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.     

洪水淹没范围数据与动力学模型的融合

为将遥感数据定量地应用于洪水动力过程的分析,拓展遥感数据的应用潜力,开展了洪水淹没范围数据与洪水动力学模型融合的方法研究.以糙率作为控制变量,构建了基于新形式代价函数的变分模型来融合洪水淹没范围数据和洪水动力学模型.采用溃堤洪水过程的合成观测数据,在敏感性分析基础上开展了淹没范围数据同化试验.结果表明,不同区块的糙率对洪水过程的影响是不同的,洪水漫滩范围对在滩地入流口近区主流向上的糙率最为敏感;运用研制的变分模型可以将洪水淹没范围的数据信息自动融入洪水动力学模型,识别糙率参数,更好地实现洪水过程的分析.     

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.     

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。     

河道洪水演进的二维水流数学模型

提出了河道洪水演进二维水流数学模型的计算模拟方法,考虑了上,下游洪水边界的控制条件及糙率随河道流量变化的调查并与采用不同尺度流、波分离方法得到的一维洪水波演进的理论解进行了比较。     

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。     

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.     

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.     

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．     

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。     

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.     

山区性河流水面线计算改进

通过改进动能修正系数和引入综合局部系数,克服了常规的水面线计算方法计算山区性河段水面线时出现的下游水头比上游水头大或糙率、局部损失系数变化较大的问题,避免了在计算山区性河流水面线时使用虚糙率在物理概念上解释困难和扣死水操作复杂等缺点.通过改进的遗传算法对糙率、局部损失系数或综合局部系数等进行优化选择,使参数选择更加合理.通过对蓬莱滩河段水面线计算并和传统的方法进行比较证明该方法对山区性河流水面线的计算是行之有效的.     

狭窄库区和开阔溃坝区溃坝洪水物模试验研究

提出的沿水发段加（减）糙方法，使狭窄库区模型在水深大幅度变动情况下，为满足水流对模型糙率的要求而同时实现重力相似和阻力阻似，提供了有效的解决途径，阐述了溃坝洪水试验模型设计布置，列举了实例，所采用的自动控制技术和量测试器设备，可模拟各种溃决过程并能获得所需的各项试验参数，指出了开阔溃区溃坝洪水演变的基本特性。     

斜坡堤加糙插砌条石护面消浪效果试验研究

试验研究了加糙斜坡堤插砌条石护面的消浪特性及波浪爬高。考虑了斜坡提坡度、相对水深、波坦、平面与立面加糙率等因素对波浪爬高衰减系数ＫＲ的影响。试验获得了各种因素间的相关曲线,其中以平面加糙率对波浪爬高衰减系数影响较为明显。通过理论和试验结果分析,提出了计算加糙斜坡堤波浪爬高的计算公式。     

岩石面糙率的分布及其对裂隙水流的影响

就岩石央糙率的分布规律及其对裂隙水流的影响进行了计算分析,通过天然大理石板人工构成开裂隙模型所进行的大应力高水头耦合试验研究,对大理石板在糙度的实测数据进行了数值分析,分析表明,该岩面糙率符合斯分布,由此得出了数值岩面,同时,用数学模型确定了裂隙面接触状态与应力的关系,用应力场与渗流场耦合地描述了裂隙流渗随应力变化的渗流特性,从计算途径验证了试验结果。     

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。     

用卡尔曼滤波求解河道糙率参数反问题

提出了用四点线性隐格式求解水流方程、用卡尔曼滤波求解河道糙率的一种求解河道水流及其糙率参数反问题的新方法，并应用于淮河水流计算。结果表明，计算水位与实测水位过程完全吻合。     

斜坡堤加糙插砌条石护面的条石稳定厚度试验研究

通过试验,研究了斜坡堤坡度、相对水深、波坦、平面加糙率和加糙条石凸起高度等因素对条石稳定厚度的影响及条石失稳的机理。通过理论和试验结果分析,提出了计算斜坡堤加糙后插砌条石护面稳定厚度的公式。     

输水管道设计中的糙率选取问题研究

分析了目前输水管道设计中糙率选取存在的问题，提出了不宜选用单一糙率进行管道水力学计算，而应综合考虑输水水质、水温、管材及制作工艺、管径大小等因素，选取能包络各种运行工况的一定范围的糙率上下限值，作为水力学计算参数，以保证管道输水工程既能在长期运行时达到设计流量，又能安全运行。     

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%。