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基于一维水动力-水环境耦合模型的长兴港生态流量研究 被引量:7
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作者 张祖鹏 张泽贤 +2 位作者 刘思远 桑静 董鑫晟 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2023年第10期160-169,共10页
【目的】长兴港是太湖流域重要的城市河流,对其开展生态流量研究并确定合理的生态流量管控值,对保障长兴港水生态环境健康、提高当地人民群众幸福指数具有重要意义。【方法】以长兴港新塘断面2016—2020年的逐月水生态监测数据为对象,... 【目的】长兴港是太湖流域重要的城市河流,对其开展生态流量研究并确定合理的生态流量管控值,对保障长兴港水生态环境健康、提高当地人民群众幸福指数具有重要意义。【方法】以长兴港新塘断面2016—2020年的逐月水生态监测数据为对象,明确了长兴港非汛期、汛期的水环境约束指标;并基于MIKE 11软件,构建了一维水动力-水环境耦合模型;从保障水生态环境质量、缓解水华爆发的营养条件的角度出发进行了生态流量研究。【结果】结果显示:长兴港非汛期约束指标为NH_(3)-N、COD_(Mn)和BOD,汛期约束指标为NH_(3)-N、TP和COD_(Mn);通过对比实测数据与模拟数据可知,水位、流量的模拟值与实测值间的Re均小于10%,R^(2)和Nash-Suttcliffe系数分别大于0.6和0.9,各时期的水环境主要管控指标的模拟值与实测值间的Re均小于17%;最终计算得到长兴港非汛期和汛期合理的生态流量管控值分别为2.59 m^(3)/s和2.63 m^(3)/s。【结论】结果表明:研究构建的一维水动力-水环境耦合模型符合长兴港的实际情况,能够应用于长兴港生态流量研究,可以解决水动力和水环境模块单独使用不能表征河流特点的问题,为河流生态流量的研究和管控提供了更为科学、高效的工具;研究提出的生态流量管控值具有可达性,可切实有效地改善长兴港水生态环境、抑制水华爆发并为长兴港的生态流量管控和“幸福河”构建等工作提供理论与技术支撑。 展开更多
关键词 环境科学 生态流量管控 水动力-水环境耦合模型 MIKE 11 长兴港
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水动力-应力-化学溶蚀耦合作用下劣化灰岩能量演化规律与损伤本构模型
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作者 杨忠平 侯善萌 +2 位作者 张益铭 高宇豪 刘新荣 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第4期759-768,共10页
库水位常年周期性波动,导致消落带基岩处于水动力冲蚀的干湿循环状态,加之覆岩的自重作用,促使基岩强度的劣化。为研究水动力-应力-化学溶蚀耦合条件下岩体劣化规律,在现场调查基础上,开展了该耦合条件下灰岩试样劣化试验,阐明了此条件... 库水位常年周期性波动,导致消落带基岩处于水动力冲蚀的干湿循环状态,加之覆岩的自重作用,促使基岩强度的劣化。为研究水动力-应力-化学溶蚀耦合条件下岩体劣化规律,在现场调查基础上,开展了该耦合条件下灰岩试样劣化试验,阐明了此条件下灰岩能量演化规律并提出了损伤本构模型。结果表明:根据能率-位移曲线,将岩石破坏过程划分为易损区压密、微裂隙闭合、弹性变形、微裂隙扩展及峰后破坏5个阶段;随着劣化应力的增加,部分耗散能提前释放,耗散能与弹性能相等时的应变逐渐减小;随着干湿循环次数的增加,其破坏时总能量对应力的敏感性增强;揭示了水动力-应力-化学溶蚀耦合机理;提出了水动力-应力-化学溶蚀耦合作用下考虑压密阶段劣化灰岩的损伤本构模型,预测精度较高,可为库区灾害预测防治提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 动力-应力-化学溶蚀耦合 单轴压缩 能量演化 WEIBULL分布 本构模型
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基于势-黏流双向耦合的不同主尺度双浮体水动力干扰研究
3
作者 李福建 刘学勤 +2 位作者 李丹 孟巍 康庄 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期72-79,共8页
[目的]在两浮体并靠作业时,由于浮体间距较近,在水动力干扰作用下,极易引发间隙内大幅波浪振荡和两浮体大幅运动响应,严重威胁作业安全。因此,开展不同主尺度双浮体间的水动力干扰特性研究。[方法]采用势-黏流双向耦合方法,建立数值波... [目的]在两浮体并靠作业时,由于浮体间距较近,在水动力干扰作用下,极易引发间隙内大幅波浪振荡和两浮体大幅运动响应,严重威胁作业安全。因此,开展不同主尺度双浮体间的水动力干扰特性研究。[方法]采用势-黏流双向耦合方法,建立数值波浪水池,并结合重叠网格技术模拟双浮体的运动特性,对规则波中不同主尺度双浮体的水动力干扰问题进行研究。首先,对相同主尺度双浮体间隙的水动力共振现象进行数值模拟,并与实验数据进行对比,验证所构建数值模型的准确性。在此基础上,开展规则波中不同主尺度双浮体垂荡运动的模拟研究,分析不同浮体布置工况对双浮体垂向运动响应的影响。[结果]结果表明,相比于CFD方法,势-黏流双向耦合方法计算效率更高,且与实验数据的对比结果验证了其准确性。在高频工况下,两浮体倾向于反相位运动,且当较大浮体位于上游时,其对下游小浮体有显著的遮蔽效应。[结论]采用势-黏流双向耦合方法,验证了双浮体水动力干扰模型的准确性,揭示了高频下两浮体的反相位运动及大浮体上游时的遮蔽效应,为优化浮体布置和提升作业安全提供了理论依据。 展开更多
关键词 -黏流双向耦合方法 两浮体 动力 干扰 遮蔽效应
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非饱和原状结构性黄土水-力耦合弹塑性本构模型
4
作者 李林 季良 +1 位作者 叶飞 李尧 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2421-2433,共13页
黄土由于特殊的物质成分组成与微观结构,具有水敏性、结构性强度和增湿变形等特殊的工程力学性质。考虑非饱和原状黄土结构性强度和变形与饱和度直接相关的本质特征,以Bishop有效应力和饱和度为作为直接驱动变量,将黄土结构性划分为固... 黄土由于特殊的物质成分组成与微观结构,具有水敏性、结构性强度和增湿变形等特殊的工程力学性质。考虑非饱和原状黄土结构性强度和变形与饱和度直接相关的本质特征,以Bishop有效应力和饱和度为作为直接驱动变量,将黄土结构性划分为固有结构性和受水分影响的胶结结构性,分别构建了固有结构性随应变的演化方程和压缩特性随饱和度的演化方程,在饱和度-有效应力空间建立了非饱和原状黄土的增湿屈服方程。进而采用变形相关的弹塑性土-水特征曲线,通过体应变耦合了黄土的水力-力学行为,在有效应力-饱和度空间建立了非饱和原状黄土的水-力耦合弹塑性本构模型。模型具有12个参数,可通过非饱和三轴压缩试验和剪切试验标定。通过西安黄土、伊朗黄土以及兰州黄土在不同水力路径下的既有压缩试验和剪切试验数据进行了模型参数标定与验证。结果表明,模型能够合理预测非饱和原状黄土的结构性屈服行为、增湿变形特性、水-力耦合特性以及加载和增湿顺序对土体变形和水力特性的影响。以有效应力与饱和度作为直接驱动变量在有效应力-饱和度空间建立非饱和原状黄土的水-力耦合模型,可以体现原状黄土力学特性与含水率之间的直接关系,为原状非饱和黄土本构模型的建立提供了新思路。 展开更多
关键词 原状黄土 非饱和特性 结构性演化 增湿变形 -耦合 弹塑性模型
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基于分布式水文水动力耦合模型的秦淮河流域洪水模拟 被引量:4
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作者 王雨洁 李致家 +1 位作者 姚成 牛颢然 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期11-18,114,共9页
为更准确地模拟秦淮河流域洪水演进情况,采用松散耦合方法,结合水文、水动力过程,构建了分布式水文模型与一维、二维水动力耦合模型,该模型在上游采用网格新安江模型,下游则结合一维与二维水动力模型模拟复杂水流动态,在河道采用一维模... 为更准确地模拟秦淮河流域洪水演进情况,采用松散耦合方法,结合水文、水动力过程,构建了分布式水文模型与一维、二维水动力耦合模型,该模型在上游采用网格新安江模型,下游则结合一维与二维水动力模型模拟复杂水流动态,在河道采用一维模型,在主要城区采用二维模型进行模拟,形成全流域的分布式水文水动力耦合模型。验证结果表明:该模型能够有效模拟2015-2020年间的5场洪水,模拟结果的平均纳什效率系数达0.932,验证了模型的高精度与可靠性。以20200713号洪水为例模拟了下游南京市城区的淹没情况,发现秦淮河下游城区多处区域(如郑淮路、凤凰东街、武定门闸区域等)存在显著淹没风险,最大淹没水深均超过0.5m。 展开更多
关键词 动力耦合模型 淹没模拟 网格新安江模型 秦淮河流域
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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
6
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、二维耦合 重叠法 方程
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黄河几字弯城市群能-水-碳耦合变化及归因分析 被引量:1
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作者 邹绍辉 陈雅文 《人民黄河》 北大核心 2025年第4期64-70,共7页
为解析黄河几字弯城市群能-水-碳之间的耦合关系,促进城市群的绿色低碳发展,构建城市群能-水-碳系统评价指标体系,运用熵值法和耦合协调度模型测度2005—2020年黄河几字弯城市群能-水-碳耦合协调水平,利用随机森林模型识别其主要影响因... 为解析黄河几字弯城市群能-水-碳之间的耦合关系,促进城市群的绿色低碳发展,构建城市群能-水-碳系统评价指标体系,运用熵值法和耦合协调度模型测度2005—2020年黄河几字弯城市群能-水-碳耦合协调水平,利用随机森林模型识别其主要影响因素。结果表明,黄河几字弯城市群能-水-碳系统耦合协调度呈现波动上升趋势,但2020年尚未达到良好协调水平,环境规制强度、全要素生产率、建成区面积占比是影响其水平变化的主要因素。基于此,提出出台专项环境规制政策、技术引领能源革命、促进环境保护与经济发展相结合等建议。 展开更多
关键词 -- 耦合协调 随机森林模型 黄河几字弯
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基于水动力模型的城市水网一体化优化方法及其应用
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作者 王思如 姚轶 +4 位作者 刘米雪 杨大文 顾一成 李传龙 孙金华 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第5期1079-1089,共11页
为实现水灾害防御、水资源保障、水生态修复及水环境提升目标,构建涵盖“涝水位达标率、常水位保证率、生态流速保障率、水质达标率”的城市水网一体化评价指标体系,同时构建考虑多源补水和多变污染环境的水动力-水质数值模型,并基于评... 为实现水灾害防御、水资源保障、水生态修复及水环境提升目标,构建涵盖“涝水位达标率、常水位保证率、生态流速保障率、水质达标率”的城市水网一体化评价指标体系,同时构建考虑多源补水和多变污染环境的水动力-水质数值模型,并基于评价指标体系和数值模型,对水系建设和运行指标进行迭代优化,创新性地考虑水网“建设指标-运行指标”双向反馈机制,整合水网物理指标优化与工程调度方案优化,形成完整的城市水网一体化优化方法,并将其用于雄安新区起步区,提出其水系建设与运行指标及水利工程调度方案。结果表明:优化后的起步区水系在遭遇百年一遇暴雨和“23·7”实测暴雨时,涝水位达标率均达100%,有效保障区域排涝安全;构建的涵盖常态补水、应急抗旱及雨洪净化等多模式联动的动态调控方案,实现常水位、生态流速及水质达标率均达到100%。研究成果验证该方法在提升城市水系韧性、增强生态服务功能方面具有显著效益,为高密度城市群水系统协同治理提供可推广的技术范式,对提升城市水系建设水平和区域生态环境质量具有重要实践价值。 展开更多
关键词 雄安新区 城市网一体化优化方法 系建设与运行指标体系 动力-质数值模型
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基于考虑变形效应的土-水特征曲线求解非饱和地基动力响应 被引量:1
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作者 胡静 金林廉 +2 位作者 吕志豪 张家康 边学成 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期397-406,共10页
为研究移动荷载作用下的非饱和地基动力响应,在传统V-G土-水特征曲线模型的基础上,建立了考虑变形效应的土-水特征曲线模型,并基于该模型推导了新的非饱和土动力控制方程,从而完整描述非饱和土在受动力作用下的水-力耦合作用。进一步的... 为研究移动荷载作用下的非饱和地基动力响应,在传统V-G土-水特征曲线模型的基础上,建立了考虑变形效应的土-水特征曲线模型,并基于该模型推导了新的非饱和土动力控制方程,从而完整描述非饱和土在受动力作用下的水-力耦合作用。进一步的,采用2.5维有限元法对控制方程进行求解,求解结果分别与单相弹性介质,双相饱和介质和三相非饱和介质的解析解进行对比,均验证了该求解方法的准确性;不同介质模型的计算耗时分析表明2.5维有限元法是目前求解多孔介质动力问题的一种优势算法。通过数值分析发现,采用传统的、未考虑变形效应的土-水特征曲线会低估非饱和地基的振动强度。 展开更多
关键词 非饱和土 2.5维有限元法 动力响应 -特征曲线 -耦合
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基于水文水动力模型和机器学习模型耦合的河道水位预报方法 被引量:3
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作者 胡义明 陈钰 +4 位作者 周瑛 李彬权 陈丞 许栋 梁忠民 《水电能源科学》 北大核心 2024年第10期29-32,共4页
为探讨利用水文水动力模型和机器学习模型来提高河道水位预报精度的可行性,首先利用水文水动力模型进行河道水位预报,采用支持向量机模型对水文水动力模型的预报结果进行校正,进而构建了一种耦合水文水动力模型和机器学习模型的河道水... 为探讨利用水文水动力模型和机器学习模型来提高河道水位预报精度的可行性,首先利用水文水动力模型进行河道水位预报,采用支持向量机模型对水文水动力模型的预报结果进行校正,进而构建了一种耦合水文水动力模型和机器学习模型的河道水位预报模型。在广州市南沙区蕉西水闸的应用结果表明,构建的耦合模型的预报效果优于单一的水文水动力模型,明显地提高了不同预见期下的水位预报精度;尽管随着预见期的增加,耦合模型的预报精度有一定的衰减趋势,但整体上仍优于水文水动力模型提供的水位预报结果。 展开更多
关键词 位预报 动力模型 机器学习模型 耦合模型
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基于耦合模型的钦江流域水土流失模拟研究
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作者 张志勇 李勋贵 +5 位作者 杨其永 孙剑 李政昌 赵张 甘富万 陈立华 《广西大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期287-298,共12页
为了研究平陆运河所在的钦江流域水土流失变化规律,建立了水文水动力耦合模型。通过土壤与水评估工具(SWAT)模型模拟了2005—2019年钦江径流和泥沙输移过程,并耦合水文工程中心-河流分析系统(HEC-RAS)模型对钦江流域上游河道(陆屋水文... 为了研究平陆运河所在的钦江流域水土流失变化规律,建立了水文水动力耦合模型。通过土壤与水评估工具(SWAT)模型模拟了2005—2019年钦江径流和泥沙输移过程,并耦合水文工程中心-河流分析系统(HEC-RAS)模型对钦江流域上游河道(陆屋水文站以上长度约12 km的干流)开展水动力模拟。研究结果表明:(1)SWAT模型在径流和泥沙模拟结果中纳什效率系数(NSE)值均大于0.561,表明该模型在钦江流域具有较好的适用性;(2)HEC-RAS模型在5次洪水事件的流量、水位模拟中,NSE值均大于0.758(除2017-07-09场次的NSE值为0.420外),表明模型在河道洪水演进模拟中具有较强的稳健性;(3)钦江流域的主要沙源位于陆屋江上游,该区域为土壤侵蚀严重敏感区域。 展开更多
关键词 土流失模拟 动力耦合 土壤与评估工具 文工程中心-河流分析系统 钦江流域 平陆运河
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干旱半干旱地区变时滞反应扩散植被-水系统的阈值动力学
12
作者 胡静 朱磊 +2 位作者 任杰 吴涵 张启敏 《应用数学》 北大核心 2025年第1期71-78,共8页
考虑地表水的渗透和扩散作用对干旱半干旱地区生态系统的影响,本文建立了具有时变时滞的反应扩散植被-水系统模型.给出阈值R^(*),并讨论了系统的动力学行为,当R^(*)<1时,系统的无植被平衡点局部渐近稳定.当R^(*)>1,植被一致持久.... 考虑地表水的渗透和扩散作用对干旱半干旱地区生态系统的影响,本文建立了具有时变时滞的反应扩散植被-水系统模型.给出阈值R^(*),并讨论了系统的动力学行为,当R^(*)<1时,系统的无植被平衡点局部渐近稳定.当R^(*)>1,植被一致持久.此外,通过拉丁方抽样(LHS)及偏秩相关系数(PRCCs)方法对模型阈值进行敏感性分析,给出了参数对系统动力学行为的影响并为制定防治荒漠化的措施提出建议.此外,通过分析系统有限时间稳定性,讨论了时滞对植被水模型的动力学行为的影响. 展开更多
关键词 植被-模型 阈值动力 反应扩散 敏感性分析 有限时间稳定
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二维溃坝洪水演进耦合溃口模型研究及应用
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作者 刘远财 方敏 +4 位作者 卢林晶 任哲 崔朋飞 刘阳 刘炳义 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第8期8-13,19,共7页
水库大坝在防洪、发电、航运等方面取得巨大成效的同时,也存在着溃坝等潜在的安全隐患。随着极端气象事件发生频率的增加,水库溃坝致灾风险增大,溃坝洪水分析显得尤为重要。溃坝洪水演进模拟是溃坝风险分析的重要手段,既往研究对溃口流... 水库大坝在防洪、发电、航运等方面取得巨大成效的同时,也存在着溃坝等潜在的安全隐患。随着极端气象事件发生频率的增加,水库溃坝致灾风险增大,溃坝洪水分析显得尤为重要。溃坝洪水演进模拟是溃坝风险分析的重要手段,既往研究对溃口流量模拟多采用宽顶堰公式,未考虑溃口流量受坝下游水深、溃口发展过程等要素影响。为充分考虑坝下水深、溃口发展过程等因素对溃坝洪水演进过程的影响,在总结前人研究成果基础上,提出了二维溃坝洪水演进耦合溃口模拟模型,该模型通过概化溃口形状的发展过程,耦合水库水量平衡分析与平面二维水动力计算,对溃口溃决过程与坝下游洪水演进过程进行模拟,实现溃口流量的自动计算及其与坝下洪水演进的实时交换。采用经验公式和实验数据分别进行验证,模型计算结果与经验公式和试验数据均较为接近,说明模型计算结果是可靠的。利用该模型模拟某水库大坝溃坝洪水,并根据模拟结果对溃坝洪水流量变化过程、水库水位变化过程、洪水淹没过程以及特征点、典型断面的洪水演进过程进行分析,结果表明,研究构建模型的模拟结果合理,符合实际物理过程,对溃坝洪水研究是适用的。 展开更多
关键词 溃坝洪 二维动力模型 模拟 溃口模型 耦合模型
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不同库水模型对面板堆石坝动力特性和地震响应的影响
14
作者 刘远财 张水锋 张毅飞 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期115-123,共9页
面板堆石坝目前已成为水利工程中的主要坝型之一,研究不同库水模型对其动力特性和地震响应的影响具有重要的实际意义。以某混凝土面板堆石坝为例,主要探讨了不同库水模型对面板堆石坝自振特性的影响,并对库水可压缩性、不同库水位对面... 面板堆石坝目前已成为水利工程中的主要坝型之一,研究不同库水模型对其动力特性和地震响应的影响具有重要的实际意义。以某混凝土面板堆石坝为例,主要探讨了不同库水模型对面板堆石坝自振特性的影响,并对库水可压缩性、不同库水位对面板堆石坝动水压力分布规律及动力响应的影响进行了分析。结果表明:坝体蓄水后堆石料的弹性模量增大,使面板堆石坝满库时的基频高于空库时的基频;与不考虑动水压力相比,考虑动水压力作用会降低坝体基频,但总体上不同库水模型对面板堆石坝基频的影响并不显著;库水可压缩性对面板堆石坝的动力特性和地震响应的影响不显著;当水位较高时,不考虑动水压力计算出的坝体动力响应会产生较大误差,且随着库水位的升高,动水压力对面板堆石坝动力响应的影响越来越明显。 展开更多
关键词 面板堆石坝 压力 动力响应 流固耦合 模型
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考虑非饱和土水-力耦合特性的加筋路堤湿化变形数值模拟研究
15
作者 吴昊 栾晓寒 +2 位作者 曾长贤 郑俊杰 郑烨炜 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期46-57,共12页
路堤填土通常处于非饱和状态,降雨引起的雨水入渗会导致非饱和填土发生润湿,因而产生变形,从而导致路堤边坡发生变形。土工合成材料具有较高的抗拉强度,能减小路堤变形,并提高其稳定性。提出考虑非饱和土水-力耦合行为的本构模型,通过... 路堤填土通常处于非饱和状态,降雨引起的雨水入渗会导致非饱和填土发生润湿,因而产生变形,从而导致路堤边坡发生变形。土工合成材料具有较高的抗拉强度,能减小路堤变形,并提高其稳定性。提出考虑非饱和土水-力耦合行为的本构模型,通过二次开发嵌入有限差分程序FLAC,根据加载和湿化路径的三轴试验数据对本构模型进行验证。利用验证的非饱和土本构模型模拟路堤填料,研究非饱和土加筋路堤在降雨条件下的湿化变形行为,并对比研究筋材对路堤湿化变形的影响。结果表明:筋材在未加筋区几乎不产生影响,但能有效减小加筋区土体单元的体积应变和剪应变。筋材对路堤中线附近未加筋区的顶面沉降几乎不产生影响,但能有效减小路肩处的顶面沉降和路堤边坡的侧向位移。筋材越长,对减小路堤的顶面沉降和路堤边坡的侧向位移效果越好,路堤内部的潜在破坏面距坡面越远。 展开更多
关键词 非饱和土 -耦合 本构模型 湿化变形 降雨入渗 加筋路堤
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基于水质水量耦合模型的南涑河水资源调度模拟分析
16
作者 侯祥东 赵香玲 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第6期29-35,共7页
南涑河是淮河流域一条重要的城市河流,对其开展水质水量研究并通过合理调度改善水环境,对保障水生态环境健康、提高当地人民群众幸福指数具有重要意义。选取南涑河流域为研究区域,以主要污染物COD、NH_(3)-N为水环境评价指标,基于MIKE1... 南涑河是淮河流域一条重要的城市河流,对其开展水质水量研究并通过合理调度改善水环境,对保障水生态环境健康、提高当地人民群众幸福指数具有重要意义。选取南涑河流域为研究区域,以主要污染物COD、NH_(3)-N为水环境评价指标,基于MIKE11软件构建一维水质水量耦合模型,分析汛期、非汛期水环境容量的动态变化及不同调度方案下南涑河的水质变化,寻找最佳调度方案。结果表明:南涑河的主要污染物COD、NH_(3)-N浓度在Ⅰ—Ⅴ类之间波动,汛期水质发生显著恶化,COD、NH_(3)-N的水环境容量在汛期达到峰值。基于控制支流污水汇入和增大干流流量的水质改善方法共提出7种调度方案。对比发现藕蒲沟支流汇入是干流水质恶化的主要原因,因此,推荐改善水质的最佳调度方案为增大干流流量并关闭藕蒲沟支流的闸阀,阻止污染物汇入干流。构建的一维水质水量耦合模型符合南涑河的实际情况,能够用于南涑河水环境研究,提出的调度方案可切实有效改善南涑河水质,保障水生态环境健康。 展开更多
关键词 资源调度 耦合模型 MIKE11 环境容量 生态调度 南涑河
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一维-二维耦合的河湖系统整体水动力模型 被引量:33
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作者 王智勇 陈永灿 +1 位作者 朱德军 刘昭伟 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期516-522,共7页
为对自然界中的复杂水流系统进行整体水动力数值模拟,建立了适用于河湖系统的一维-二维耦合模型。将河网计算中用于处理河段间耦合的汊点水位预测校正法应用到一维-二维耦合边界的处理中,即耦合边界水位预测校正法。该方法具有一维、二... 为对自然界中的复杂水流系统进行整体水动力数值模拟,建立了适用于河湖系统的一维-二维耦合模型。将河网计算中用于处理河段间耦合的汊点水位预测校正法应用到一维-二维耦合边界的处理中,即耦合边界水位预测校正法。该方法具有一维、二维模型计算完全独立,可有效利用现有模型的优点。与传统一维-二维耦合处理方法相比,耦合连接条件的满足程度较高且可通过对计算容差的调整进行有效控制。利用理想及实际例子进行了计算验证,结果表明该方法具有较好的实用性。 展开更多
关键词 河湖系统 动力模拟 一维-二维耦合 位预测校正法
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应用TSO-SVM模型分析区域水-土-能源-粮食耦合系统风险
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作者 刘东 张晓建 +2 位作者 张亮亮 李佳民 赵丹 《东北农业大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第8期232-250,共19页
针对区域水-土-能源-粮食(Water-Land-Energy-Food,WLEF)耦合系统风险定量评估方法精度不足问题,构建一种基于金枪鱼群优化算法改进的支持向量机模型(TSO-SVM),将其应用于2001—2020年哈尔滨地区WLEF耦合系统风险测度分析。结果表明:哈... 针对区域水-土-能源-粮食(Water-Land-Energy-Food,WLEF)耦合系统风险定量评估方法精度不足问题,构建一种基于金枪鱼群优化算法改进的支持向量机模型(TSO-SVM),将其应用于2001—2020年哈尔滨地区WLEF耦合系统风险测度分析。结果表明:哈尔滨地区WLEF耦合系统风险时序变化呈先持续下降后渐趋平稳的特征,空间变化呈中西部高、西南部与东北部低的分布格局。依据TSO-SVM内置的权重系数计算得出,有效灌溉面积占比、城市化率、城镇居民人均纯收入、单位GDP能耗、人均粮食产量、万元工业增加值用水量、单位面积化肥施用量为WLEF耦合系统风险特征的关键驱动因子。与传统支持向量机模型(SVM)和基于粒子群算法改进的支持向量机模型(PSO-SVM)相比,研究提出的TSO-SVM模型均方误差分别降低76.47%和33.33%、平均绝对误差分别降低30.65%和8.51%,平均绝对百分比误差分别降低37.04%和15.00%、决定系数分别降低1.19%和0.35%、合理性系数与稳定性系数也均为最高,综合说明TSO-SVM模型在评估精度、拟合性能、合理性、稳定性等方面均更具优势。 展开更多
关键词 金枪鱼群优化算法 支持向量机模型 --能源-粮食耦合系统 风险测度
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基于DPSIR模型的湖北省长江干流城市群水生态安全评估及未来趋势预测
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作者 张晓晴 廖星月 +2 位作者 李果 任大军 张淑琴 《生态环境学报》 北大核心 2025年第10期1618-1632,共15页
湖北省是长江干流流经里程超千里的唯一省份,长江干流城市水生态安全直接影响该区域高质量发展。基于DPSIR模型,评估湖北省长江干流8个城市群在2008-2022年期间,水生态安全影响因素及其时空演化特征,并采用灰色预测模型预测未来5年的发... 湖北省是长江干流流经里程超千里的唯一省份,长江干流城市水生态安全直接影响该区域高质量发展。基于DPSIR模型,评估湖北省长江干流8个城市群在2008-2022年期间,水生态安全影响因素及其时空演化特征,并采用灰色预测模型预测未来5年的发展趋势。结果表明,1)湖北省长江流域干流城市水生态安全受驱动力、影响、状态三大子系统的影响。生态环境用水量、污水处理总量为主要影响因子,人均GDP、农林牧渔总产值、人均水资源量、地表水资源量和大中型水库年末蓄水量为次要影响因子。2)在子系统得分中,武汉市驱动力、影响子系统得分最高,恩施州压力、状态、响应子系统得分最高。3)2008-2022年间,湖北省长江干流8个地级市水生态安全都得到了一定的提升,仅鄂州市、黄石市在中度警告和重度警告间波动,处于高风险区。整体而言,湖北省长江流域水生态安全综合得分从中度预警上升至预警状态,呈向好趋势,但内部空间差异较大。4)2023-2027年,湖北省长江流域水生态安全状况将进一步改善,但仍有城市水生态安全处于中度-预警状态,需因地制宜采取措施对水资源进行保护,对水污染进行控制,并调整产业结构,以提升水生态安全水平。 展开更多
关键词 生态安全评价 时空格局 动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型 熵权法 灰色预测模型
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浅水湖泊群连通与调水的二维水动力-水质耦合模型研究 被引量:12
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作者 黎育红 贺石磊 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2015年第1期21-27,38,共8页
将湖泊群连通并进行引清调水的水环境污染治理模式在浅水湖泊分布比较集中的地区逐渐受到人们的关注。为了探究独立湖泊群相互连通引水后各湖区的水动力水质变化情况,以武汉大东湖生态水网工程的建设为背景,建立了湖泊群二维水动力-水... 将湖泊群连通并进行引清调水的水环境污染治理模式在浅水湖泊分布比较集中的地区逐渐受到人们的关注。为了探究独立湖泊群相互连通引水后各湖区的水动力水质变化情况,以武汉大东湖生态水网工程的建设为背景,建立了湖泊群二维水动力-水质耦合模型。采用适合复杂边界的非结构化网格,考虑湖底地形和气候条件,考虑污染物的输入、迁移和转化,以及蓝藻等浮游生物的生长条件,分别利用东湖2006年6月和2007年6月的野外数据对所建模型进行参数的率定和校核,并利用2012年6月实测数据对3种引水方案与3种连通模式组合情况下湖泊群的BOD5,TP,TN以及Chl-a等生化指标的变化情况进行模拟,对稳定运行30 d后的模拟结果进行比较分析。结果表明:引水工程中,对于水域面积较大的湖泊,风力作用依旧是影响流场的主要因素;同样的引水流量下,不同的调水方案对水质改善结果有较大差别;湖泊群中隔堤的存在会给湖泊污染治理带来困难,而在湖泊群中适当区域设置生态小岛对水质变化过程影响微弱。 展开更多
关键词 湖泊群 动力-耦合模型 方案 风生流 情景规划方法
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