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.     

关于河道一维非恒定流水温预测模型的研究

作者在全面地分析影响河道水温变化各种因素的基础上，根据大渡河流域实测资料所推荐的有关计算纵向离散系数的经验公式．确定了一种适宜于河道一维非恒定流水温的预测模型．作者运用此模型预测了水库下泄低温水、火电厂温排水对下游水环境的影响及其应用价值，其结果可为制定水库生态用水调度方案和流域开发的环境影响评价提供科学依据．     

八泉峡水库水温预测研究

水温是水库参数中的一项重要因素,在调查、分析水库水文特征和水库相关断面形态的基础上,运用经验法分别对八泉峡水库水温分布规律进行研究,并对不同方法的计算结果进行对比分析。结果可为八泉峡水库的调度运行、农业灌溉、渔业养殖及下游河道取水提供依据,对于水库管理与环境评价具有重要意义。     

基于非线性动力系统观点估算平滩流量

为了进一步认识黄河下游"小水大灾"机理,从而指导水库调水调沙和水资源优化调度,基于非线性动力系统观点,提出一个估算平滩流量的方法。将河流含沙量随时间演化过程中临界点处流量作为平滩流量,根据黄河下游高村水文站1996年实测日平均水文资料,该估算方法所得平滩流量与利用实测断面和水位流量关系直接估算的平滩流量一致。用该方法估算平滩流量时,不需要实测断面资料,而且能够得到平滩流量随时间的变化。     

基于InfoWorks的城市水系水文水动力过程耦合模拟——以福州市江北城区及东北部山区为例

以沿海城市福州市江北城区及其东北部山区为研究区,基于InfoWorks ICM模型软件,建立了山区和平原汇水区产汇流的江北城区一维河网模型.对山区产汇流过程利用PDM水文模型、平原汇水区利用Wallingford径流模型及SWMM汇流模型分别进行计算,建立城区河网水系一维河网模型,并将水文模块与水动力模块进行了耦合.在模型中,考虑城区水闸、水泵、坝等水工建筑物,并在河网模型中加入水库和湖泊.利用河道断面监测水位对河网糙率进行率定,利用2019年5月18日降雨-水位数据进行模型的验证,通过设置RTC规则,实现水库与闸泵的调度.结果表明:晋安河水位峰值约为5.35m,峰现时间约在22:55,实测数据显示水位峰值约为5.43m,峰现时间约在22:40.本文通过在城市尺度下建立水文水动力学耦合模型,给出了一种系统考虑各种水工建筑物以及调度规则下的综合的城市暴雨内涝模拟方法,对相关研究具有一定的借鉴意义.     

三峡梯级短期优化调度大系统分解协调法的应用

针对梯级间流量传播对梯级水电站短期优化调度影响的问题,采用实测资料率定梯级间流量传播系数,构建了计算梯级间下游水电站入库流量的变系数线性回归方程,建立了"以水定电"模式下考虑流量传播影响的梯级水电站群短期优化调度系统分解协调模型.三峡梯级应用实例表明,当上游水库出库流量较小时,流量传播对梯级短期优化调度结果影响较大,且分解协调算法较轮库迭代法可有效减少解算时间,提高模型运算效率.     

三峡工程蓄水运用后水库泥沙淤积及坝下游河道冲刷分析

根据三峡工程蓄水运用后的实测资料,简述三峡库区泥沙淤积、坝下游河道冲刷,并与论证阶段的研究成果进行对比。分析认为三峡工程蓄水运用8年,水库泥沙淤积及坝下游河道冲刷等出现的情况尚在原预测范围之内,表明原预测的研究成果可行;本次实测与预测对比,在时间上略显短促,仍需今后观测并作进一步对比;今后应加强原型观测及有关研究工作。     

河道型水库动库容在实时洪水调度中的影响

采用水动力学方法建立河道型水库库区洪水演进模型,解决实时洪水调度中的动库容问题．引入动态边界条件的概念,将计算过程分为模拟计算阶段与实时预报调度阶段,在实时洪水调度过程中根据计算的不同阶段采用相应的边界条件．利用河道型水库的实际库容(动库容)按静库容曲线反推求得水库的代表水位,根据代表水位准确地计算出水库的动库容．最后以水口水库为例,分析了水库动库容对实时洪水调度的影响．     

基于二维调度图的双库联合供水调度规则研究

针对双库库群联合供水调度问题,提出了一种基于二维水库调度图的水库群联合供水优化调度方法.二维水库调度图在由表示双库系统中各水库蓄水量的2条坐标轴与时间轴构成的三维坐标系下充分考虑每个水库蓄水量,在此基础上确定水库群的联合供水决策,并采用粒子群优化算法对调度图关键控制点位置进行优化.碧流河、英那河水库群的调度实验表明：二...     

二维水库水流泥沙数值模拟

根据水库的水沙运动特点及库区地形条件,考虑悬移质和推移质运动,建立了二维水流泥沙数学模型。网格单元用拉普拉斯方程和代数方法生成,模型方程用有限元法离散求解。利用水槽试验资料和水库实测资料进行模型验证和稳定性分析,结果表明：计算的断面流速分布、流场和河床变形与实测结果基本吻合。     

黄河上游龙羊峡—刘家峡河段梯级水库群水温累积影响研究

研究河流梯级水电开发的水温累积影响规律,可为制定水库联合运行水温调控方案提供科学依据。以黄河上游龙羊峡—刘家峡河段梯级水库群为例,基于水库与河道水温观测资料,对比分析了典型水库的水温影响特征;在不同水库联合运行期,结合水库运行条件与河道水温特征值的定量分析,辨别了各水库对水温累积影响贡献的差异,并探讨梯级水库水温累积效应的变化特征。研究结果表明:龙羊峡水库对水温的累积影响起主导作用并呈现了较大的波动性,李家峡水库为协同效应,公伯峡水库及其它小水库为削弱效应;多水库联合运行时,区间水库的兴建并未引起水温累积影响的明显增大,与李家峡水库单独运行期相比,在梯级末端水温累积协同效应依然显著。     

三峡水库建成后对长江河床演变的影响

长江三峡水库是特大型水库.长江三峡水利枢纽建成后,由于水动力条件改变,引起水库上、下河段河流地貌发育过程的一系列变化,对环境产生如下冲击和影响:①基准面抬高,流入水库各条支流在入库河口区及以下区域迅速产生水下淤积,形成河口拦门沙和水下三角洲.②水库上游河道发生变形.水库蓄水后引起库岸变形,这种库岸变形可能延续几十年的时间,影响到库岸的稳定性、水库库区附近淹没浸没以及水库渗漏等.水库运营时清水下泄,引起水库下游河床冲刷以及下游河道变形,受影响最大的是武汉及其以上荆江河段.根据三峡库区的实际情况,认为影响最大、最应该立项和进行综合研究的问题有3个方面:第一,入库河流河口地区的水下淤积问题;第二,水库运营过程中引起的库岸变形及库岸的稳定性问题;第三,水库下游清水下泄河床重新调整时,对下游荆江等河道的影响.     

黄河下游泥沙冲淤前景预测数学模型研究

运用一维泥沙数学模型,对小浪底水库运行后黄河下游河道泥沙冲淤,春中着重分析艾山－利津河段的冲淤变化规律,作者认为小浪底水库可使黄河下游总体上保持20年不淤,50年内相对减淤率为51．6％,艾山－利津河段也有减淤效果,但相对减淤率仅为全下游平均值的57％,河床抬升速度仍然较快。     

三门峡水库对黄河冲淤分析

为了分析多沙河流上水利工程对水沙运动规律的影响。根据三门峡工程的运用实践，实际资料以及以往的研究成果，应用系统工程方法分析了三门峡水库对黄河冲淤的主要原因，结果表明，水利工程对多沙河流水运动特性的影响具有一定的规律。     

Analysis hierarchy process model for plain river reach health assessment of the Luanhe River

In light of the ecological health problem occurring between the plain river reach between Daheiting and the estuary of the Luanhe River, three first-level indicators (river physical characteristic, eco-hydrological characteristic and socio-economic features) and corresponding fifteen second-level indicators such as river natural connectivity, water quantity, etc., were employed to establish the analysis hierarchy process (AHP) model. After fitting the AHP model with the data of 2005, the results show that the overall plain river reach health assessment score is 0.698 and the ecology is basically healthy. Moreover, construction of the Panjiakou Reservoir on the river mainstream destroyed the river natural morphologies, and finally contributed to the relatively low scores: 0 and 0.5 for river natural connectivity and river curve degree, respectively. It implicates that measures such as construction of ecological river course and reservoir dispatching should be taken into account in further restoration projects of the Luanhe River.     

东北地区典型水库控制流域径流变化及驱动因子分析

结合3种趋势检验及模糊直接识别法对水文要素变化进行分析.以东北地区9个水库控制流域的气象、水文数据及土地利用情况为基础,重点分析了径流变化及其驱动因子降雨、降雨年内分布、蒸发及土地利用等变化情况.根据径流及其他因子的变化特征将研究水库流域归类成气候变化显著型(汤河、碧流河、观音阁及葠窝水库流域)、土地利用变化显著型(闹德海及丰满水库流域)及自然状况较好型(白山、桓仁及大伙房水库流域),继而对各类流域分别有针对性地提出变化深入分析方法及水库运行管理建议,最终为东北水库流域典型水文变化的深入研究奠定基础.     

二维弯曲分汊河流水质数值计算

本文研究了湘运航运大源渡枢纽工程对湘江衡阳市区段水质影响的二维数值计算方法，研究了河段具有河道弯曲，分汊，江心有洲的特点，应用有限单元法与单元网络划分的有关理论，在缺乏河流速度场资料的情况下，建立了利用河道水下地形图进行河流水质数值计算的方法，并计算出了研究河段水质的浓度场分布，应用本文建立的方法，可以进行各种复杂地形条件和不同水位情况下浅水河流水质的数值计算。     

平原区河网水流计算校正模型

为提高平原河网水流计算的精度,针对其中交错相连的复杂河网水流运动以及测点又相对较少的情况,提出以环状河网节点水位三级解法为基础、河段方程系数为载体的平原河网校正模型.将观测位置上的模型系统误差校正信息由测点向河网其他断面传播,修正相邻河道断面的水位、流量预报值.选择长江澄通段河网进行实例分析,选用2004年9月的水文资料进行演算.结果表明,该方法能在一定空间范围内有效地传播误差修正量,对提高河网水流预报精度具有实用意义.     

黄河流域水量调度的自校正控制模型

为克服单纯人工调水的局限,满足现代黄河水调工作的需要,建立了黄河流域水量调度的自校正控制模型。以防凌、防断流以及"公平分水"为模型控制目标,以黄河干流骨干水库为调节器,及时跟踪、掌握水调系统控制流量、引水流量、水库泄量、水位等状态参数,调节水库泄流、调整引水计划。运用该模型编制了黄河流域2001至2002水文年的水调方案并与当年实际情况对比。结果显示与实际水调情况下的控制断面流量平均偏差1.05%,小浪底水库下泄流量平均偏差2.77%,各省区耗水量平均偏差4.40%,省区耗水过程偏差14.37%。该模型目前已经在黄河水量调度中心投入运行。