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地表径流与地下管流耦合的城市暴雨洪涝动力学模型 被引量:1
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作者 董柏良 夏军强 +1 位作者 王小杰 李启杰 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期95-103,172,共10页
为准确模拟城市暴雨洪涝过程,建立了地表径流与地下管流耦合的城市暴雨洪涝动力学模型,该模型主要包括二维地表径流模块、一维地下管流模块、地表径流与地下管流交互模块以及重点基础设施受淹模块。二维地表径流模块采用二维浅水方程和H... 为准确模拟城市暴雨洪涝过程,建立了地表径流与地下管流耦合的城市暴雨洪涝动力学模型,该模型主要包括二维地表径流模块、一维地下管流模块、地表径流与地下管流交互模块以及重点基础设施受淹模块。二维地表径流模块采用二维浅水方程和Horton下渗公式模拟地表产汇流过程,地下管流模块采用TPA法与Godunov格式有限体积法求解一维管流方程模拟城市排水管网内复杂流态的水流运动,两模块采用基于雨水口泄流及溢流能力的交互模块进行耦合。将模型应用于武汉市青山区港西排水片区,利用港西排水片区5年一遇降雨渍水风险图验证了模型的精度,同时模拟了100年一遇降雨条件下的城市暴雨洪涝过程。结果表明:该模型计算精度良好,超过88.8%的渍水点模拟水深与官方发布成果一致;100年一遇降雨条件下港西排水片区中度积水和重度积水的面积分别占研究区面积的12.52%和1.16%。 展开更多
关键词 城市暴雨洪涝 地表径流 地下管流 水动力模型 武汉市
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基于水文要素过程的流域地下水与地表水交换径流成分定量分析
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作者 王万杰 季柯妍 +5 位作者 刘光 牛欣怡 陈静 刘波 束龙仓 鲁程鹏 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期44-51,共8页
流域地表水-地下水相互作用中包括枯水季节深层地下水向河流稳定补给的基流,降雨入渗后形成的快速与慢速壤中流和洪水时期河道水位抬升引起的地表水补给地下水。目前对于地下水-地表水交换量的组成并没有清晰的定义,已有的水文实验和模... 流域地表水-地下水相互作用中包括枯水季节深层地下水向河流稳定补给的基流,降雨入渗后形成的快速与慢速壤中流和洪水时期河道水位抬升引起的地表水补给地下水。目前对于地下水-地表水交换量的组成并没有清晰的定义,已有的水文实验和模拟方法不能准确辨析地下水-地表水交换组分。利用水文要素过程线,提出了综合新安江水文模型、改进马斯京根-康格(Muskingum-Cunge, MC)法和基流分割方法的技术框架,研究地下水-地表水交换量的组成情况,并以婺源江小流域出口断面为例进行了方法应用。研究结果表明:婺源江小流域的地下水-地表水交换量占出口断面总径流的43.54%~54.66%。饱和带中的浅层地下水占出口流量的8.41%~10.57%;降雨下渗进入浅层土壤补给河道的水流占6.81%~20.59%;深层地下水的稳定补给量占河道总径流的23.34%~26.54%。本研究提出了可以精细化辨析地下水-地表水交换分量的技术框架,结果可为类似流域水资源保护与管理提供理论依据。 展开更多
关键词 地下水与地表交换 径流成分分析 水文过程线 三水源新安江模型 改进马斯京根-康格法 基流分割
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考虑不同水流交换模式的城市洪涝一维二维双向耦合模型 被引量:14
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作者 王小杰 夏军强 +1 位作者 李启杰 侯精明 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期244-255,共12页
为准确模拟城市洪涝过程,以地表二维流动模型和SWMM一维管流模型为基础,同时考虑地表径流与地下管流交换的3种模式,构建了城市地表与地下管流双向耦合的水动力学模型。采用水槽试验算例和理论算例对耦合模型进行验证,并将耦合模型应用... 为准确模拟城市洪涝过程,以地表二维流动模型和SWMM一维管流模型为基础,同时考虑地表径流与地下管流交换的3种模式,构建了城市地表与地下管流双向耦合的水动力学模型。采用水槽试验算例和理论算例对耦合模型进行验证,并将耦合模型应用到英国Glasgow城市街区,分析排水管网和不同地表地下水流交换模式对城市洪涝过程的影响。结果表明:模型在试验算例和理论算例的模拟中均具有较好的精度和可靠性,模型能够准确地模拟具有排水管网的城市洪涝演进过程;与无排水系统相比,检查井简化法、雨水口法和雨水口-检查井法3种水流交换模式下Glasgow城市街区模拟的最大淹没面积分别减少9.3%、23.2%和24.5%,其中对重度积水的消减作用更显著,淹没面积分别减少43.6%、79.9%和80.9%;检查井简化法的消减作用要远小于雨水口法和雨水口-检查井法,后两者差异较小。雨水口法和雨水口-检查井法比较符合实际情况,且雨水口-检查井法的计算效率更高更简单,因此,在城市洪涝模拟中采用雨水口-检查井法考虑地表径流与地下管流交换过程更符合实际。 展开更多
关键词 城市洪涝 SWMM 地表二维模型 模型耦合 地表径流与地下管流交换
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基于全耦合的地表径流与土壤水分运动数值模拟 被引量:12
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作者 朱磊 田军仓 孙骁磊 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期322-330,共9页
针对降雨径流从坡面流下的过程中会发生下渗,导致土壤水非饱和带含水率增大这一动力学过程,从物理机制上对土壤水和地表水进行耦合,将二维平面地表水模型叠置在土壤水模型的顶部,对土壤水、地表水模型进行相同的空间和时间离散,在模型... 针对降雨径流从坡面流下的过程中会发生下渗,导致土壤水非饱和带含水率增大这一动力学过程,从物理机制上对土壤水和地表水进行耦合,将二维平面地表水模型叠置在土壤水模型的顶部,对土壤水、地表水模型进行相同的空间和时间离散,在模型的计算过程中通过达西流关系对两者之间的水量交换进行计算(双层结点法耦合)或整合离散方程的整体法进行耦合。通过对两种耦合方法的比较以及与前人的实验结果对比,该模型与耦合方法能够准确地模拟和预测地表径流与土壤水分运动过程。研究结果可为分析地表水流与饱和-非饱和带水分与溶质耦合机理提供理论支持。 展开更多
关键词 地表径流 土壤水 水量交换 全耦合
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四川牟尼沟水体的同位素地球化学特征 被引量:1
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作者 李宏业 尹观 +1 位作者 杨俊义 范晓 《地球学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期255-258,共4页
运用同位素地球化学的方法,对牟尼沟各水体中的δD、δ180、T值、氘过量参数(d)和元素化学分析数据进行研究,基本查明牟尼沟内大气降水、地表水、地下水以及主要泉水之间的循环和补、径、排关系。珍珠泉和翡翠泉为沟内出露的主要泉水:... 运用同位素地球化学的方法,对牟尼沟各水体中的δD、δ180、T值、氘过量参数(d)和元素化学分析数据进行研究,基本查明牟尼沟内大气降水、地表水、地下水以及主要泉水之间的循环和补、径、排关系。珍珠泉和翡翠泉为沟内出露的主要泉水:二道海沟珍珠泉系地下深循环热水的露头,是由补给高度在3700m以上的大气降水渗入地下,再通过深大断裂循环至地下深部,与深部热流进行热交换后,返回地表出露。作为天然温泉开发具有较大的潜力;矿泉水厂沟的翡翠泉是典型的酸性岩溶冷泉,含水层水的径流较珍珠泉慢且滞留时间相对长些,含有一定的CO2,系一深部含水层地下水的露头。它源自补给高度全区最高(3800m以上)的大气降水。泉水流量大而且稳定,水质好,作为矿泉饮用水开发具有重要的经济价值;沟内大多数地表径流来源于大气降水和浅层地下水补给,夏季以大气降水为主,冬季浅层地下水补入到地表径流中的比例相对增加。这种对地表径流的调节作用,对于保持风景区内的景观具有重要作用。 展开更多
关键词 同位素地球化学特征 水体 大气降水 四川 地表径流 Δ^18O 地下水补给 浅层地下水 分析数据 元素化学 循环热水 深大断裂 深部热流 矿泉水厂 滞留时间 泉水流量 经济价值 调节作用 含水层 地表 循环和 珍珠 交换 CO2
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