基于改进TOPSIS模型的河道整治优选方案评价

针对河道整治方案优选的多目标决策问题,利用TOPSIS法构建评价模型,采用目标差值率对原始数据进行无量纲化处理,并利用变异系数赋权法对各项指标进行客观赋权,同时采用改进的相对贴近度计算方法来弥补传统方法使用欧氏距离的不足,建立了改进的TOPSIS模型。实例应用表明,将改进的TOPSIS模型应用于河道整治方案优选中,有效可行、计算简便。     

关于北方地区水资源模拟方法的探讨

以永定河山区为算例,对北方地区的水资源模拟进行了研究。首先运用分布式水文模型计算了天然径流量,其次通过用水户的供、用、耗、排关系建立了水资源模拟模型,并计算了主要控制断面的径流量和用水户的需水量以及用水量、缺水量以及供水工程的蓄水量、供水量、弃水量等指标。通过模拟计算表明,干流河道控制断面的计算径流量与实测径流量基本吻合,支流河道有一定的偏差。     

Preissmann隐式差分格式在渭河下游洪水演进计算中的应用

针对渭河下游河道的特点,利用Preissmann四点加权隐式差分格式对圣维南方程组进行离散,求解洪水的传播过程。文中对差分方程各项系数中的全微分项dA/dz、dB/dz、dα/dz和dK/dz的散离方法进行了讨论,给出了较为有效的数值计算方法。利用渭河下游临潼至华阴河段1983年9月底的实测洪水过程对模型的验证计算结果表明,水位和流量过程计算值与实测值均吻合较好,所提方法是合理可行的。     

基于改进年内展布法的生态基流计算方法

为弥补传统年内展布法非汛期生态基流偏小并减弱水文序列变异对计算结果的影响,提出了用于计算生态基流的改进年内展布法,该方法去除河流天然径流资料的极值,将一年分为汛期和非汛期两个时段计算两个同期均值比,并将长序列径流资料根据变异分为不同子序列,通过计算子序列生态基流再乘以各自的权重,进而推求出综合生态基流,最后将该方法应用于渭河干流主要控制断面。结果表明,改进的年内展布法计算的生态基流较传统的年内展布法有所提升,且非汛期的提升比例相对较大;另外能根据未来径流的变化趋势灵活分配权重,使计算结果更好地适应现状年,且考虑了天然径流的季节性,有利于全年河道的健康发展。     

基于ASTER GDEM数据精度的流域尺度河道水面线推求方法

以水力学基本原理为理论基础,基于ASTER GDEM数据和实测控制水文站点及其大断面数据,采用MIKE11水动力模型进行水面线推求。通过不同流量对糙率取值影响分析,确定流量和糙率取值相关关系,进行糙率参数优化;针对ASTER GDEM精度导致断面不确定性问题,通过调整断面使得河道床面剪应力和流速,控制在合理范围之内,对计算断面进行调整与修正;在参数率定和断面修正基础上,控制计算水面比降与河道比降一致,从而检验了计算结果的合理性,为无地形测量资料地区规划可研阶段的水面线推求提供了可行方法。     

利用移动网格技术模拟冰融化过程中的传热问题

用计算流体动力学中的贴体坐标下移动网格技术分析了一类典型具有移动界面的流动融化传热问题,即Stefan问题。流场的计算采用控制容积法,控制方程的离散扩散项采用中心差分法,对流项采用QUICK格式。通过计算表明,这种技术可以非常好地捕捉由于融化引起的界面运动和变形的位置,能获得准确的融化曲线及温度场的演化过程。从中可总结出努谢尔特效或传热系数的变化趋势,找出在自然对流情况下,方冰柱的融化规律和固液界面形状的变化。     

天然河道与矩形水槽交汇口水面形态特性差异分析

鉴于天然河道与矩形水槽交汇口水面形态变化规律一致,定量分析上存在差异的问题,基于MIKE21FM建立天然河道阜新细河与支流汤头河交汇口的水动力数学模型,模型应用有限体积法求解浅水方程,通过对比模拟水面线与实测洪痕推算水面线,表明该模型能较好地模拟交汇口水流运动过程。利用该模型模拟不同分流比条件下天然河道交汇口水流运动,分析交汇口处的水面横比降、纵比降、分离区特征值与已有矩形水槽研究结果的差异。结果表明,天然河道断面形态由单一的横比降向凸脊形过渡发生在汇流比为0.5时,大于矩形水槽汇流比0.4;随着汇流比的增大,天然河道上游干流纵比降减小速率与矩形水槽基本一致,支流上游纵比降增大速率小于矩形水槽,干流下游纵比降增大速率大于矩形水槽;天然河道分离区的形状指标与收缩系数均大于矩形水槽,并给出了形状指标、收缩系数与汇流比的一般关系式。研究结果可用于指导河道整治、河网和河道设计等领域的实际工作。     

特征河长的一种半经验新计算方法

特征河长(CRL)是根据水文学方法进行河道洪水演算的一个较为常用的概念,利用谢才公式导出的计算公式中提出了采用断面最大水深代替断面平均水深的计算方法。通过与精算法的比较,表明该方法简便易行、精度理想,并在河道洪水特征河长连续演算法中可作为特征河长的实际计算。     

土坝二维渗流问题的有限分析法数值模拟

采用一种用于不规则边界的有限分析五点格式的方法，对稳定渗流中的非均质各向异性问题进行了计算，给出了适用于非稳定渗流计算的有限分析五点格式，对均质非稳定土坝渗流进行了计算。与其他方法相比，不规则边界的有限分析五点格式具有良好的数值性能。     

基于一维水动力学的水位流量关系研究

针对传统方法研究水位—流量关系时忽略了河道洪水涨落、水流不稳定性等因素的影响,基于天然河道一维水动力学方程—圣维南方程及曼宁公式,提出稳定流比降与附加比降的计算方法,建立洪水涨落情况下的水位流量关系理论计算公式;针对该方法最大流量与最高水位重合的问题,采用相应校正方法提高了洪峰流量的计算精度,最后以西江流域梧州站为例,验证了该方法的合理性。结论表明,该方法能够准确推求洪水涨落下的水位—流量关系,为水位与流量相互转换提供一条新途径。     

基于不同网格分辨率的大尺度模式径流的汇流分析

径流量往往基于较大空间尺度计算求得,再采用汇流模型将径流量转换为河道流量过程。对于大尺度的汇流模型,汇流网络与流域实际河网差别较大,因此采用不同网格分辨率计算分析大尺度径流量的汇流,并应用单位线法和线性圣维南方程计算坡地和河网汇流。结果表明,实际汇水面积随着网格分辨率的不同变化很大;不同时间尺度和网格分辨率下的流量结果的偏差与实际汇水面积和流量值本身大小有关;网格分辨率对流量的影响形式在较大的时间尺度上更加明显。     

基于ArcGIS的河道断面数据提取方法

基于ArcGIS软件的内置工具和模块,采用将二维断面线进行TIN的三维表面内插法实现河道任意断面数据的半自动提取,并针对目前河道数字地形图大多以CAD软件平台开发的现状,介绍了将CAD数据转换为GIS数据格式的方法,探讨了转换过程中存在的问题及相应的解决措施。该方法操作简单、易于掌握、技术要求较低、便于推广,可为河道演变分析、防洪减灾等研究提供支持。     

吉林市重要河道年均生态需水分析

为维持河道基本形态,保证河道基本生态功能,采用tennant法对吉林市若干重要河道的年均河道生态需水量进行计算分析,并对若干河道重要断面进行生态需水满足程度进行评价。结果显示:吉林市穿越城区及各县市城区的若干重要河道年均生态需水量由大到小依次为拉法河、团山子河、温德河、金沙河、细鳞河、挡石河;重要河道断面生态需水满足程度良好。     

溃堤洪水数值模拟在变电站设计洪水中的应用

基于Abbott六点中心隐式差分格式的河道一维非恒定水流模型和平底宽顶堰堰流公式计算堤防渍口流量过程,构建了根据非结构网格的有限体积法离散的二维水动力模型,并模拟了堤国内洪水过程,计算了变电站站址处溃堤设计水位,采用水量平衡法验证了二维水动力模型的计算结果.实例结果表明,水动力模型可为堤国内变电站的设计提供可靠的技术支持,供借鉴.     

基于BP神经网络模型的河道洪水反向演算研究

河道洪水反向演算在河库联合调度和推求设计洪水的区间组成等方面具有重要意义,直接使用传统的马斯京根法反演效果较差。基于河道上下断面洪水的非线性关系,采用BP神经网络模型训练历史洪水,并用训练得到的网络对下游洪水进行反演。实例应用结果表明,该模型反演结果与实际洪水过程更为接近,具有一定的精度和实用性。     

考虑复杂河工建筑物的漫堤洪水一、二维水动力耦合模型

针对景观坝和过水路面等河工建筑物严重影响河道排洪泄洪问题,基于MIKE FLOOD平台构建漫堤洪水一、二维水动力耦合模型,模拟分析复杂河工建筑物壅水与漫溢洪水淹没演进过程。采用Abbott六点隐式格式和显式有限体积法分别离散求解一、二维水流运动方程,利用干湿水深理论优化模型运算效率,将河道内过水路面与景观坝作为宽顶堰概化处理,同步计算桥涵淹没出流。将模型应用于宁夏茹河(店洼水库至小河河口)河道跨河工程阻水效果及漫堤洪水的数值模拟。结果表明,模拟结果较真实地反映了河工建筑物对水流的阻碍效应及桥涵动态过流效果。研究成果可为宁夏茹河及其他类似河道的整治工程规划设计及风险评价提供参考。     

西北江三角洲河道水力几何形态对水沙异变的响应研究

为探明西北江三角洲河道水力几何关系对上游水沙异变的响应过程,基于珠江三角洲1960～2016年的水沙数据和马口、三水断面实测地形资料,以三水断面为例,采用水力几何关系的计算方法及相对权重法对比分析了河道水力几何关系在水沙异变前后的变化。结果表明,西北江三角洲输沙率受人类活动的影响在1995年后大幅下降,顶点分流分沙比也发生了明显调整,导致三水断面来沙系数的持续减小;河床形态在1960～1984年间基本保持稳定,在1984～2002年间河床剧烈下切,2002年后河床仍保持着持续冲刷的态势,但河床下切幅度有所减小;水沙异变后,西北江三角洲河道断面在自适应过程中逐步形成新的水力几何关系,而洪季来沙系数对断面形态演变的贡献程度明显大于枯季。     

基于改进的物元模型在水质评价中的应用

针对物元模型中待评物元的量值超出了节域范围使关联度无法计算及单一权重法确定指标权重存在的不足,对物元模型进行了改进,改变关联度和等级评定的计算方法,在权重方面考虑主客观信息一致化的组合权重,将改进的物元模型应用于某河流监测断面水质评价中,并与模糊数学法评价结果进行比较。结果表明,该监测断面水质类别为Ⅳ级,评价结果更合理,改进物元模型克服了超出节域范围无法计算及超出节域范围无法体现差异程度的问题,并将模糊数学法通过隶属度刻画的[0,1]拓宽到关联度(-∞,+∞)范围,为水质评价提供了一种新思路。     

基于EnKF法的无资料地区河道断面形状反演研究

针对无资料地区河道断面反演中使用优化算法和概率密度等数学方法在算法寻优过程中易陷入局部最优解的问题，提出了基于集合卡尔曼滤波(EnKF)和粒子群优化(PSO)耦合的方法实现对无资料地区河道断面的反演计算，即通过粒子群优化算法对缺失断面进行初始化，形成一个梯形的初始断面，再通过EnKF不断对初始断面进行修正，并通过理想案例对所提方法进行验证。结果表明，模型的R²、N_NSE均高于0.99,相对均方差小于0.04。考虑到工程实际中的观测误差，选取0.1%、1%、5%、10%的观测误差对缺失断面、PSO初始断面及EnKF法修正断面的水动力模拟误差进行评价，发现误差随选取的误差不同整体呈现正态分布，但EnKF法面对不同的观测误差均可保持一个很高的模拟精度，R²均高于0.98,相对均方差均小于0.06 m,N_NSE均高于0.98。可见所提方法具有较高的可行性。     

V型河道断面上的土坝渗流浸润线计算

研究V型河道断面对土坝渗流浸润线的影响,采用二维渗流模型并考虑V型河谷两岸的影响,建立了土坝渗流浸润线基本方程并给出了合理的计算方法,比规范计算法更合理、更符合实际.