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基于格子Boltzmann重叠法求解一、二维耦合浅水动力学模型
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作者 杨浩 敬玥彤 +3 位作者 刘海飞 毕娟 王洪达 褚珣 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第1期110-117,129,共9页
提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模... 提出一种重叠耦合法(superposition coupling method, SCM),以高精度地实现基于一维与二维格子Boltzmann方法 (lattice Boltzmann method, LBM)的水动力模型在复杂地形浅水区域的跨维度模拟耦合。对复杂地形区域的浅水水体进行水动力模拟通常涉及跨维度建模,可能会在某些边界处做近似处理,例如河流-湖泊汇合处、洪水淹没区和河口区域。为高效求解跨维度浅水方程(shallow water equations, SWE)问题,SCM通过在一维和二维LBM模型边界处人工设置重叠区域,使不同维度的2个模型在该区域交换水动力信息。在重叠区域采用零梯度边界条件,从而得到耦合所需的变量。1D-2D耦合模型通过了圆形空腔射流和急弯河道2个验证模型的比较测试,结果显示一、二维耦合模型的精度与二维模型基本相当。本研究通过SCM有效地求解了跨维度浅水方程问题,提高了一维与二维模型间的耦合精度,为复杂地形浅水区域的水动力模拟提供了技术支撑。 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN方法 动力模型 一、二耦合 重叠法 方程
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淡水河一维-二维耦合水动力学模型构建及应用 被引量:1
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作者 钟华 《水利技术监督》 2023年第11期146-147,163,共3页
对淡水河干流、主要支流、淡澳分洪河采用一维水动力模型建模,对惠阳主城区进行二维水动力模型建模,利用河道两岸进行一维、二维水动力耦合,模拟淡水河溃漫堤洪水演进过程。结果表明:除桥南排涝站到淡水站河段,水面线误差在20cm以上外,... 对淡水河干流、主要支流、淡澳分洪河采用一维水动力模型建模,对惠阳主城区进行二维水动力模型建模,利用河道两岸进行一维、二维水动力耦合,模拟淡水河溃漫堤洪水演进过程。结果表明:除桥南排涝站到淡水站河段,水面线误差在20cm以上外,其余河段水面线偏差均在20cm以内,一维-二维水动力学模型计算的淡水河的洪水演进过程总体较为合理。研究成果对于流域防洪风险图的绘制具有重要参考价值。 展开更多
关键词 动力学模型 动力学模型 耦合模型 演进
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基于一、二维耦合水动力模型的潼湖流域洪水出口通道方案研究 被引量:2
3
作者 陈肖敏 陈英健 李彬彬 《水利规划与设计》 2024年第4期156-162,共7页
为解决潼湖流域洪水出口通道受限问题,增强流域防洪排涝应急能力,通过构建潼湖流域一、二维耦合模型,对流域新开排洪渠方案的改善效果进行模拟分析。结果表明,随着排洪渠底宽和出口闸门净宽的增加,潼湖水面线逐步降低。从经济性和安全... 为解决潼湖流域洪水出口通道受限问题,增强流域防洪排涝应急能力,通过构建潼湖流域一、二维耦合模型,对流域新开排洪渠方案的改善效果进行模拟分析。结果表明,随着排洪渠底宽和出口闸门净宽的增加,潼湖水面线逐步降低。从经济性和安全性角度,选择渠道底宽为35m,末端闸门净宽为25m的方案为最优方案。研究成果能够为复杂河网水系防洪治理提供参考。 展开更多
关键词 一、二耦合 动力 潼湖流域 MIKE FLOOD
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二维水动力模型在渭河防洪评价中的应用 被引量:1
4
作者 赵晶 张家军 李兰涛 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第12期62-66,72,共6页
二维水动力模型可以模拟水体在自然和人工水系统中的演进,应用越来越广泛。通过对渭河岐山县岐星段进行实地查勘、大断面测量,利用无人机倾斜摄影系统进行数据采集,生成立体模型、DEM数字高程模型并绘制1∶500地形图。根据历史资料进行... 二维水动力模型可以模拟水体在自然和人工水系统中的演进,应用越来越广泛。通过对渭河岐山县岐星段进行实地查勘、大断面测量,利用无人机倾斜摄影系统进行数据采集,生成立体模型、DEM数字高程模型并绘制1∶500地形图。根据历史资料进行河势演变分析,利用曼宁公式、二维水动力数学模型进行洪水分析计算,并对计算结果分析比较。二维模型考虑了沿程的水位变化、能量传递、弯道的能量耗散,整治工程实施后,工程河段100 a一遇洪水二维水动力模型计算水位比实施前上升0.10~0.48 m。 展开更多
关键词 防洪评价 动力模型 整治工程 渭河
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基于σ坐标变换和水位函数法的立面二维水动力学模型 被引量:3
5
作者 孙先 杨文俊 王国栋 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2012年第7期6-9,26,共5页
根据近年来计算水力学在计算方法上的最新成果,提出了一种用于计算水流运动沿水深方向变化动水压力条件下的立面二维水动力学模型。模型中,采用基于Boussinesq假定的不可压缩牛顿流体的Navier-stokes方程作为控制方程,并对其做σ坐标变... 根据近年来计算水力学在计算方法上的最新成果,提出了一种用于计算水流运动沿水深方向变化动水压力条件下的立面二维水动力学模型。模型中,采用基于Boussinesq假定的不可压缩牛顿流体的Navier-stokes方程作为控制方程,并对其做σ坐标变换,简化了计算区域。数值方法上,通过有限差分法离散控制方程,采用矩形交错网格,利用水位函数法求解自由水面流动,通过分步解法在交错网格上求解速度项和动水压力项。用该模型模拟了微幅波运动,并对模型计算结果与微幅波运动解析解进行比较,结果表明该立面二维水动力学模型具有良好的精度。 展开更多
关键词 立面动力学模型 σ坐标变换 位函数法
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基于二维水动力学模拟弯道河段进水河道水力流态研究
6
作者 李少华 《中国水能及电气化》 2024年第10期23-27,共5页
弯道河段进水河道地形复杂、水流湍急,导致其水流流态分析变得极为复杂。文章通过划分弯道河段进水河道网格和二维水动力学模型的设计计算,确定了水流流态边界条件以及断面流速均匀度,以此实现弯道河段进水河道水流流态分析。测试结果表... 弯道河段进水河道地形复杂、水流湍急,导致其水流流态分析变得极为复杂。文章通过划分弯道河段进水河道网格和二维水动力学模型的设计计算,确定了水流流态边界条件以及断面流速均匀度,以此实现弯道河段进水河道水流流态分析。测试结果表明:基于二维水动力学模型对监测点1的水流流态分析结果为,最大流速为2.25m/s,流速平均为1.8m/s,结果符合实际情况。证明基于二维水动力学模型的弯道河段进水河道水流流态研究能够精确模拟弯道河段的水流运动,有助于深入理解弯道河段的水流特性。 展开更多
关键词 动力学模型 河道 流流态 断面流速
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二维水动力学模型在商合杭铁路淮河大桥洪水影响评价中的应用 被引量:14
7
作者 张震 《人民珠江》 2018年第10期118-123,共6页
为分析商合杭铁路淮河大桥对淮河干流、寿西湖行洪区及董峰湖行洪区的行洪影响,基于MIKE 21软件建立淮河正阳关至峡山口段二维水动力学模型,选用非结构化三角形网格模型进行洪水演进模拟。确定该大桥修建后,虽干流主槽流速大小局部改变... 为分析商合杭铁路淮河大桥对淮河干流、寿西湖行洪区及董峰湖行洪区的行洪影响,基于MIKE 21软件建立淮河正阳关至峡山口段二维水动力学模型,选用非结构化三角形网格模型进行洪水演进模拟。确定该大桥修建后,虽干流主槽流速大小局部改变,但河段过流能力变化甚微,雍水影响有限,绕流滞流范围小,对河段行洪影响总体可控,为大桥设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 桥梁 影响评价 动力学 行蓄洪区 淮河
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基于二维水动力学模型的洪水演进数值模拟 被引量:2
8
作者 刘海娇 苑希民 +1 位作者 杨敏 李其梁 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 北大核心 2013年第B01期89-91,128,共4页
蓄滞洪区内的洪水具有明显的二维特性。现从二维洪水演进模型的基本原理、数值求解、实例分析、模型的验证等方面进行了论述。该模型由前人采用fortran自行开发的基础上进行修改和调试。模型结合显式有限差分法和有限体积法的优点,划... 蓄滞洪区内的洪水具有明显的二维特性。现从二维洪水演进模型的基本原理、数值求解、实例分析、模型的验证等方面进行了论述。该模型由前人采用fortran自行开发的基础上进行修改和调试。模型结合显式有限差分法和有限体积法的优点,划分的网格在计算域复杂的几何形状处理方面有极大的灵活性。该模型可模拟洪水的淹没水深、淹没历时、洪水流速、洪水最大水深、洪水前锋到达时间等。模型中引入通道的概念,通道被划分为多种类型,不同类型通道的计算对应不同的程序代码。以贾口洼蓄滞洪区为例,开展蓄滞洪区淹没情况模拟计算。通过对1954年历史洪水的模拟,验证了该模型的可行性。有关成果为蓄滞洪区防洪减灾与应急管理提供技术支持,同时为相关领域的洪水风险分析和评价等提供借鉴。 展开更多
关键词 动力学模型 蓄滞洪区 演进 历史洪 模型验证
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基于二维水动力学模型的阿什河河道整治研究 被引量:3
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作者 尹雄锐 王晓妮 关见朝 《人民黄河》 CAS 北大核心 2022年第S02期47-48,51,共3页
阿什河是松花江右岸一级支流,由于历史原因,阿城区以下河道内情况复杂,各种侵占河道的现象十分普遍,导致河道阻塞、行洪不畅,严重影响防洪安全。为恢复河道行洪能力,本文利用二维水动力学模型对阿什河洪水进行模拟分析,结果表明,由于局... 阿什河是松花江右岸一级支流,由于历史原因,阿城区以下河道内情况复杂,各种侵占河道的现象十分普遍,导致河道阻塞、行洪不畅,严重影响防洪安全。为恢复河道行洪能力,本文利用二维水动力学模型对阿什河洪水进行模拟分析,结果表明,由于局部河道淤积严重,现状水面线较2013年地形的水面线大幅抬高,特别是哈同桥附近偏高1.5 m (P=1%),河道内阻水情况非常严重。通过对比分析河槽疏浚整治方案实施效果,提出河道整治措施。 展开更多
关键词 阿什河 动力学模型 行洪能力 河道整治
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基于TVD隐格式的二维水动力学模型在蓄滞洪区洪水淹没模拟中的应用研究 被引量:2
10
作者 李春红 徐青 +2 位作者 周元斌 吉庆伟 向小华 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 2019年第3期65-71,共7页
蓄滞洪区淹没涉及大量的人员和财产损失。为更科学、有效地利用蓄滞洪区,降低灾害损失,需要模拟计算不同进洪方式下的淹没情况,为此建立了基于TVD隐格式的黄墩湖蓄滞洪区二维水动力学模型,完成了4种组合进洪方式下的洪水演进模拟。结果... 蓄滞洪区淹没涉及大量的人员和财产损失。为更科学、有效地利用蓄滞洪区,降低灾害损失,需要模拟计算不同进洪方式下的淹没情况,为此建立了基于TVD隐格式的黄墩湖蓄滞洪区二维水动力学模型,完成了4种组合进洪方式下的洪水演进模拟。结果表明,该方法可有效计算蓄滞洪区洪水演进过程,进而分析淹没水深、淹没区域以及骆马湖水位的变化过程。将洪水淹没模拟结果辅以蓄滞洪区的人口、经济分布,可有效计算不同进洪方式下的人民经济财产损失,进而为制定科学合理的进洪方式和应急预案提供可靠的数据支持。 展开更多
关键词 蓄滞洪区 TVD隐格式 动力学模型 进洪 淹没模拟
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二维水动力学模型在蓄滞洪区洪水演进模拟分析中的应用 被引量:4
11
作者 李允军 徐青 +2 位作者 周元斌 吉庆伟 向小华 《江苏水利》 2018年第12期68-72,共5页
在黄墩湖滞洪区建立二维浅水流洪水演进模拟模型,采用基于有限体积法的数值求解,了解蓄滞洪区洪水波运动传播特性,有效捕捉洪水间断波。模拟不同组合分流方式下洪水演进过程,水量是守恒的,统计洪水淹没历时、淹没范围、淹没水深等致灾... 在黄墩湖滞洪区建立二维浅水流洪水演进模拟模型,采用基于有限体积法的数值求解,了解蓄滞洪区洪水波运动传播特性,有效捕捉洪水间断波。模拟不同组合分流方式下洪水演进过程,水量是守恒的,统计洪水淹没历时、淹没范围、淹没水深等致灾参数均比较合理,对蓄滞洪区的科学运用和防洪减灾具有指导意义。 展开更多
关键词 动力学模型 有限体积法 演进分析 蓄滞洪区
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基于水动力学模型和代理模型的水库动库容精细化计算
12
作者 朱思鹏 刘怀远 +2 位作者 覃晖 毕胜 任平安 《水电能源科学》 北大核心 2024年第9期176-178,175,共4页
山区河道型水库存在较大动库容,库容计算不准确使得制定水库调度计划时出现较大偏差。根据水库水面线变化特点引入分段法将水库分段,并结合水动力学模型计算出水库动库容,实现水库动库容的精细化计算。同时针对水动力学模型在调度计划... 山区河道型水库存在较大动库容,库容计算不准确使得制定水库调度计划时出现较大偏差。根据水库水面线变化特点引入分段法将水库分段,并结合水动力学模型计算出水库动库容,实现水库动库容的精细化计算。同时针对水动力学模型在调度计划制定的实时计算中所面临的计算效率瓶颈,建立了基于RSMGU和RSLSTM的代理模型。以三峡水库为例,对基于水位—库容曲线所算得的静库容模型,水库动库容与之相比增大了约12%。以2020年汛期#4洪水为例,采用动库容法计算库容,可减小部分下泄流量,进一步发挥水库的防洪兴利能力;发现RSMGU更适合作为水动力学模型的代理模型。 展开更多
关键词 代理模型 动库容 面线一动力学模型 库库容精细化计算
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基于水文水动力学耦合的洪水预报模型研究及应用 被引量:16
13
作者 杨甜甜 梁国华 +1 位作者 何斌 李莹芹 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期72-78,共7页
为了提高下垫面变化剧烈流域的洪水预报精度,在传统流域水文模型的基础上耦合水动力学模型,建立水文水动力耦合洪水预报模型。首先利用水文模型获得某一断面的流量过程作为水动力学模型的边界条件;之后利用一维水动力学模型进行河道洪... 为了提高下垫面变化剧烈流域的洪水预报精度,在传统流域水文模型的基础上耦合水动力学模型,建立水文水动力耦合洪水预报模型。首先利用水文模型获得某一断面的流量过程作为水动力学模型的边界条件;之后利用一维水动力学模型进行河道洪水演进计算,推求流域出口断面的流量过程;最后以烟台市外夹河流域为例进行验证。结果表明,所建水文水动力耦合模型模拟的产流合格率较高,流量过程与实测值吻合,在一定程度上弥补了集总式水文模型不能考虑河道内复杂水流运动的不足,因此对具有复杂水文、水力条件的流域的洪水预报具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 大伙房流域模型 动力学模型 动力学耦合模型 预报
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基于一、二维耦合水动力模型的赣西联圩溃堤洪水风险分析 被引量:14
14
作者 陈俊鸿 刘小龙 +3 位作者 王岗 彭思韦 张庆梓 陈炼钢 《中国农村水利水电》 北大核心 2017年第6期43-47,共5页
鄱阳湖赣江下游尾闾赣西联圩防洪保护区水系繁多,水文条件复杂,汛期频繁受到洪水侵袭,因此极有必要对该地区开展洪水风险分析。建立了能够模拟溃堤洪水水流演进的一、二维耦合水动力模型,并应用于赣西联圩防洪保护区。采用糙率分区、网... 鄱阳湖赣江下游尾闾赣西联圩防洪保护区水系繁多,水文条件复杂,汛期频繁受到洪水侵袭,因此极有必要对该地区开展洪水风险分析。建立了能够模拟溃堤洪水水流演进的一、二维耦合水动力模型,并应用于赣西联圩防洪保护区。采用糙率分区、网格加密等技术进行优化,提高了模型计算精度,计算区域采用非结构化三角形网格进行剖分,设定溃口发生瞬时溃堤,溃口流量满足水量平衡原理,演进结果合理可靠。对演进计算结果进行洪水风险分析,结果表明:在赣江20年一遇鄱阳湖2010年实测水位过程中,保护区内洪水淹没范围大小和影响人口数量与溃口位置有关,淹没分布基本遵从地形高低原则,永建洲、李家垾溃口洪水淹没面积分别为8.46、36.57 km2,淹没水深基本都大于3 m。 展开更多
关键词 动力模型 一、二耦合 溃堤洪 赣西联圩 风险分析
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流域一维二维水环境耦合模型系统算法设计与应用
15
作者 李鹏飞 李艺 +3 位作者 李爱华 李爽 李占杰 姚晓磊 《水电能源科学》 北大核心 2024年第11期64-68,共5页
构建一维二维水环境模型进行水质模拟是湖泊型流域开展陆源污染与断面水质响应关系研究的重要手段。针对现有一维二维水环境耦合模型建模过程中数据格式多样化、数据尺度难匹配、预处理过程复杂、参数众多难率定、运算时间长且无法快速... 构建一维二维水环境模型进行水质模拟是湖泊型流域开展陆源污染与断面水质响应关系研究的重要手段。针对现有一维二维水环境耦合模型建模过程中数据格式多样化、数据尺度难匹配、预处理过程复杂、参数众多难率定、运算时间长且无法快速响应超标断面水质调控等问题,设计并开发了流域一维二维水环境耦合模型系统,面向水环境管理业务需求,构建湖泊型流域水环境模型并模拟水环境变化过程,支持水质超标断面污染溯源、污染治理措施效果评价、污染防治与决策等业务开展,对支撑湖泊型流域水环境精细化管理具有广泛的应用价值。该模型系统以陆源污染负荷入河量作为河流污染边界条件,建立河流一维稳态水环境模拟模型,再以入湖河流作为边界条件,在二维正交网格基础上建立湖泊二维稳态水环境模型,从而建立陆源污染源排放与全流域水体断面水质响应关系。在南四湖流域的应用表明,该模型系统具有较高的水质模拟精度,其模拟速率和分析展示功能满足水环境精细化管理过程中的研究需求和业务需求,可为水环境管理决策提供科学依据。 展开更多
关键词 流域环境模拟 耦合模型 断面污染溯源 模型系统设计 湖泊型流域
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基于立面二维水动力-水温耦合模型的水库水温分布 被引量:13
16
作者 王冠 韩龙喜 常文婷 《水资源保护》 CAS 2009年第2期59-63,共5页
建立了考虑浮力影响的立面二维水动力-水温耦合数学模型,对温差异重流进行了研究,分析了浮力流的水流结构和温度分层的形成、发展过程,利用水库物理模型的试验数据对模型进行了验证,再将该模型应用于一拟建水库,模拟预测了该水库建成后... 建立了考虑浮力影响的立面二维水动力-水温耦合数学模型,对温差异重流进行了研究,分析了浮力流的水流结构和温度分层的形成、发展过程,利用水库物理模型的试验数据对模型进行了验证,再将该模型应用于一拟建水库,模拟预测了该水库建成后夏季典型条件下库区的流场及温度场分布,研究了不同高程放流洞放水对库区流场、温度场及下泄水温的影响。 展开更多
关键词 浮力流 立面耦合模型 大坝下游 温差异重流
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二维水动力模型在防洪影响评价中的应用研究 被引量:4
17
作者 夏丽君 林子艺 夏世飞 《水利技术监督》 2024年第1期254-257,共4页
为了探究二维水动力模型在防洪影响评价中的实际应用效果,文中建立了连云港至宿迁高速公路跨新沂河特大桥上下游河道二维水动力模型,计算得到不同频率洪水条件下桥前壅水高度、壅水长度及桥址附近流场图。经分析,新沂河特大桥建设会造... 为了探究二维水动力模型在防洪影响评价中的实际应用效果,文中建立了连云港至宿迁高速公路跨新沂河特大桥上下游河道二维水动力模型,计算得到不同频率洪水条件下桥前壅水高度、壅水长度及桥址附近流场图。经分析,新沂河特大桥建设会造成桥前局部区域水位壅高、流速减小,桥孔及近岸流速略有增加。二维水动力模型计算成果基本合理,可以应用于防洪影响评价项目中,为桥梁建设方案提供理论依据。 展开更多
关键词 动力模型 桥梁 高度 防洪评价 江苏新沂
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珠江三角州河网与伶仃洋一、三维水动力学模型联解研究 被引量:9
18
作者 逄勇 黄智华 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期10-13,共4页
建立了珠江三角州河网区一维非恒定流水动力学数学模型,并根据实测资料对模型进行了率定验证;利用伶仃洋水域三维水动力学模型的研究成果,采用时段交替法对一、三维模型进行了耦合计算;利用1978年7月在珠江三角州河网区和伶仃洋区同步... 建立了珠江三角州河网区一维非恒定流水动力学数学模型,并根据实测资料对模型进行了率定验证;利用伶仃洋水域三维水动力学模型的研究成果,采用时段交替法对一、三维模型进行了耦合计算;利用1978年7月在珠江三角州河网区和伶仃洋区同步实测的水文资料对耦合模型的计算结果进行率定验证,结果表明,模型计算值无论在珠江三角州河网区、交接断面以及伶仃洋区均与实测资料吻合较好,该模型可用来描述珠江三角州河网区和伶仃洋区的水动力学过程. 展开更多
关键词 珠江三角州 伶仃洋 数学模型 动力学模型 耦合计算 非恒定流
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应用一维水动力学模型预测三峡水库蓄水位 被引量:5
19
作者 刘志武 王菁 许继军 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2011年第8期22-26,共5页
三峡水库是河道型水库,以常规的静库容方法推算库区水位变化误差较大,有必要应用水动力学模型进行计算。建立了基于一维非恒定流的水动力学模型,模拟库区河道水流演进过程,预测三峡坝前的水位、流量过程。选取2007年9月25日至10月3日的... 三峡水库是河道型水库,以常规的静库容方法推算库区水位变化误差较大,有必要应用水动力学模型进行计算。建立了基于一维非恒定流的水动力学模型,模拟库区河道水流演进过程,预测三峡坝前的水位、流量过程。选取2007年9月25日至10月3日的三峡水库蓄水资料进行计算,并与实测水位比较。结果表明,该模型具有较好的精度,能够为实际蓄水调度提供参考。 展开更多
关键词 动力学模型 三峡
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二维水动力模型在滩岸环境整治工程洪水影响评价中的应用 被引量:3
20
作者 林洁梅 胡胜利 +1 位作者 马彪 赵志超 《水利规划与设计》 2024年第7期46-52,共7页
河道水力学计算和数值模拟是建设项目防洪与河势影响论证的重要基础。文章选用非结构化三角形网络进行数值模拟,采用实测水文资料率定和验证,构建基于MIKE21的二维水动力模型,分析工程建设对河流防洪形势的影响。模型在汉江干流老河口... 河道水力学计算和数值模拟是建设项目防洪与河势影响论证的重要基础。文章选用非结构化三角形网络进行数值模拟,采用实测水文资料率定和验证,构建基于MIKE21的二维水动力模型,分析工程建设对河流防洪形势的影响。模型在汉江干流老河口段岸线综合整治及生态修复工程(上游段)中进行了应用,准确模拟了工程建设前后汉江干流水位、流速、流态的变化,分析了工程建设对河道行洪安全、河势稳定的影响。模型在滩岸环境整治工程洪水影响评价中具有较好的适用性。 展开更多
关键词 非结构化三角形网络 动力模型 影响评价 汉江
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