汾河柴庄水文站测验河段糙率分析

糙率在洪水推算中是非常重要的参数。依据柴庄水文站实测资料,分析了糙率随水深的变化规律,以便推求常规测验方法无法实测的大洪水。     

基于最小能耗原理的明渠水力最佳断面数值研究

最佳水力断面推求是一个十分有意义的理论问题。基于最小能耗原理,采用三个最具代表性的表达式,分别推求了梯形断面渠道的最优宽深比,并就边壁与河底糙率不同时的最优断面进行了探讨。结果表明:利用最小能耗原理,可以推求梯形断面的最优宽深比,而且根据三种表达式所得结果是相同的;对于梯形断面渠道,当河岸糙率与河底糙率比值增加时,最优宽深比将有所增大;当边坡系数增加时,最优宽深比也将有所增大;在河岸缺少约束的条件下,河流具有向宽浅发展的内在属性。     

基于最小能耗原理的明渠水力最佳断面研究

最佳水力断面推求是一个十分有意义的理论问题。基于最小能耗原理,采用三个最具代表性的表达式,分别推求了梯形断面渠道的最优宽深比,并就边壁与河底糙率不同时的最优断面进行了探讨。结果表明:利用最小能耗原理,可以推求梯形断面的最优宽深比,而且根据三种表达式所得结果是相同的;对于梯形断面渠道,当河岸糙率与河底糙率比值增加时,最优宽深比将有所增大;当边坡系数增加时,最优宽深比也将有所增大;在河岸缺少约束的条件下,河流具有向宽浅发展的内在属性。     

巴州清水河河流糙率分析——以清水河克尔古提水文站为例

本文通过对新疆清水河克尔古提水文站近期实测资料的计算,以及对不同水位级别条件下河床糙率变化特征进行了分析,探求了该河流糙率变化规律,为今后抢测特大突发性洪水和开展历史洪水调查、工程水文计算等确定最为关键的糙率n值提供参考依据。     

一维水流方程中曼宁糙率的参数辨识

根据参数辨识理论对一维水流方程中曼宁糙率的计算方法进行理论推导,建立一个求解曼宁糙率的最优模型;根据边界点观测值应用最速下降法,可得与实测资料相吻合的曼宁糙率最优解。此方法具有普遍适用性和准确性,使河道及其冲淤变化数值模拟计算更为可靠。     

基于多因素模糊综合评判的河网糙率求解

将模糊数学的理论和方法引入到河网糙率计算中,通过多相模糊统计法和建立在模糊一致矩阵基础上的决策方案优选法,确定糙率模糊集的隶属函数及断面平均流速、水力半径、水面比降等因素的权重,最终由最大隶属度原则确定糙率所在的模糊子集.对河网糙率进行多因素模糊综合评判,可以将河网各河道糙率值控制在一较小区间范围内,再在该范围内对糙率值进行微调,确定最终糙率值.以珠江三角洲1998年7月洪水为例,对该方法进行验证,计算结果与实际结果相吻合.     

流溪河模型Ⅱ:参数推求

流溪河模型是一个主要用于流域洪水预报的分布式物理水文模型,包括流域划分、蒸散发计算、产流计算、汇流计算、参数推求5个模块。针对流溪河流域上游的流溪河水库流域建立了空间分辨率为100 m的流溪河模型,对流域进行了单元划分,估算了河道断面尺寸,依据1场实测洪水推求出了模型参数,对实测的12场洪水,采用推求的模型参数发进行了洪水模拟,取得了较好的模拟效果。将研究流域划分成了52 853个单元流域,进行一个时段的洪水模拟计算,在普通桌面PC机上平均只需要12 s。研究结果表明,饱和含水率、土壤层厚度和河道糙率为高度敏感的模型参数,田间持水率、土壤特性参数b、饱和水力传导率、边坡糙率为模型的敏感参数,凋萎含水量、蒸发系数、潜在蒸发率和地下径流消退系数是模型的不敏感参数。     

二维加糙明渠紊流结构的试验研究

采用丹麦产二维激光流速仪对二维加糙明渠紊流进行了试验,获得了比较全面的紊动结构及阻力资料,并系统地分析了试验成果。着重探讨了二维粗糙床面的理论基面、当量糙率值的确定以及粗糙对时均结构和脉动结构的影响等问题。     

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.     

明渠渠底糙率突变对紊流边界层影响的试验研究

利用激光测速仪,对壁面糙率突变时的明渠紊流进行了试验研究,测量了糙率突变不同水深情况下明渠紊流的纵向时均流速和脉动流速。通过实测资料分析水深和糙率改变后内边界层发展变化规律、粗糙度和水深对内边界层的厚度的影响以及糙率突变后从一种均匀流到形成新的充分发展的紊流所需要的纵向长度。     

山溪性河流河道糙率分析与研究

河道糙率是反映河床表面粗糙程度的重要水力参数,在水利工程中多有应用。河道糙率影响因素复杂,主要受河道河床组成、床面特征、平面形态、水流特征及岸壁特征等河段特征要素控制。本文以山溪性河流祖厉河流域河流为例,通过实测资料分析研究流域河道糙率特性,得出流域内河段糙率与平均水深关系较好。天然河道糙率也有其规律性,流域内不同河流具有不同的河道糙率,即使同一河流的上、中、下游各河段,乃至同一河段的各级水深的糙率也不尽相同。本次分析成果合理,在山溪性河流相应河段糙率的应用中可供参考。     

关于水力半径计算方法的探讨

本文对用矩形、抛物线型、三角形、梯形、天然河道五种类型河床包括宽浅、窄深式分别计算水力半径的精算值和三种简算值及相对误差数分别计算,分析得出不同类型河床糙率的误差及应采用的方法。水文站断面形状各异,计算糙率时水力半径最好采用精算法,宽浅式断面可用平均水深代替水力半径;窄深式用断面面积除以水面宽加平均水深计算R值,当平均水深小于5米时采用平均水深代替水力半径,其误差小于5%,计算糙率误差小于3.2%。     

基于畦灌水流推进过程推求田面平均糙率的简化解析模型

基于水量平衡模型，通过引入畦灌下渗水形状系数、地表储水形状系数，并分析了两系数的变化规律，发现下渗水形状系数受地表水推进过程中的推进距离和时间的幂指数影响很小，可用一个稳定值计算，由此建立了基于水量平衡法的畦灌时反推田面糙率简化模型．结合大田试验和相关资料对模型进行检验，表明该模型具有严谨的物理基础，计算求解方便，精度较高的优点，可用于畦灌时田面糙率的确定．     

梯形渠道水力最优断面计算

渠道的水力最优断面与一般断面相比,具有通过流量大或过水断面面积小的优点;因而具有节省土石方工程量的实际意义。所以在设计渠道断面时,水力最优断面常常被选为经济比较的方案之一。工程中对梯形渠道水力最优断面的设计,一般都归结为对水深或底宽的求解。在以前的水力学教科书中,只是给出了这种断面的宽深比关系,并未指明计算这种断面的具体方法。资料[1]曾列出关于水深的超越方程,并用图解法求解,但其一个算图只适用于一种糙率值;资料[2]也曾编制出求解算图,但其原理和过程较为复杂。本文根据明渠均匀流的流量公式,利用水力最优断面的几何条件,引用关于谢才系数的满宁公式,以使得计算中不致出现超越方程,从而推求这种断面水深的计算公式,并编制求解水深的诺模图。     

FloodArea模型糙率系数改进方法

空间单元糙率系数是二维GIS水动力演进模型FloodArea中的重要参数,对模拟过程中流速有显著影响.模型算法与模型糙率系数定义都没有区分河道与坡面的概念,将栅格单元皆视为坡面,坡面漫流与河道汇流规则统一利用曼宁公式定义,糙率系数通常根据土地覆盖类型静态设置.但在模拟过程中,汇流或洪水的演进过程往往会导致下垫面糙率降低,使模拟糙率较实际偏高,模拟流速较实际普遍偏低.针对上述问题,根据土地覆盖类型与DEM,提出了河道区域与坡面区域区分化处理的糙率设置方法.以福建木兰溪中下游仙游水文站到赖溪水文站河段为研究区,使用改进后的糙率系数结合FloodArea模型完成了基于实测数据的洪水模拟实验.结果表明,改进的方法简化了率定过程,提高了模拟精度.同时,改进的方法不需要额外增加数据资料,较适用于贫资料区的洪水演进过程模拟与灾害预警.     

柔性淹没植被对生态河道洪水波影响研究

为了研究生态河道中的植被对河道水流产生的阻力问题,分析了糙率与平均流速、水深、植被密度之间的关系,总结出柔性淹没植被情况下的糙率公式,并通过数值计算求解一维圣维南方程,从流量、水位、流速三个方面来分析柔性植被对洪水波传播的影响.研究结果表明:植被的存在虽然会增大河床糙率,但当水位和流速增大时,植被对糙率的影响会降低;从糙率对洪水波影响来看,若糙率越大,则流量、流速越小,水位越高.     

大型渠道糙率系数设计取值的不确定性及影响分析

大型调水工程糙率系数的设计取值与其它许多水利水电工程问题一样,存在着相当大的不确定性．本文在综述国内外大型调水工程糙率选取的基础上,综合考虑南水北调中线工程总干渠的渠道参数,建立了长距离渠道输水能力校核模型,并就总干渠综合糙率在一定范围内发生变化后对水面线及过流能力的影响进行了分析,研究结果对调水工程的糙率系数选取具有重要的指导作用．     

浅谈天然河道糙率的确定方法

目前在推算无实测资料的天然河道洪峰流量时,无论用比降法或其他方法,都离不开一个很重要的因素,这就是天然河道糙率.本文主要通过实际工作分析探讨关于如何正确确定河床糙率,以便在洪水分析计算得出科学合理的结果.     

中国半湿润流域WRF-Hydro模型参数敏感性分析

为提高WRF-Hydro模型在中国半湿润流域的模拟预报精度,以半湿润的陈河流域为研究对象,选取了WRF-Hydro模型中土层厚度乘子、水箱模型指数、土层渗透系数、地表截留深乘子、地表糙率乘子和河道糙率乘子6个参数进行敏感性分析。通过数据模拟这6个参数在合理取值范围内的不同取值对洪水模拟及各评价指标的影响,定性分析了各参数的敏感性,并采用修正的Morris筛选法定量判断各参数的敏感性。结果表明:土层厚度乘子、土层渗透系数及河道曼宁糙率非常敏感,根据目标函数与典型洪水分析,建议分别在0.1~1.0、0.0~1.0、0.5~1.5内取值。     

基于BP-Bayesian方法的河网糙率反演

引进BP神经网络优化Bayesian方法中似然函数的计算,得到一种新的BP-Bayesian方法,用来反演河网中各河段糙率.通过一个9河段组成的河网算例,使用本方法得到各河段糙率的后验分布和估计值,最大误差不超过3%;在测量值出现校准误差时,也能有效给出合理的估计值.BP-Bayesian方法能得到糙率估计值的概率密度分布,并从中得到有效的估计值,避免了传统优化方法容易陷入局部最优的缺点;同时,与传统Bayesian方法相比能节省大量计算时间.