太湖水网地区河网调蓄能力分析

平原地区一般河网密度高,河道比降小,水流流泄不畅,极易造成内涝灾害.但由于河流众多,水面面积大,河网的调蓄能力也相当可观.以太湖流域1991年特大洪涝灾害为例,采用河道非恒定流的计算方法,分析太湖河网的调蓄水量.经计算表明,太湖流域的河网调蓄水量约为太湖调蓄水量的50%,对缓解太湖洪涝灾害起着重大的作用     

河网非恒定流的节点水位解法与松弛迭代解法比较

讨论了河网非恒定流的节点水位解法与松弛迭代解法,阐述了用迭代法求解河网非恒定流的优越性,并将该方法成功地用于500多条河道的大型河网水力计算,模拟了多种工况下的水流情况,均得到令人满意的结果.     

明渠非恒定流计算中双消除法的应用

双消除法(追赶法)是数值求解圣维南方程组隐式差分格式的一种较简便的方法,要求计算机内存少,计算速度快,並易于掌握.用双消除法来处理天然河道中常见的集中旁侧入流、与主河道连通的蓄水洼地、集中水头损失及闸、堰、泵站等问题时,只需增加一个虚拟河段.在求解过程中,虚拟河段与一般河段一样,所不同的是其中的追赶系数由连接条件(内边界条件)所决定.双消除法也可方便地推广应用于河网非恒定流计算.笔者在求解上海黄浦江流域模型中运用双消除法取得了较为满意的结果.     

滨海平原河网浅水动力分区特性研究

以浙江省姚西北地区平原河网为例,简化感潮河段闸门控制运行的数学模型,研究挡潮闸运行期间闸上游河道水面线的扰动规律.据此,对河网进行水动力分区,确定各区洪水水力特性.应用HEC-RAS软件进行数值计算,结果表明,该结论合理、可靠,可为姚西北平原河网水动力分析和防洪调度提供理论和技术支持.     

平原河网城区河道生态环境需水量研究

在现有河道生态环境需水理论的基础上,结合平原河网地区城区河道的特点,分析了平原河网地区城区河道生态环境需水量的计算,并以南通漾河水系为例,计算了漾河生态环境需水O量结果表明:( 1 )平原河网地区城区河道生态环境需水主要用于维持河道的基本功能和结构,主要由河道基础水量和自净需水量两个部分组成; (2) 河道的基础水量和河道级别紧密相关;(3) 河流自净需水量与河道的纳污状况和水质目标相关密切.     

上海世界博览会园区河网水环境调控

为改善上海世界博览会园区河网水系的水质,建立综合考虑河道复杂形态、生态浮岛、河道底质释放污染等因素的河网水动力及水质模型,并利用世界博览会园区引、排水试验测定成果对模型进行验证。结果表明,两模型的计算值与实测值吻合较好,具有工程适用性,可用于模拟复杂河网水量和水质的变化。利用河网水动力和水质模型对河网常规污染、初期雨水污染、突发水污染和世界博览会泵闸故障4种情况下的调度方案进行数值模拟,并在此基础上提出适应小区域、多节点控制的潮汐河网水环境治理的应急水环境调控预案。     

基于奇异矩阵分解法的河道糙率反演计算方法

为了提高河道糙率计算的精度,在奇异矩阵分解法的基础上提出了河道糙率反演计算方法,并通过编程实现了算法.该算法以水位计算值与实测值在非恒定流整个计算时程中误差逐渐减小作为目标函数,并通过对计算域中测点值输出误差的不断迭代校正,达到求解目的.东江108km天然河道糙率率定结果表明,该河道糙率反演计算方法精度较高,可用于河道过流能力及复杂河网水动力模拟分析,可解决欠定的糙率率定问题并提高模型的实用性和洪水预报精度.     

基于JPWSPC的河网一维水动力学模拟并行计算研究

河网一维水动力学模型是平原河网、明渠输水渠道及天然河道水动力模拟、环境模拟和水沙动力学计算的基础模型.随着城市河网水系实时调度及防洪演算等水管理对计算速度要求的提高,以及并行计算技术的成熟,并行化模拟势在必行.本文采用MPI技术及面向对象的程序开发方法,对河网模拟中的预测校正模型(JPWSPC)实现并行化计算,提出了河网拆分和任务组合的基本算法,以包括树状及环状河网的经典算例为例,对算法并行性及拆分组合方法性能进行测试,分析并行算法的加速比和并行效率,并得到了河网拆分及任务组合中计算微段数与加速比的初步规律.     

感潮河段漫滩的数值模拟

运用一维和二维不恒定流嵌套计算的方法，给出带有漫滩的感潮河道水流动的计算结果．当主河道的水位、流量发生变化时，河道中漫滩区的淹露也将随之而变．因此把整个计算域划分成三个子计算域，分别用明渠一维不恒定流方程和二维浅水方程描述其中的水流动状态，并分别划分计算网格，在数值计算中将三个区域的流动互相嵌套连贯起来，最终给出包括河道和滩地漫滩的水位变化规律及水流动速度分布规律．     

无压输水系统水流过渡时间的影响因素探究

为探究进口闸门开启时间和无压引水隧洞长度对无压输水系统水流过渡时间的影响,基于一维明渠非恒定流特征线法,并结合隐式差分法,建立"水库+无压引水隧洞+沉沙池"数值仿真分析模型,对含有沉沙池的无压输水系统的瞬变流过程进行了数值模拟.结果表明,进口闸门开启时间与无压引水隧洞长度均为影响系统水流过渡时间的敏感性因素.     

Interferometric radar measurements of water level changes on the Amazon flood plain

Measurements of water levels in the main channels of rivers, upland tributaries and floodplain lakes are necessary for understanding flooding hazards, methane production, sediment transport and nutrient exchange. But most remote river basins have only a few gauging stations and these tend to be restricted to large river channels. Although radar remote sensing techniques using interferometric phase measurements have the potential to greatly improve spatial sampling, the phase is temporally incoherent over open water and has therefore not been used to determine water levels. Here we use interferometric synthetic aperture radar (SAR) data, acquired over the central Amazon by the Space Shuttle imaging radar mission, to measure subtle water level changes in an area of flooded vegetation on the Amazon flood plain. The technique makes use of the fact that flooded forests and floodplain lakes with emergent shrubs permit radar double-bounce returns from water and vegetation surfaces, thus allowing coherence to be maintained. Our interferometric phase observations show decreases in water levels of 7-11 cm per day for tributaries and lakes within approximately 20 km of a main channel and 2-5 cm per day at distances of approximately 80 km. Proximal floodplain observations are in close agreement with main-channel gauge records, indicating a rapid response of the flood plain to decreases in river stage. With additional data from future satellite missions, the technique described here should provide direct observations important for understanding flood dynamics and hydrologic exchange between rivers and flood plains.     

基于数字高程模型的流域轮廓自动提取方法与应用

流域轮廓提取通常指提取流域的边界和河网.对这两个流域要素的提取是进行精确的流域水文模拟的基础.由于传统的基于地形图的手工方法效率低,精度差,因此研究了如何使用Arc-GIS软件进行流域轮廓的自动提取.研究所使用的数据是栅格格式的数字高程模型,根据水流方向的最速下降原则(D8算法),对原数据按下列顺序进行处理:数据预处理-水流方向网格图层生成-水流累积网格图层生成-河道分段-子流域辨识-子流域边界矢量化,最后获得矢量化的河网和子流域边界.在此过程中,通过对河道分段的阈值的选取,可以获得不同密度的河网和不同尺寸的子流域.将该方法应用于长江的一条支流-清江流域,结果显示该方法是可行和有效的.     

上海市主要河流调水方案的水质影响分析

针对上海市平原感潮河网的特点,对全市河网的水流、水质调度情况进行了详细分析,并利用MIKE11建立了上海市平原感潮河网的水动力和水质模型,同时数值模拟和分析了全市主要河流调水方案对水质的影响.结果表明,通过水利工程的合理、科学调度运行,全市骨干河流的水质可以得到一定程度的改善,部分河段的水质甚至可以提高1~2个水质等级.     

平原河流水沙动力学若干研究进展与工程治理实践

综述了河海大学在平原河流水沙动力学问题及河道整治技术创新与实践方面的研究成果,包括含植物水流、沙波床面水沙运动、潜流交换、河网交汇流、桥墩防冲、闸下防淤等基础理论、复杂河网水沙运动模拟与多目标水力调控技术,以及上述理论方法在解决长江、淮河、珠江等流域多个大中型复杂河网防洪、排涝、水运、环境等诸多实际问题中的应用,展望了我国平原河流治理今后需重点关注的问题。     

平原河网区调水改善水环境实验研究

通过试验区河网原型调水实验研究,论证沿江平原河网区通过长江潮差引入优质的长江水,能有效增加河道的环境容量和水体自净能力,是迅速有效改善水环境质量的综合治理措施之一．     

Flow Simulation of Urban Sewer Networks

Flow in an urban drainage network is usually unsteady with backwater near junctions. The routing of hydrographs through a network is an important aspect of the design and analysis of urban drainage networks. Various numerical methods to analyze flow in urban drainage networks were compared and a new hybrid interpolation scheme was developed which combined time-line reachback interpolation, implicit interpolation and space-line interpolation. Numerical simulations show that the improved method more accurately models flows in urban drainage networks.     

基于SRTM DEM数据的清水江流域地表水文模拟

为了检验航天飞机雷达地形测绘使命(SRTM)生产的数字高程数据在地表水文模拟分析中的应用效果,以贵州省内清水江流域为例,利用ArcHydroTools以CGIAR.CSI SRTM 90m数据和国家基础地理信息系统1:400万数字水系图为数据源,进行了流域地表水文模拟.分析结果表明:以CGIAR-CSI SRTM 90 m数据为基础提取的数字河网的空间分布与实际情况十分接近,提取的数字流域界线与水文部门基本相符,说明CGIAR-CSI SRTM90 m数据在数字地形分析的诸多领域,特别是地表水文模拟分析方面必将有着十分广泛的应用前景.     

防洪堤对洪水的归槽影响研究

基于河道洪水演算原理,建立符合河流水力特性及其变化规律的流量和水位演算模型,利用实测洪水和防洪堤资料进行洪水演算,经洪水水文要素变化变化规律及其合理性的综合分析,确定防洪堤对洪水的归槽影响。应用实例的多方案演算成果表明:保护区滞洪容积占次洪水总量最大比重为9.50%的浔江防洪堤对西江中下游洪水过程的归槽影响大于对洪峰的归槽影响,而且洪水类型和干支流组合不同,影响程度也不相同:对流量过程、洪峰流量影响的最大归槽流量、最大归槽流量比重为36 200 m3/s、9.50%,2 600 m3/s、5.78%,对水位过程、洪峰水位影响的最大水位变幅为0.58 m、0.21 m;洪水归槽并未显著改变西江中下游洪水特性,干支流洪水遭遇、区间降雨和雨洪重叠仍然是形成西江中下游大洪水的主要因素;多方案演算成果相互参证,可减少误差、提高成果精度。大江大河洪水频繁并非归槽影响的结果,应结合气候和土地利用及覆被变化对水文循环影响的研究,探索流域变化环境下的洪水形成机理和演变规律。