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 城市水网一体化优化方法 水系建设与运行指标体系 水动力-水质数值模型

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海绵措施空间布局优化下的晋城市洪涝水深-流速联合分布特征 被引量：8

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作者 舒心怡 徐宗学 +2 位作者 叶陈雷 廖如婷 贾书惠 《水资源保护》 北大核心 2025年第1期76-84,共9页

为探究海绵措施对洪涝的治理效果,解析暴雨洪涝下海绵城市地表淹没要素的关联性,以山西省晋城市西河排水片区为例,综合考虑海绵措施的径流削减效益与建设成本效益,基于多目标方法优化海绵措施布设方案,采用水文水动力耦合模型模拟地表... 为探究海绵措施对洪涝的治理效果,解析暴雨洪涝下海绵城市地表淹没要素的关联性,以山西省晋城市西河排水片区为例,综合考虑海绵措施的径流削减效益与建设成本效益,基于多目标方法优化海绵措施布设方案,采用水文水动力耦合模型模拟地表淹没特征,构建适用于不同场景的洪涝多特征多元联合概率分布。研究结果表明:海绵措施对径流的削减效果随降雨重现期的增大而逐渐减弱,当海绵措施建设成本为4.11亿元,降雨重现期为10、20、50、100 a时,径流削减率分别为0.34、0.33、0.31、0.30;同一降雨重现期下水深-流速的联合风险率随着水深和流速的增大呈现出明显的非线性下降趋势,水深为0.4 m,降雨重现期为10、20、50、100 a,对应流速分别小于0.36、0.39、0.46、0.49 m/s时的联合风险率大于0.8;水深-流速协同风险率与联合风险率相比整体较低,且高风险区域更加集中于低水深和低流速区域,水深为0.4 m时,水深-流速的协同风险率随流速变化的取值范围为0~0.34。 展开更多

关键词 城市洪涝 水文水动力耦合模型 海绵措施 NSGA-Ⅱ COPULA 晋城市

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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 水文水动力耦合模型 洪水淹没模拟 网格新安江模型 秦淮河流域

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城市内涝洪水数值模拟及三维场景构建研究 被引量：1

4

作者 唐楷文 徐刚 +1 位作者 吴浩 阮全胜 《水文》 北大核心 2025年第1期45-52,共8页

为了更好地评估城市内涝洪水灾害,探讨了基于水动力学模型的城市内涝洪水模拟方法及基于GIS技术的三维场景构建技术。通过将SWMM与OpenFOAM耦合,提出了一种城市洪涝数值模拟模型,用于定量模拟洪水过程,获得了城市内涝洪水在不同时间点... 为了更好地评估城市内涝洪水灾害,探讨了基于水动力学模型的城市内涝洪水模拟方法及基于GIS技术的三维场景构建技术。通过将SWMM与OpenFOAM耦合,提出了一种城市洪涝数值模拟模型,用于定量模拟洪水过程,获得了城市内涝洪水在不同时间点的流速、水深和流量网格数据。在城市地形和建筑实景模型方面,提出了一种三维洪水场景构建方法,弥补了传统二维场景模型仅具有单一水平面高程信息的不足。以随州市张家坂桥渠排水区为研究区,分析了不同重现期暴雨情况下的城市洪涝模拟效果。结果表明,经过实测降雨验证,模型在研究区域内表现出较高的精度;同时,三维洪水场景能够准确反映城市洪涝过程的状态,可为评估城市内涝洪水灾害及城市防洪排涝能力建设提供技术支持。 展开更多

关键词 城市洪涝 水动力学模型耦合 数值模拟 三维场景构建 城市洪涝灾害评估

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滁河流域防洪排涝一体化模型

5

作者 曾贤敏 范辉 +5 位作者 张非凡 陈钢 王船海 赵鹏轩 杨富宝 胡庆芳 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期28-37,88,共11页

基于分布式架构水循环模型,将流域划分为山丘区坡面、平原区坡面、山丘区河道、平原区河道、圩区、闸坝工程等水文特征单元,在山丘区构建新安江水文模型,平原区构建平原区水文模型、一维水动力学模型,圩区和闸坝工程分别构建圩区排涝模... 基于分布式架构水循环模型,将流域划分为山丘区坡面、平原区坡面、山丘区河道、平原区河道、圩区、闸坝工程等水文特征单元,在山丘区构建新安江水文模型,平原区构建平原区水文模型、一维水动力学模型,圩区和闸坝工程分别构建圩区排涝模型和工程调度模型,将所有模型耦合为能完整概化滁河流域各自然实体要素的防洪排涝一体化模型,并通过洪水年(2016年、2020年)山丘区与平原区典型站点洪水过程对模型的精度和可靠性进行了验证。结果表明:该模型能较好地再现2016年、2020年流域洪水过程,率定与验证结果均达到甲级精度。 展开更多

关键词 滁河流域 分布式架构模型 防洪排涝 精细化模拟 水文水动力耦合

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涉水工程影响下的寨岗河流域山洪灾害多情景模拟研究

6

作者 刘子霞 王红旗 +3 位作者 邹毅 柳杨 林波 刘荣华 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第5期15-31,共17页

【目的】山洪灾害是全球最为常见且破坏力极强的自然灾害之一,随着气候变化的持续加剧,山洪暴发的频率及强度显著增加,使得山洪灾害模拟研究在防灾减灾和风险评估等领域的重要性日益凸显。然而,单一的水文或水动力模型在山洪模拟时通常... 【目的】山洪灾害是全球最为常见且破坏力极强的自然灾害之一,随着气候变化的持续加剧,山洪暴发的频率及强度显著增加,使得山洪灾害模拟研究在防灾减灾和风险评估等领域的重要性日益凸显。然而,单一的水文或水动力模型在山洪模拟时通常存在局限,且常常忽略了山区涉水工程如桥梁、堰坝等对洪水演进的叠加影响,导致山洪的易发性及其潜在危害被低估。为提高寨岗河流域山洪灾害模拟的准确性及可靠性。【方法】通过构建水文水动力耦合模型(CNFF-IFMS)开展寨岗河流域山洪灾害模拟研究,运用耦合模型进一步量化分析防御河段上的三座桥梁(B1、B2、B3)及一座堰坝(W1)在多情景重现期(2 a、5 a、10 a、20 a、50 a及100 a)下的山洪响应机制,并开展了洪水风险分析与评估。【结果】结果显示:桥堰建成后,各重现期下的断面水位相较于无桥堰时均有所上升,加剧了漫堤风险,并诱发了回水效应。根据回水效应的强度,其顺序由强至弱依次为W1、B1、B3和B2;各重现期下的断面流速相较于无桥堰时均有所降低,但普遍加大了对工程周边二维区域的冲刷;各重现期下的淹没面积和区间水深范围相较于无桥堰时均有所增加,总淹没面积从2~100 a一遇洪水增加了4.732 km^(2),与无桥堰相比增加了0.046 km^(2)。【结论】结果表明:水文水动力耦合模型较好地反映了流域降雨径流响应及其在山区沟道中的洪水传播机制,实现了山区洪水在时间和空间上的动态演进。同时,桥堰等涉水工程的重要性不容忽视,在一定程度上放大了山洪灾害的影响后果,亟需将其纳入流域山洪模拟研究范畴以减小模拟结果的不确定性。研究成果可为寨岗河及其他类似山区流域的防灾减灾提供技术支撑与参考。 展开更多

关键词 山洪灾害 水文水动力耦合 涉水工程 洪水 风险评估 气候变化 降水 数值模拟

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CN-SWE2D模型构建及门头沟小流域暴雨山洪模拟研究

7

作者 吴婧 阚光远 +3 位作者 马建明 何胜男 杜龙刚 张煜萨 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期515-527,共13页

为了提升暴雨山洪数值模拟的精度与性能,本文将基于径流曲线数方法的水文产流计算模块(SCS-CN)与基于GPU加速的二维水动力汇流计算模块(SWE2D)相耦合,构建了水文水动力耦合模型(CN-SWE2D)。将CN-SWE2D模型应用于“23.7”特大洪水北京市... 为了提升暴雨山洪数值模拟的精度与性能,本文将基于径流曲线数方法的水文产流计算模块(SCS-CN)与基于GPU加速的二维水动力汇流计算模块(SWE2D)相耦合,构建了水文水动力耦合模型(CN-SWE2D)。将CN-SWE2D模型应用于“23.7”特大洪水北京市门头沟小流域暴雨山洪数值模拟,模拟结果显示,灾害淹没面积达1.31 km2,占流域面积的6.25%。洪泛区沿河岸分布,淹没水深大于2 m的严重淹没面积约为0.02 km2。本次洪灾径流系数0.69,出口流量峰值404 m3/s,超过50年一遇设计洪水标准。计算结果与观测数据的进一步比对表明,门头沟小流域遭遇了严重的洪水灾害。本文提出的CN-SWE2D模型实现了从降雨产流到洪水淹没的全过程高性能精细化数值模拟,模拟结果提供了丰富的水力要素信息,模拟结果不仅能够有效反映实际的洪水过程,还能为防洪减灾工作提供有力的技术支撑。 展开更多

关键词 “23.7”特大洪水 小流域暴雨山洪 SCS-CN 二维水动力学模型 GPU并行计算 水文水动力耦合模型

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考虑桥梁阻水影响的山洪灾害放大效应模拟研究

8

作者 陈鹏帅 刘荣华 +3 位作者 孙朝兴 刘子霞 刘潇 程东 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第6期38-50,共13页

【目的】山洪往往因洪水改道、泥沙淤积、流木堵塞桥孔等原因造成灾害放大,具有极大的不确定性。使用水文水动力模型可以定量评估桥梁在不同淤堵情景下对山洪灾害带来的放大效应的影响。【方法】以广东省清远市连南瑶族自治县的寨岗河为... 【目的】山洪往往因洪水改道、泥沙淤积、流木堵塞桥孔等原因造成灾害放大,具有极大的不确定性。使用水文水动力模型可以定量评估桥梁在不同淤堵情景下对山洪灾害带来的放大效应的影响。【方法】以广东省清远市连南瑶族自治县的寨岗河为例,采用中国山洪水文模型(CNFF-HMS),IFMS水动力模型,分别用11场和4场暴雨洪水资料对水文模型和水动力模型开展参数率定和结果验证。以2022年“6·21”典型洪水为例,计算桥梁无淤堵、部分淤堵和全淤堵工况下断面水位和淹没范围变化,并对桥梁阻水原因进行分析。【结果】结果表明:(1)桥梁淤堵会导致上游水位明显上涨,全淤堵工况比无淤堵工况水位上涨1.5 m;(2)桥梁淤堵会导致淹没范围明显增加,全淤堵工况比无淤堵工况淹没面积增大0.99 km^(2),为无淤堵工况的1.34倍;(3)桥梁淤堵会导致桥梁位置的过流能力减弱,全淤堵工况下过流面积仅为无淤堵工况的38.4%。【结论】桥梁淤堵对山洪灾害存在放大效应,桥梁淤堵越严重,桥梁过流能力越差,上游水位抬升越明显,导致洪水极易发生漫溢,洪水淹没范围增加。初步量化了灾害的放大效应,为山洪灾害风险早期识别和指导人员避险转移提供了更为科学精准的支撑。 展开更多

关键词 山洪灾害 定量评估 水文水动力模型 数值模拟 暴雨洪水 桥梁淤堵 过流能力

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基于熵权TOPSIS评价法的上海市应对太湖流域超标准洪水调度策略研究

9

作者 孔令婷 钱真 刘敏 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第3期55-61,共7页

为有效应对太湖流域超标准洪水,统筹流域行洪和区域除涝安全,构建了上海大陆片区域精细化河网泵闸调度水文水动力数学模型,经暴雨洪水多情景数值模拟,基于熵权TOPSIS评价法提出统筹超大城市洪涝安全的最优调度策略。研究结果表明:当太... 为有效应对太湖流域超标准洪水,统筹流域行洪和区域除涝安全,构建了上海大陆片区域精细化河网泵闸调度水文水动力数学模型,经暴雨洪水多情景数值模拟,基于熵权TOPSIS评价法提出统筹超大城市洪涝安全的最优调度策略。研究结果表明:当太湖流域超标准洪水与上海区域大暴雨及以下量级暴雨遭遇时,可实施有条件的流域分洪安全调度方案,达到洪涝统筹最优调度的目标方案。 展开更多

关键词 超标准洪水 区域暴雨 水文水动力模型 洪涝统筹 TOPSIS 上海市 太湖流域

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山区县域洪水预测研究--以阳朔县为例 被引量：1

10

作者 程香菊 章宇达 +2 位作者 田甜 蒋乐欣 袁梦 《水文》 CSCD 北大核心 2024年第4期52-61,共10页

山区县域的洪水灾害是我国防洪减灾体系中的薄弱环节。为提升洪水预测的准确性,以桂林阳朔县为例,基于HEC-HMS和InfoWorksICM模拟平台,构建田家河流域的水文水动力模型。利用2017—2022年间多场洪水数据对模型进行率定和验证。在此基础... 山区县域的洪水灾害是我国防洪减灾体系中的薄弱环节。为提升洪水预测的准确性,以桂林阳朔县为例,基于HEC-HMS和InfoWorksICM模拟平台,构建田家河流域的水文水动力模型。利用2017—2022年间多场洪水数据对模型进行率定和验证。在此基础上,根据田家河与漓江的洪峰遭遇,预测12种不同洪水重现期组合的情景工况,并对每种情景下的淹没耕地面积、村庄数量、旧城区淹没面积以及新城区淹没面积进行统计和分析。研究结果表明:(1)遇龙河沿岸受灾情况受其上游暴雨洪水的影响,田家河流域洪水重现期TTJH=50a时,淹没耕地面积将超过8.15km2,沿途受影响村庄超过27个;(2)旧城区主要受漓江过境洪水的影响,漓江洪水重现期TLJ=20a时,漓江水位漫堤行洪,西街将处于1~2m的水深之中;(3)新城区对田家河流域及漓江洪水都表现出较高的敏感性,当洪水等级超过TTJH=10a且TLJ=20a或者TTJH=20a且TLJ=10a时,新城区将会遭遇较严重的洪灾。研究结果可为山区县域洪水预测提供参考。 展开更多

关键词 山区县域 洪水预测 水文水动力模型 HEC-HMS模型 InfoWorksICM模型

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基于SWMM与LISFLOOD-FP耦合模型的城市街区内涝模拟研究 被引量：14

11

作者 卢兴超 徐宗学 +3 位作者 李永坤 胡小红 唐清竹 宋鹏越 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期98-105,124,共9页

为了评估高度城市化建设背景下暴雨侵袭时城市街区内涝灾害的演变过程,以北京市海淀区清河流域某典型排水分区为研究对象,构建了基于SWMM与LISFLOOD-FP模型的水文水动力耦合模型。选择P20210712、P20210718和P202108233场实测降雨率定... 为了评估高度城市化建设背景下暴雨侵袭时城市街区内涝灾害的演变过程,以北京市海淀区清河流域某典型排水分区为研究对象,构建了基于SWMM与LISFLOOD-FP模型的水文水动力耦合模型。选择P20210712、P20210718和P202108233场实测降雨率定和验证模型参数,并应用于P20210703实测降雨的预测,同时选取降雨重现期分别为10、20、30、50 a的长历时(24 h)设计降雨情景进行内涝模拟分析。结果表明:3场实测降雨条件下模型的纳什效率系数分别为0.76、0.68、0.71,模型参数设置合理;P20210703实测降雨条件下,模型模拟所得淹没范围、淹没水深与实际观测情况较为吻合,耦合模型精度较高;4种不同降雨重现期的长历时设计降雨情景下,溢流节点数和溢流总量均随降雨重现期的增大而增加,淹没深度大于1.00 m的淹没面积从降雨重现期为10 a的0.024 km^(2),增大到降雨重现期为50 a的0.345 km^(2),主要集中在上地下凹桥区、安宁庄西路、安宁庄中街、安宁庄路等位置,与观测情况吻合较好。 展开更多

关键词 城市暴雨 内涝模型 水文水动力耦合模型 溢流总量 淹没深度

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汉北河流域强人类活动影响下的暴雨洪水模拟方法

12

作者 黄曼丽 吴凤燕 +5 位作者 翁朝晖 丁俊芝 马婉丽 黄雍 徐静 李海建 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第7期72-78,93,共8页

为了研究人类活动影响下丘陵到平原区流域洪水模拟的关键问题,包括流域内降雨空间分布不均、丘陵平原产汇流差异大、下垫面受水利工程建设和调度影响等复杂边界条件,并提出相应的解决办法和模型,以汉北河为例,将大流域划分为11个单元,... 为了研究人类活动影响下丘陵到平原区流域洪水模拟的关键问题,包括流域内降雨空间分布不均、丘陵平原产汇流差异大、下垫面受水利工程建设和调度影响等复杂边界条件,并提出相应的解决办法和模型,以汉北河为例,将大流域划分为11个单元,通过分析场次暴雨在各单元的空间分布解决降雨空间不均的问题;各单元根据各自下垫面条件进行API水文模型参数的率定,解决了丘陵平原产汇流差异大的问题,提高了模型参数与实际情况的贴合度。在模型中,将河流改道、水库、蓄滞洪区、水闸、泵站建设和调度、土地利用等人类活动对汇流的影响纳入物理模型和产汇流模拟中,以便构建符合实际调度的下垫面产汇流体系。模拟计算的洪峰的纳什系数NSE均在0.85以上,模拟结果表明洪峰流量、水位及峰现时间与实测值吻合良好。 展开更多

关键词 暴雨洪水模拟 水文水动力嵌套耦合模型 汉北河流域 人类活动影响

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鄱阳湖水利枢纽工程对鄱阳湖水文水动力影响的模拟 被引量：30

13

作者 赖格英 王鹏 +3 位作者 黄小兰 熊家庆 刘影 曾峰海 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期128-140,共13页

水流情势变化是河湖生态系统演变最主要的驱动力,拟建的鄱阳湖水利枢纽工程对鄱阳湖水文水动力会产生何种影响是一个值得深入研究的问题.本研究基于EFDC模型构建了鄱阳湖水动力的二维模型,并按照规划中的鄱阳湖水利枢纽工程调度方案,通... 水流情势变化是河湖生态系统演变最主要的驱动力,拟建的鄱阳湖水利枢纽工程对鄱阳湖水文水动力会产生何种影响是一个值得深入研究的问题.本研究基于EFDC模型构建了鄱阳湖水动力的二维模型,并按照规划中的鄱阳湖水利枢纽工程调度方案,通过丰平枯典型年份的情景模拟,探讨了鄱阳湖水利枢纽工程运行调度方案对湖泊水文水动力的可能影响.模拟结果表明:不同情景年型鄱阳湖水利枢纽工程低枯水位生态调节期(12月1日至3月底4月初)中11 m控制水位对该时期湖泊平均水位的抬升程度明显,2010年(丰水年)11 m控制水位对枯水期湖泊平均水位的最大抬升为2.59 m,2000年(平水年)枯水期湖泊的平均水位最大抬升为2.68 m,而2004年(枯水年)枯水期湖泊的平均水位最大抬升为4.35 m.枯水期水位的抬升,使不同年型不同湖区的枯水期平均流速、最大流速和最小流速都有不同程度的减小,其中以入江河道为最,2000年和2010年枯水期平均流速降幅在44%以上,2004年(枯水年)枯水期的平均降速范围在50%以上,而对两大保护区的影响则较小.对流场格局的影响方面,主要表现在有枢纽时由于低枯水期的11 m水位控制,棠荫以北尤其是入江河道的流场与无枢纽时的流场表现出明显的不同;棠荫以南的湖区,当赣江中支和赣江南支的来水较大时,在棠荫附近及松门山以南的湖区会呈现出较大的水面.同时由于枯水期的水位抬升和流速减小,水利枢纽工程对湖泊换水周期的作用明显,不同年型的换水周期都受到不同程度的影响,2004年枢纽控水过程使控水期间的平均换水周期增加了5.6 d,影响程度达26.1%;模型模拟结果可以揭示在目前调度方案下,水利枢纽工程对鄱阳湖水文水动力的影响程度,为进一步定量分析鄱阳湖水利枢纽工程对湖泊水质和生态系统演化及其可能造成的影响提供必要的基础支撑. 展开更多

关键词 鄱阳湖 水利枢纽工程 EFDC模型 水文水动力 数值模拟

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流域水文、水动力、水质模型联合应用研究进展 被引量：22

14

作者 张婷 徐彬鑫 +2 位作者 康爱卿 郑彦辰 李建柱 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2021年第3期11-19,共9页

流域水文、水动力、水质模型联合应用可以实现水资源从源头运动到不同水体的全过程模拟,对水资源开发利用与综合管理决策具有重要的意义。为深入了解流域耦合模型的发展与演变过程,总结了水文、水动力与水质3类模型的结构与特点,探讨了... 流域水文、水动力、水质模型联合应用可以实现水资源从源头运动到不同水体的全过程模拟,对水资源开发利用与综合管理决策具有重要的意义。为深入了解流域耦合模型的发展与演变过程,总结了水文、水动力与水质3类模型的结构与特点,探讨了各类模型在耦合应用中的作用,综合评价了单向传输耦合、双向传输耦合与接口传输耦合各自的优势与不足,并对耦合模型中的时空匹配问题进行了讨论。指出目前耦合模型中存在着结构松散和参数率定、应用标准不明确等问题,未来耦合模型将成为解决流域智能管理与决策问题的重要手段。 展开更多

关键词 水文模型 水动力模型 水质模型 耦合方式 尺度匹配

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浮式垂直轴风机的动力学建模、仿真与实验研究 被引量：12

15

作者 刘利琴 郭颖 +1 位作者 赵海祥 唐友刚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期299-307,共9页

考虑气动力和水动力的耦合研究浮式垂直轴风机系统的运动响应,将固定式垂直轴风机的气动载荷计算方法进一步推广到海上浮式垂直轴风机的气动载荷计算.考虑阻尼力、波浪力、风载荷、系泊力等,建立了浮式垂直轴风机系统的纵荡-垂荡-纵摇... 考虑气动力和水动力的耦合研究浮式垂直轴风机系统的运动响应,将固定式垂直轴风机的气动载荷计算方法进一步推广到海上浮式垂直轴风机的气动载荷计算.考虑阻尼力、波浪力、风载荷、系泊力等,建立了浮式垂直轴风机系统的纵荡-垂荡-纵摇运动方程.考虑动态失速和浮式基础运动,基于双致动盘多流管理论,推导了风机叶片气动载荷计算公式,编制了数值计算程序.以Sandia 17 m风机为例,验证了气动载荷计算程序的正确性.最后进行了模型实验,其中模型的风机为Φ型达里厄垂直轴风机,支撑基础为桁架式Spar型浮式基础,将模型实验结果与数值计算结果进行了对比,验证了耦合计算程序.结果表明,数值计算得到的风机系统的垂荡、纵摇运动的RAO(幅值响应算子)曲线与模型实验结果吻合较好,验证了耦合程序的正确性.然而,由于数值计算与模型实验在运动自由度、阻尼、风载荷等方面存在差别,数值计算结果与模型实验结果仍有一定的差异. 展开更多

关键词 浮式垂直轴风机 气动力--水动力耦合 数值模拟 模型实验

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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：17

16

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 一维水动力学模型 水文水动力学耦合模型 洪水预报

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平原河网地区设计暴雨下的洪水计算——以苏州地区为例 被引量：3

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作者 焦创 季益柱 +2 位作者 胡孜军 王玲玲 唐洪武 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2015年第1期17-20,25,共5页

对苏州市河网进行了概化,采用Arc GIS的"欧氏分配"等工具进行了集水域和子流域的划分,以MIKE11软件为平台,建立了苏州河网的NAM水文模型和一维水动力模型,率定了水文和水动力参数,实现了水文水动力模型的耦合。计算研究区域20... 对苏州市河网进行了概化,采用Arc GIS的"欧氏分配"等工具进行了集水域和子流域的划分,以MIKE11软件为平台,建立了苏州河网的NAM水文模型和一维水动力模型,率定了水文和水动力参数,实现了水文水动力模型的耦合。计算研究区域200年一遇频率下的设计暴雨量,并推求暴雨过程分配。在此基础上,设置闸站工程的运行方式,对苏州地区200年一遇设计暴雨条件下的洪水演进过程进行模拟预测,并重点分析苏州城市中心区的防洪安全裕度。计算结果表明,在200年一遇设计暴雨条件下,苏州地区闸站工程运行方式设置及其调度原则满足城市中心区的防洪要求。 展开更多

关键词 设计暴雨 平原河网 水动力模型 水文模型 数值模拟 苏州地区

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潍河下游地区海咸水入侵动态三维数值模拟分析 被引量：9

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作者 陈鸿汉 王新民 +1 位作者 张永祥 任仲宇 《地学前缘》 EI CAS CSCD 2000年第B08期297-304,共8页

文中以潍河下游的莱洲湾南岸地区为研究区 ,阐述了海咸水分布规律。针对海咸水运移过程中的水动力学特征和化学动力学特征 ,推导了水动力化学动力耦合的盐分运移对流弥散方程 ,水动力过程考虑了浓度变化对水流运动的影响 ,化学动力学过... 文中以潍河下游的莱洲湾南岸地区为研究区 ,阐述了海咸水分布规律。针对海咸水运移过程中的水动力学特征和化学动力学特征 ,推导了水动力化学动力耦合的盐分运移对流弥散方程 ,水动力过程考虑了浓度变化对水流运动的影响 ,化学动力学过程考虑了含水介质表面吸附 (解吸 )作用对盐分运移的影响。采用改进的非线性特征有限元法 ,求解高浓度溶质运移三维模型。计算结果表明 ,该模型更真实地刻画了海咸水入侵系统。通过对海咸水入侵规律进行模拟 ,指出海咸水入侵的根本原因是过量开采地下淡水资源 ,要防止海咸水入侵 ,必须科学开采地下淡水资源。 展开更多

关键词 海咸水入侵 水动力 化学动力 耦合 三维数据模拟

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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

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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 水动力学模型 耦合计算 非恒定流

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限矩型液力偶合器气-液两相环流特性仿真预测 被引量：7

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作者 卢秀泉 马文星 +2 位作者 李雪松 吴岳诗 许文 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期27-34,F0003,F0004,共10页

限矩型液力偶合器始终工作在部分充液状态下,工作腔内部的工作液体做复杂的气-液两相螺旋环流运动。在不同的载荷工况下,工作液体气-液两相的具体分布形式和环流形态很大程度上决定了偶合器的限矩特性。为了掌握限矩型偶合器内部的气-... 限矩型液力偶合器始终工作在部分充液状态下,工作腔内部的工作液体做复杂的气-液两相螺旋环流运动。在不同的载荷工况下,工作液体气-液两相的具体分布形式和环流形态很大程度上决定了偶合器的限矩特性。为了掌握限矩型偶合器内部的气-液两相环流特性,该文以YOXD200偶合器为分析模型,在建立全流道模型的基础上,应用滑移网格瞬态算法,两相流模型采用流体体积法VOF(volume of fluid)模型,对3种典型充液率下的环流形态进行CFD数值模拟分析。数值模拟结果很好地预测了在不同充液率下,随载荷的增加,内部气-液两相流体由小环流向大环流运动的转化过程。该文为实现限矩型液力偶合器转矩跌落工况点的预测及过载能力的估算提供了数值计算的方法和依据。 展开更多

关键词 数值模拟 预测 模型 限矩型液力偶合器 气-液两相流 环流特性 流体体积法

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