仿真及其应用

为了模拟复杂河网中分洪后水流在较大平面范围内的流动情况，在考虑河床、进出口和动边界等复杂边界条件下，建立了二维洪水演进数学模型，并采用交替方向隐式(ADI)法进行离散和求解．结合流域实时洪水调度仿真系统的总体框架和调用，建立了模拟洪水在蓄滞洪区内任意位置的水位、流速、淹没水深、历时等演进过程的二维洪水演进数值仿真系统．该系统对永定河分洪区进行了二维洪水实时演进模拟，并结合大清河实测资料进行了模型合理性分析，结果表明，该系统能够适应复杂的边界条件，可为复杂河网实时洪水预报计算和实时洪水调度提供支持。     

基于随机微分方程的水库防洪调度风险分析

为研究水库防洪调度中不确定性因素对水库安全的影响,提出水库入库洪水、出库泄流以及水位库容关系等不确定性因素的数学描述方法;建立调洪演算随机微分方程,推导各种不确定性因素综合影响下的各时刻水库水位分布均值和方差计算公式;提出调洪过程中各时刻的风险描述方法以及整个洪水过程的总风险率定量计算方法。大伙房水库实例分析结果表明,调洪过程中任意时刻的风险和总风险计算结果符合水库防洪调度的实际运行状况,可用于定量评估调洪过程中任意时刻的风险和总风险。     

蓄滞洪区洪水演进一、二维数值仿真及其在洼淀联合调度中的应用

为了实现蓄滞洪区内各洼淀实时洪水调度,考虑到蓄滞洪区内复杂河网与洼淀交错的情况,建立了河道、滞洪区联合计算的一、二维衔接洪水演进数学模型,在考虑铁路、公路、堤防及桥涵等阻水建筑物等复杂边界条件下,采用有限体积法进行离散和求解。结合蓄滞洪区实时洪水调度仿真系统的总体框架,建立了模拟洪水在蓄滞洪区内任意位置的水位、流速、淹没水深、历时等演进过程的一、二维洪水演进数值仿真系统。结合大清河实测资料对东淀滞洪区洪水演进进行了模型验证,结果基本吻合,并应用该系统对大清河滞洪区五洼联合调度方案进行了实时模拟,分析了洼淀联合调度下出现的倒淀现象,对不同方案进行了比较分析,实现了实时的洪水调度分析。     

汛限水位动态控制方案优选方法及指标体系研究

基于汛限水位实时动态控制的新理念,提出汛限水位实时动态控制方案的决策方法及其实施步骤.引入洪水与兴利连续长系列调节方法并采用PowerBuilder 8.0开发相应的系统软件计算水库的兴利效益,给出汛限水位动态控制风险率和风险损失的定义与计算方法.在此基础上,选取部分兴利效益指标和风险控制指标构建汛限水位实时动态控制决策方案优选的多指标评价体系.最后以大连市碧流河水库为例,采用多目标模糊模式识别理论模型对汛限水位动态控制方案进行优选计算,进而确定了水库实时调度过程中汛限水位动态控制的满意决策方案.     

向家坝水库动库容特性及影响分析

为研究向家坝水库动库容特性及其对防洪的影响,本文以向家坝库区2013年汛期实测水位资料为基础,采用一维恒定流数学模型对动库容进行计算,分析了向家坝水库动库容随流量和坝前水位的变化,在此基础上进行了考虑动库容的调洪计算,分析了向家坝水库动库容对防洪的影响,结果表明:(1)在流量2 400~32 000m3/s、坝前水位370~380m范围内,向家坝水库动库容变化范围为0.033×108~2.25×108m3,占静库容的比例为0.07%~5.77%;(2)水库总库容随坝前水位的变化幅度小于相应静库容的变化,且流量越大,动库容对库容变化影响越大,因此考虑动库容后向家坝水库的防洪库容小于按静库容考虑的防洪库容设计值;(3)动库容对水库调洪影响有正、有负,考虑动库容后向家坝水库调洪结果更接近实际情况,但对其防洪能力影响不大,可以满足水库防洪要求.     

基于实测资料的水库动库容调洪数值解法

基于实测资料，使用动态水库水位-入库流量-库容关系曲线和水库调洪计算数值解法，提出了应用调洪数值解法于基于实测资料的水库动库容调洪方法，满足了水库动库容调洪计算的高精度与高速度的双重要求．大伙房水库实例研究验证了其良好效果．     

实时预蓄预泄法汛限水位动态控制与应用

在总结已有研究成果的基础上,指出研究实时汛限水位动态控制方法与应用的必要性,并阐述了水库实时预蓄预泄动态控制汛限水位的基本思想和数学表达,介绍了该方法在碧流河水库2005年"8.8"洪水实际调度中的应用.分析结果表明,"8.8"洪水预蓄预泄调度过程,在不增加水库及上下游防护对象风险的前提下,能抬高汛限水位,增加水库蓄水,比常规的调度方式多拦蓄洪水0.4亿m3,经济效益较为显著.     

Web版水库水位库容实时计算、分析系统的研究

随着当今科学技术的不断发展,水利信息化也越来越受到人们的关注,针对水利计算在水库调度中的重要性,从技术实现的角度对Web版水库水位库容实时计算、分析系统进行了探讨.     

河道、滞洪区洪水演进数学模型

采用有限体积法建立了适应河道、滞洪区复杂情况的洪水演进一、二维衔接数学模型构造了适合河道洪水计算的一、二维河道型网格和滞洪区二维地面型网格,网格具有多点、多面,既镶嵌又衔接的特点阻水建筑物对洪水演进速度影响较大,所以,将其模化成特殊通道,提出了洪水演进过程中渗流所造成的水体损失的计算模式．将该模型应用于大清河滞洪区,讨论了洪水边界条件,确定了模型糙率,率定了模型渗流参数．结合大清河“96．8实测洪水资料”进行了洪水演进数值模拟,分别对河道的水位、流量和滞洪区来水时间进行了模型验证,验证结果基本吻合．     

黄河中下游水库-河道-滩区水沙模拟系统的构建与应用

库区减淤和坝下游河道防洪是黄河中下游洪水管理需要统筹考虑的目标,为此建立了能够实现库区、下游河道和滩区联合模拟的水沙模拟系统.该系统由一维水库、一维河道、二维滩区3个子模型和水库调度模块组成.其中水库模型通过浑水明流与异重流控制方程的交替求解模拟异重流的形成、传播与出库过程.模拟系统中采用的控制方程充分考虑了水沙输移与河床变形之间的耦合作用,数值方法主要采用了具有激波捕捉能力的有限体积法,水库调度模块可以对多种调度模式自定义组合.模拟系统给出的2012年黄河调水调沙过程中小浪底库区水位变化,异重流演进,下游水文断面含沙量变化等计算结果与实测过程符合较好.通过坝下游一维河道模型和二维滩区模型的联合模拟,分析了兰考东明滩区漫滩洪水过程中植被阻力对演进速度和冲淤分布的影响.最后采用该系统模拟了小浪底水库运用条件下"1958"型洪水的演进过程,在防洪调度规则下小浪底水库最大下泄流量约9 000m~3/s,花园口洪峰流量削减了3 982m~3/s,库区及坝下游累计淤积量分别为3. 68×10~8t和1. 33×10~8t.因此该模拟系统可以为黄河中游水库优化调度,下游河道防洪工程建设以及蓄滞洪区运用提供科学依据.     

大跨斜拉桥多维多点地震激励减震控制方法分析

首先利用SIMULINK仿真工具箱建立了大跨度斜拉桥在多维多点地震激励下的半主动减震控制分析模型.然后采用拟合规范反应谱的多点人工地震动时程,研究并比较分析了一致激励以及同时考虑行波效应和部分相干效应等激励工况下,行波波速以及部分相干程度对斜拉桥减震效果的影响规律.数值结果表明:无论是有控还是无拉结构,考虑多点激励后,主粱中踌跨中出现较大竖向位移和轴力,且竖向位移随着行波波速的减小和部分相干程度的减弱呈增大的趋势;行波效应和部分相干效应总体上对减震效果的影响很小;主动和半主动控制算法控制效果接近,优于始终提供最大阻尼力的被动控制算法.     

桓仁水库汛限水位动态控制决策支持表研制

针对水库汛限水位动态控制方案的具体化和可操作性问题,依据水库调洪计算原理和流域水量平衡原理,研制了桓仁水库汛限水位动态控制决策支持表.由此套表,即可根据实时和预报的水雨工情信息,确定面临时刻允许控制的库水位值及控泄流量等,方便水库调度技术人员和决策人快速查算、决策.该研究方法可供我国调节性能较高的大型水库(水电站)汛期洪水退水段库水位实时控制借鉴参考.     

南方感潮地区水库的挖潜改造

为有效缓解南方感潮地区严重的内涝灾害和枯水期因受咸潮影响而供水不足的问题,对南方感潮地区的水库进行挖潜改造,使其充分发挥滞洪和避咸蓄淡的功能。以位于广东省中珠联围的田心水库为例,系统介绍水库挖潜改造的思路以及挖潜改造分析过程,其中水库调度运行规则的拟定方法,需要结合研究承泄区水位变化规律、涝区暴雨与承泄区水位的遭遇规律以及区域排涝情势才能分析拟定。实例研究表明,不增加水库汇水面积和坝高时,在溢洪道上设置高4 m的闸门,能滞蓄最大6 h洪水与下游错峰,且增加兴利库容121万m~3;若增加西面山坡地的截流面积,则在溢洪道上设置高6 m的闸门,增加2 m坝高,合理调度,也能滞蓄最大6 h洪水与下游错峰,且增加兴利库容193万m~3。     

区间优化方法在水库调度中的应用

应用区间分析思想,将区间优化方法引入水库调度问题,同时以水库防洪调度为例,建立了区间优化模型．结合实例对水库调度区间优化方法进行验证,并与传统的动态规划方法做了对比．结果表明,区间优化方法用于水库调度问题,不仅优化原理清晰、计算方法易于理解,而且所得结果优于动态规划方法．     

响应调峰需求下梯级电站水库防洪调度方法研究

响应调峰需求下,当前梯级电站水库防洪调度方法只考虑防洪安全调度问题,未充分利用洪水资源。提出一种新的梯级电站水库防洪调度方法,给出梯级水库调峰需求模型,将模糊优选理论应用于梯级电站水库防洪调度中,给出梯级电站水库防洪调度目标函数,主要包括总发电量最大目标函数、占用防洪库容最小目标函数、理想末水位与调度末水位绝对值之差最小目标函数和总弃水量最小目标函数。将调峰需求目标函数看作约束条件,和上述目标函数共同构成梯级电站水库防洪调度目标函数。通过决策者经验知识的二元比较量化原理和方法对权重进行确定,通过模糊优选模型求解目标函数,从而获取不同方案针对优方案的隶属度,依据隶属度最大原则获取最优方案。实验结果表明,所提方法具有很高的调度性能,能够有效利用洪水资源。     

长江上游干支流水库防洪调度探讨

根据长江洪水特征和长江中下游防洪要求,对长江上游干、支流水库群如何配合三峡水库解决长江中下游防洪问题进行了探讨,提出了“蓄泄兼施,先泄后蓄,能泄则泄,该蓄则蓄”的水库群调度原则．主要是充分利用河道的宣泄能力,减少干支流水库群拦蓄腰、基流水量,使防洪库容在关键的洪峰流量出现过程中,发挥拦洪削峰作用,提高防洪库容有效系数,为长江中下游防洪发挥更大作用．     

压裂致密油藏产能递减分析方法

致密油储层自然渗透率低,孔隙结构细小、流体流动难度大,一般采用压裂井衰竭开发方式。压裂后储层将形成裂缝、基质两种渗流介质。在综合考虑介质类型及不同介质渗流能力基础上,结合物质平衡方程及产能方程,建立了压裂致密油储层的产量递减模型。实例分析表明,产量递减模型与生产动态数据吻合度较高;而常规Arps递减由于没有考虑基质与裂缝的差异性,递减曲线与生产动态数据吻合度相对较低。因此,该方法可以用于压裂致密油藏产能递减规律的分析。     

高陂水利枢纽超蓄淹没动态模拟及实景三维可视化

为研究水库洪水调度情况下的超蓄淹没风险,以韩江高陂水利枢纽为研究对象,基于二维浅水波方程和Villemonte堰流公式构建了库区超蓄淹没模型,模型合理可靠。考虑实际来水和调度方案的不确定性,模型中引入来水、调度方案等动态因子,实现了高陂水利枢纽超蓄淹没风险动态分析模型,并基于三维实景建模技术,实现了任意来水、调度方案下的超蓄淹没三维可视化模拟展示。研究成果可为高陂库区超蓄淹没风险预警预报、水库调度运行、避洪转移、防洪措施制定完善等工作提供决策支撑,也可为其它水库提供借鉴作用。     

瓦屋山水电站长期优化调度模型研究

中小型水电站水库合理调度不但是水电站经济效益的一种有力保障,而且是防洪抗汛中确保中下游安全的控制运行方法。通过建立水电站水库优化调度模型,利用优化设计方法,计算源头单一水库的最优调度方案,从而确保水库工程安全,有效利用防洪库容拦蓄洪水,削减洪峰,减免洪水灾害,保证水电站的长期经济发展,充分发挥水库的综合效益。     

流域防洪系统中地下水库调蓄能力分析与计算

利用地下水库蓄水能增加洪水资源利用率,减少洪涝灾害,是实现水资源可持续利用的有效途径之一.首次将地下水库纳入到流域防洪系统中,在探讨地下水库的概念和调蓄原理、蓄水条件及其功能特征的基础上,对地下水库的调蓄能力进行了分析与计算.参照地表水库的调洪参数,定义了地下水库调蓄计算的部分参数,作为衡量地下水库调蓄能力的定量计算指标.在调蓄库容、调蓄系数、复蓄指数中,库容是最重要的评价因素.在此基础上针对孔隙介质地下水库和岩溶地下水库,分别给出其调蓄库容的计算公式,并将其应用于下辽河平原调蓄库容计算中,其结果可为流域防洪及地表水与地下水联合优化调度提供重要的参考和依据.