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2003年  第14卷  第2期

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河网海湾水动力联网数学模型
诸裕良, 严以新, 李瑞杰, 郑金海
2003, 14(2): 131-135.
摘要:
在一维显式、二维隐式水动力联网数学模型的基础上,建立了一种一维、二维全隐河网海湾水动力联网数学模型。该一维河网模型采用Preissmann四点隐式格式,用节点水位控制法进行数值计算,二维海湾模型采用改进型双向隐式(DSI)法进行数值求解。在河口一维、二维连接处,水力因子通过接口断面法传递,无需重叠一个一维河段来传递水力因子,避免了口门处二维网格需取较小尺度的问题。模型在珠江三角洲河网及横门、洪奇沥口门海域做了检验,验证结果表明,建立的河网海湾水动力联网数学模型是可行的,可以用于河网、河口治理工程的数值研究。
振荡流底层悬沙运动的数值研究
蒋昌波, 白玉川, 赵子丹, 张红武
2003, 14(2): 136-142.
摘要:
建立了平底振荡流底层立面二维水沙数值模型,利用Smagrionsky(SGS)格子涡模型封闭二维Navier Storkes方程水流运动方程组,控制方程采用SMAC法求解。该模型能较精确地模拟振荡流底层水流流动特性,以及含沙量沿垂线分布和随相位变化的情况,且与水槽实验的实测资料基本吻合。
泥沙起动判别标准探讨
何文社, 方铎, 曹叔尤, 杨具瑞, 刘兴年
2003, 14(2): 143-146.
摘要:
分析了现有起动标准的不足之处。在制定起动标准时,不但要考虑水流条件,还必须考虑泥沙颗粒在床面的相对位置。对同一粒径的泥沙颗粒,其起动条件不是一个常量,而是位于一个区间,它随颗粒在床面的相对暴露度而变化。根据力学原理,推导了泥沙颗粒起动时的临界无量纲切应力公式,并对其系数取值进行了理论计算。计算结果表明,对同一粒径、在同一起动状态下,泥沙颗粒的起动临界条件并非一个常量。并从理论上分析得到了临界值的范围,对个别及少量起动,其无量纲临界切应力为0.021~0.042及0.041~0.062。
不同来源区洪水对黄河下游流量-含沙量关系的影响
石伟, 王光谦, 邵学军
2003, 14(2): 147-151.
摘要:
根据1950-1960年及1974-1985年实测洪峰水沙资料,分析了不同来源区洪水对黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站流量 含沙量关系的影响,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以上作为中游粗沙来源区洪水,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以下作为细沙来源区或少沙区洪水。这样,黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站平均流量 平均含沙量关系可分为以增加平均含沙量为主和以增加平均流量为主的两个区。同时,河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河的洪水,大大增加了黄河下游平均来沙系数和平均含沙量,并导致全下游河段的必然淤积。
赤道太平洋次表层海水温度异常的信号通道
陈锦年, 宋贵霆, 褚健婷, 许兰英
2003, 14(2): 152-157.
摘要:
应用热带太平洋上层XBT温度资料,分析探讨了西太平洋暖池区次表层海温冷暖异常信号的变化规律,揭示了影响西太平洋暖池区次表层海温冷变异常的信号通道。分析表明,西太平洋暖池区的次表层海温异常变冷与太平洋北赤道流的海温冷异常信号西传有重要关系。北赤道流的海温异常冷(暖)信号是沿温跃层由赤道中东太平洋潜沉向西太平洋暖池区传播,与西太平洋次表层海温异常(冷)暖信号向赤道中东太平洋传播构成了热带海洋信号的气旋式"环流通道"。在这一"环流通道"中,北赤道流的海温异常信号西传是导致西太平洋暖池区及西太平洋次表层海温异常的重要机制,是影响厄尔尼诺(ElNino)和拉尼娜(LaNina)事件发生的关键。
用径向基函数神经网络模型预报感潮河段洪水位
黄国如, 胡和平, 田富强
2003, 14(2): 158-162.
摘要:
径向基函数神经网络方法是一类比较优越的前向式多层神经网络,将其应用于感潮河段的洪水位预报。利用K 均值算法和最小二乘法来确定径向基函数神经网络的参数,并给出了具体计算方法。由于该方法比传统的BP算法有较快的收敛速度,使其具有较大的应用价值。基于感潮河段的具体特点,构建了具有若干个时段预见期的径向基函数神经网络模型。该模型应用于沂河的水位预报,结果表明,该模型运算快速、简便,预报精度较高。
敏感型人工神经网络及其在水文预报中的应用
覃光华, 丁晶, 李眉眉, 倪长健
2003, 14(2): 163-166.
摘要:
为充分挖掘资料信息、加快收敛速度,采用一种具有敏感功能的神经网络预报模型。该模型在构造时序样本时引入遗忘因子和期望因子,以体现对前期资料的遗忘和近期预测的期望。在权值调整过程中采用指数型能量函数,以加快网络的学习收敛速度。应用实例证明:该方法可以提高当前的预测精度,并避免网络学习过程中的振荡现象。
实时洪水预报综合修正方法初探
瞿思敏, 包为民
2003, 14(2): 167-171.
摘要:
利用误差的相似性扩大实时修正信息量,结合神经网络异联想记忆技术,提出了综合实时修正方法。并在七里街流域用11场洪水分别采用自回归(AR)模型和综合修正方法进行实时修正。分析结果表明,采用综合修正方法既能获得比AR模型更好的精度,又不损失洪水预报的预见期。进一步对闽江的6个支流流域近50场洪水进行综合修正方法实时修正检验,都获得了较好的结果。
有限供水条件下水库和田间配水整合优化调度
周祖昊, 袁宏源, 崔远来, 罗强
2003, 14(2): 172-177.
摘要:
针对多水源多作物灌区,研究有限供水条件下灌区优化配水问题。模型中既考虑水库优化调度,又考虑田间优化配水。模型思路:根据灌区水土资源分布状况,将全灌区划分为多个子区,每个子区种植有若干种作物。如果把每个子区每种作物所在的田块看作一个土壤水库,则可采用水库群调度的方法研究这类灌区优化配水问题,文中采用的是优化控制方法。为了证明模型的正确性,同时建立了3个模型。模型1:既不考虑水库优化调度又不考虑田间优化配水;模型2:只考虑水库优化调度;模型3:只考虑田间优化配水。实例计算表明,整合调度模型能产生较多的效益(特别在干旱年份),优化控制方法计算性能良好。
灌区水资源实时优化调配决策软件研制
徐建新, 白雪梅, 沈晋, 邱林
2003, 14(2): 178-183.
摘要:
针对北方水资源短缺的特点,在一定农作物种植比例条件下,将有限水资源分配给各种作物,进行非充分灌溉,使有效水资源发挥最大效益。并以模拟技术为手段,以控制作物不同生育期土壤最低含水率为方法,结合降水的随机性,进行灌区优化配水过程设计及可实施自修正的灌溉决策软件研制。
长江江苏段区域供水水源地水质可达性研究
逄勇, 赵棣华, 姚琪, 丁训静, 冉廷兵
2003, 14(2): 184-188.
摘要:
采用平面水流、水质有限体积法及黎曼近似解模型,在无结构网格上对偏微分方程进行有限体积法的积分分离散,模型具备有限单元法及有限体积法两者的优点。采用同步遥感、水量、水质实测资料对模型进行了率定验证,在对长江水源地、沿江污染源调查以及岸线稳定段分析结果基础上,进行污染源概化以及确定主要研究江段。在对概化的污染源计算出在设计条件下的污染带分布图,并计算出污染带长、宽随排污量变化曲线;在上述研究基础上,分析出长江各水源地及岸线稳定段的水质变化状况。对长江江苏段各主要排污口的污染带进行了计算,并对长江江苏段区域供水水源地的水质可达性进行了研究。
太湖流域污染负荷模型研究
丁训静, 姚琪, 阮晓红
2003, 14(2): 189-192.
摘要:
在大量参数试验和调查的基础上,通过研究太湖流域各种点源和非点源污染负荷的排放去向、产生量和处理系数,建立了太湖流域污染负荷模型。该模型的计算结果为太湖流域水质模型的模拟提供了污染源的各种污染负荷完整的输入资料,不再需要繁杂地整理和准备太湖流域水质模型必须输入的各种污染负荷数据。可以通过图形直观地显示太湖流域各种污染源的污染物产生量和处理量,使整个流域上难以直接量测的各种污染负荷得到量化。
城市暴雨积水过程的模拟
徐向阳, 刘俊, 郝庆庆, 丁国川
2003, 14(2): 193-196.
摘要:
在对城市排水系统产汇流特性分析的基础上,采用水文学与水力学相结合途径,建立了城市地面积水数学模型。模型能够可靠地模拟暴雨造成的城市地面积水的量级、面积、深度和历时,并借助GIS的功能动态地演示地面积水的涨消过程,为制定城市防汛减灾对策和措施提供水情及涝情信息。
城市江堤外移工程对防洪影响研究
陆永军, 郝嘉凌, 李浩麟
2003, 14(2): 197-202.
摘要:
以浙江省温州市瓯江江堤外移工程为例,应用二维潮流数学模型研究了堤线外移的不同工程方案对城市防洪的影响。该模型能够模拟瓯江与楠溪江交汇引起的复杂水流运动,以及多岛屿对水流流场的影响。验证计算表明,计算的潮位及18条垂线流速及断面流量过程与实测值吻合较好,误差均小于10%。因堤线外移的部分大多位于河道岸线的凹囊,适当外移可使河道岸线更趋平顺。100年一遇洪水时,瓯江大桥至鱼旗山堤线外移曲线方案1与直线方案2分别使屿头山-梅岙河段最高潮位壅高0.03~0.04m及0.04~0.08m。多年平均流量450m3/s时,方案2使塔山至鱼旗山断面垂线平均流速增加6%~22%,工程段以外河段流速变化较小;方案1缩窄的河宽和拦截过水面积明显小于方案2,相应引起流速变化也较小。
洪泛区湿地生态环境功能及管理对策
翟金良, 邓伟, 何岩
2003, 14(2): 203-208.
摘要:
洪泛区湿地是一种重要的湿地类型,是水陆自然景观的重要组成部分,为流域中水陆相互作用的交错带,具有独特的生态环境功能。对洪泛区湿地的生态环境功能进行了科学表述,针对我国洪泛区湿地目前面临的主要生态环境问题提出了合理的管理对策。
南水北调中线工程地下水库的基本特征与调控管理
余强, 赵云章, 苗晋祥, 张国建
2003, 14(2): 209-212.
摘要:
根据南水北调河南受水区的地下水资源分布和开发利用现状,划分了3类5型15处地下调蓄水库的有利地段,初步计算了规划库容、最佳调控水量,提出了地下水调蓄水库水源调控及管理措施。
218P0测深法寻找基岩地下水实用研究
李惠恩, 桑运秀, 侯士德, 王景荣, 王东锋
2003, 14(2): 213-217.
摘要:
阐明了一种新的找水方法——218P0测深法。对其操作过程和根据实测曲线识别含水层、确定含水层数、分析富水性,以及计算含水层底板埋深的方法作了分析,并对有关机理作了初步探讨。
罗索夫斯基弯道环流公式的统一
宋志尧
2003, 14(2): 218-221.
摘要:
在弯道环流理论和工程应用研究中,罗索夫斯基公式具有重要意义,但对于光滑和粗糙床面,该公式分别用两个式子来表示,通用性不强,且卡门常数取值0 5也显得不合理。对此进行了分析,并针对公式推导中存在的问题,采用底床不可滑动条件,对公式重新进行了推导,得到了统一的弯道环流流速垂线分布公式,同时得到了统一的水面横比降表达式。通过对光滑和粗糙床面条件下弯道环流实验资料的验证,并和原罗索夫斯基公式及修正式比较,结果表明得到的公式不仅与实际值最为符合,而且适合不同粗糙度的床面,是计算弯道环流流速垂线分布的通用公式。
下平板滑移对后台阶流的影响
何勇, 黄社华, 张晓元
2003, 14(2): 222-227.
摘要:
采用混合有限分析解法对后台阶流在下平板滑移作用下的流动状况进行了数值模拟,并在与典型后台阶流进行比较的基础上分析了下平板滑移对流动结构所产生的影响。计算结果表明,这种情况下的后台阶流动涡漩结构更为复杂,流动区域内生成三个漩涡,两个小漩涡位于下部漩涡区,其长度主要随着下平板滑移速度的增大而减小;一个大漩涡位于上部漩涡区,其长度随着下平板滑移速度和雷诺数的增大而增大,但雷诺数的影响更为显著。
水力自动恒定水位溢流堰的研究
张劲松, 石自堂, 刘利珍, 赵荣安
2003, 14(2): 228-230.
摘要:
介绍了一种水力自动溢流堰及其恒定水位的工作原理,并通过实验验证了其工作性能的可靠性。该装置恒定水位精度高,完全可以替代目前实验室等应用的稳定水位设施,不仅可以节省占地面积和流量调节时间,而且大大提高了实验模拟精度,具有较大的实用价值。
弯型截止阀流场的PIV显示和数值模拟
袁新明, 贺治国, 陈华, 毛根海
2003, 14(2): 231-235.
摘要:
为了解弯型进口截止阀的流场特性,用粒子成像流速仪(PIV)对弯型截止阀对称面模型进行了流场显示;此外,采用了RNGk ε紊流模型和贴体坐标对弯型进口和斜进口截止阀对称面流场进行了模拟。通过用粒子成像流速仪流场显示技术和数值计算,揭示了弯型进口和斜进口截止阀流场特性,数值计算的流态与实验结果也较为吻合。计算结果显示斜进口截止阀流态好于弯型进口截止阀的流态。
水力传导度空间变异性的分形模拟研究进展
黄冠华, ZHAN Hong-bin, 叶自桐
2003, 14(2): 236-241.
摘要:
水力传导度是描述孔隙介质物理特性的重要参数,水力传导度的空间变异性直接影响到水分与溶质在介质中的运移状况。由于基于随机理论的方法难于描述具有多重变异尺度的水力传导度的空间变异性,使得基于分形理论的方法得到了较快发展和应用。详细介绍并评述了分形理论和方法的基本特征及研究进展,水力传导度的空间变异分形与弥散尺度效应的关系及其对溶质运移的影响。
低渗透岩体饱和渗流研究进展
王慧明, 王恩志, 韩小妹, 李扬
2003, 14(2): 242-248.
摘要:
低渗透介质中的水流会影响水文地质系统和地球化学系统的演化,影响石油和矿藏的形成。低渗透介质在废弃物的处置和填埋、工程安全以及环境变化方面都是非常重要的。长期以来,人们在分析中一直以达西定律为基础,却没有在符合实际的低压力梯度下对其进行验证。由于低渗透介质中的水文地质条件的复杂性以及在测量水头和孔隙流体取样上的难度,分析比较困难。通过对低渗透介质饱和渗流研究的回顾,就非达西流、多因素作用下的耦合渗流以及渗透和超滤现象进行了讨论,对影响和阻碍低渗透渗流研究的因素进行探讨,并就开展进一步研究提出了相应的建议。
水资源(环境)承载力的研究进展
龙腾锐, 姜文超
2003, 14(2): 249-253.
摘要:
概述了水资源(环境)承载力的概念、特征、量化评价方法及其总体研究的进展。强调了系统研究水资源(环境)承载力的重要现实意义。指出了当前研究中的不足,以及有待进一步研究的问题。
评《中国暴雨》
刘国纬
2003, 14(2): 254-254.
摘要:
由王家祁教授撰写的《中国暴雨》(中国水利水电出版社,2002年12月)终于出版了。这是继陶诗言先生撰写的《中国之暴雨》(科学出版社,1980年)出版以来,关于中国暴雨研究的又一本重要著作,《中国之暴雨》侧重阐述中国暴雨的物理成因,而《中国暴雨》则侧重于中国暴雨量的统计规律,因此我乐意称她们为姐妹篇。《中国暴雨》以地理学、气候学、水利工程学为理论基础,将大气水和地表水紧密联系进行研究,重点探讨了降落在中国地面上暴雨量各因素的地理分布、地理环境对这些因素的影响及各因素之间的内在联系,紧密结合水利水电等土建工程对设计洪水计算的需求,形成了中国地理学、中国气候学和水利工程学的一个组成部分。