水动力模型

摘要： 以山东临沂某河流流域的主城区段为研究区域,通过分析流域水质时空变化以及流域调水现状,采用数值方法进行模拟,降低了复杂河网水量水质模拟的难度。结合河道水位、断面、流量、水质监测数据等基础数据,通过采用MIKEll软件,对背景流域的河网,建立了与其相适应的基于水量水质的联合调度模型。并利用建立好的模型分析了不同水闸调度方案下,河网水质分布情况,为生态调水提供工程调度理论基础。

摘要： 为准确地模拟流域洪水传播和淹没情况,基于自适应网格技术,以有限体积法为离散格式构建数值模型。模型以二维浅水方程为控制方程,采用HLL格式近似黎曼解计算界面通量,采用WAF格式对计算的通量进行加权修正,保证时间和空间上的二阶精度,并使其满足TVD条件,减小数值振荡。底坡源项采用水深差分重构,摩阻源项采用半隐式格式,保证数值计算的和谐性和稳定性。自适应网格形式为四叉树网格,在水位梯度较大的区域进行网格细化。算例验证表明:自适应网格技术可以自动识别参数梯度较大的区域以及干湿边界,自行调整网格尺寸,准确模拟水流传播的动态变化,可应用于实际的洪水模拟。

摘要： 城市以及河流洪涝灾害频发使得人们愈加重视洪水流动的过程,以此应对极端暴雨情况下水流的演变与流动过程。基于此现象,本研究以水动力理论为基础总结与分析水动力理论在洪水流动过程与数值解析之间的关系。即如何精确地在大尺度范围内解析多尺度水深下的演进。通过水动力模型模拟原理来阐述洪涝过程中数值模拟的应对方法与水动力模型的局限与不足。

摘要： 坝堤溃决形成的洪水,流量大、传播速度快,其破坏性极大。本文建立了坝堤瞬间溃决与河道洪水波演进耦合的数学模型,并以泉河流域红岩一级水电站为对象,研究分析了红岩一级发生溃坝事故后的溃口洪水过程及其洪水波演进过程,预测溃决后对下游河道造成的洪水影响。结果显示,2号断面流量和红岩一级的出库流量在同一时刻达到峰值,红岩一级出库流量峰值为17,817 m3/s,2号断面的峰值流量为15,281 m3/s;经过28分钟,洪峰到达大峡水库,洪峰流量为10,190 m3/s。该模型可以较好地预测溃坝过程及下游河道洪水波演进过程,模型计算速度较快,满足应急过程中的洪水演进计算快速、高效、实时的要求。

摘要： 文章采用最新测量得到的库容曲线,对笋岗滞洪区现状调度方案进行复核,基于水量平衡原理对滞洪区进行调洪计算;优化笋岗滞洪区调度方案,并采用MIKE 11水动力模型复核下游河道行洪能力;分析布吉河河口水位与笋岗闸下泄流量的关系,对滞洪区及其下游河道进行联合防洪调度。结果表明:基于现状调度方案,遭遇50年一遇设计洪水时笋岗滞洪区已处于防洪不安全工况;优化调度方案可使笋岗滞洪区自身及布吉河下游段达到100年一遇防洪标准;在此基础上实施联合防洪调度,能更好兼顾滞洪区及下游河道的防洪安全。研究成果具有实用性,为保障布吉河流域的防洪安全提供支撑。

摘要： 合流制管网溢流(combined sewer overflows,CSOs)是造成我国城镇地表水环境污染的重要原因。文中以广州市东山湖及其相关排水管网为研究对象,通过构建东山湖水动力、水质模型,模拟分析现状条件下CSOs对东山湖水质的影响,以及DN3000支隧建成后对东山湖水质的改善效果。结果表明,DN3000支隧对东山湖CSOs污染防治起到明显作用,该工程建成后,可以保证在典型暴雨时期,东山湖全水域内COD_(Cr)、TN、TP均可满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ类标准。

摘要： 为探究黄河水库下游洪水演进水力要素规律,以水力学方法为基础,构建了一、二维耦合的水动力数值模型,对不同重现期设计洪水过程演进过程进行模拟,并提取关键断面水力要素值,分析其变化规律。结果显示,通过模型验证和模拟结果合理性分析发现,所用模型适用于黄河水库下游洪水演进过程;基于一、二维耦合水动力模型对不同洪水重现期条件下黄河水库下游洪水水力要素进行模拟,随着洪水重现期的增大,淹没水深及面积逐渐增加,沿程漫溢点增多。通过对不同重现期洪水条件下沿程关键断面水力要素的提取及模拟结果分析表明,在各重现期洪水条件下,最低及最高水位沿程呈现线性规律,且随着洪水重现期的增加,沿程最高及最低水位均呈现增加的趋势,如在10年一遇洪水重现期条件下,黄河水库下游4 km断面处最高、低水位分别为255.43、252.84 m;当洪水重现期增加至50年一遇时,该断面处最高、最低水位增至256.89、253.34 m。根据最大水深最短时间范围信息绘制危险区包络图,结合GIS空间分析技术,划定了避洪转移路线和安置区,可为研究水库下游洪水影响规律及洪水风险区的防洪避险决策方案提供支撑。

摘要： 为评估西安小寨老城区海绵城市改造效果,采用耦合管网模块的二维城市雨洪模型对不同降雨重现期下小寨老城区海绵改造前后的内涝积水情况进行模拟。通过对比模拟不同降雨重现期下建设前后的积水分布、积水水量和积水面积,发现不同重现期下的内涝情况在海绵改造后均有所改善,小寨老城区海绵改造对老城区内涝缓解作用明显。

摘要： 水下桥墩检测机器人定点悬停检测作业时,姿态受外界强流扰动作用明显,对控制器的控制性能提出挑战。为增强机器人检测作业的稳定性和抗流性能,提出水动力模型补偿的自抗扰控制方法。首先,采用水动力仿真技术获取机器人迎流阻力与迎流角之间的机理关系;然后将其作为已知扰动补偿至自抗扰控制器中,利用观测器对内外扰动估计和补偿;最终实现了对强流作业环境中机器人的稳定控制功能。Matlab的Simulink仿真环境中的仿真结果表明:水动力模型补偿的自抗扰控制器相比传统PID和常规自抗扰控制器,由于利用已知信息对观测器补偿使状态观测器的估计负担变小,控制器的控制精度更高、响应速度更快、超调量更小且抗扰动性能更强,更适合应用在外部扰动较强但扰动可观测的复杂环境中。

摘要： 基于高精度水动力模型与机器学习技术,运用极限随机树(ERT)及KNN算法,构建了高分辨率山洪灾害快速预报模型。利用确定系数、平均绝对误差和均方根误差3种指标评估模型的整体可靠性,同时,截取流域出口断面流量验证模型的预报性能。结果表明:所建模型预报结果与水动力模型模拟结果淹没范围基本一致,流域淹没范围平均相对误差低于5%,模型整体稳定可靠;流域出口断面流量平均相对误差低于10%,断面平均水深、流速平均相对误差低于5%,模型预报性能良好;模型可在10s内完成最大淹没情况计算并输出淹没范围图,能为紧急决策提供足够的前置时间,协助决策者更好地采取应对措施。

摘要： 考虑到山丘区小水库地形地貌差异大,洪水特性复杂,加之基础设施薄弱、小水库预报精度差,危害性大,因此有必要研究小水库的洪水预报,为防汛决策提供支撑.本文以南宁市的水燕水库为研究对象,首先在收集处理降雨数据、土地利用数据、土壤类型数据的基础上,运用径流曲线法计算净雨;其次,结合SMS软件剖分的网格,运用二维水动力模型模拟水库的流量过程;最后结合水位库容曲线,采用贝塞尔插值方法,预报水库的水位上涨过程.经验证,水动力模型能很好地模拟地表径流的演进过程,能为小水库的洪水预报提供一种新的思路.

摘要： 针对缺乏海上油气田平台温排水入海的海洋环境影响数值模拟相关研究成果的现状,本研究以南海北部海域外海深水区某典型海洋油气田平台做为研究对象,基于MIKE3软件建立三维水动力及温盐数值模型,对温排水进入海域后的温度场分布进行模拟预测.采用研究对象所在海域3个潮流潮位站的实测结果对水动力模型进行验证,验证结果显示建立的水动力模型适合研究海区.同时,参考2018年针对某浮式储油生产装置(FPSO)温排水排放现场的温度场监测结果,对模型的扩散系数进行率定,率定结果显示扩散系数数值取1时,模型的计算结果与实测结果吻合相对较好.在此基础上对本次所选研究对象温排水的水下排放进行了数值模拟计算,计算结果显示排放口周围海水最大温升约为0.65°C,温排水影响范围基本在排放口周围30m之内,在垂向上其影响主要在排放点之上,即15m水深以上的水层.

摘要： 利用MIKE21模型在莱州湾建立潮流二维数学模型,对某海上风电工程建设前后流场变化进行了数值模拟,经检验,潮位与潮流计算值与实测值相差不大,本次所建立的水动力模型能够较好地反映工程区域的实际情况,桩基附近的海流平均流速呈减小的趋势,工程区域内流场变化较小,靠近桩基部分的海流平均流速减小幅度较大,工程区外附近海域几乎不受影响.工程的建设基本不影响莱州湾水动力环境.

摘要： 河道疏浚作为一种拓宽河道、增加库容、连通水系的工程措施,在水环境治理工程中发挥了重要作用.使用数值模拟的手段对河道疏浚的水动力改善效果进行模拟,可以定量解析流速和河网连通性对河道疏浚的响应,为科学地制定疏浚方案、评价疏浚效果提供参考.本文以青浦区新通波塘以东河网为例,通过构建一维水动力模型,计算了现状河网与规划河网的河槽容积,模拟了在现状河网和规划河网两种工况下河道的流速分布和水体更新情况.结果表明:河道疏浚后河槽容积更大,规划河网的河槽容积比现状河网多约45％～55％;靠近排水口门的河道流速比远离排水口门的平均大0.03m/s,现状河网的流速高于规划河网;现状河网在徐泾镇以北地区水体更新效果较差,规划河网在徐泾镇东部地区水体更新效果较差.华新镇河道疏浚后,可有效改善从新谊河引水的条件.

摘要： 基于长江中下游最新河道实测资料,构建了宜昌至大通的一维水动力模型.根据长江流域暴雨洪水特性,选取3种不同洪水类型,分析了三峡水库调度对长江中下游洪水情势的影响.结果表明:三峡工程的运行发挥了巨大的防洪作用,大大减轻了荆江河段和长江中下游的防洪压力.三峡水库对干流各站年最大洪峰流量有一定的削减作用,在上游型大洪水年,宜昌站洪峰削减率在23.4％～30.9％;在中游型大洪水年,宜昌站洪峰削减率在19.2％～31.8％,螺山站的削减率在9.0％～14.1％;在一般洪水年份,三峡对下游各站的洪峰削减率低于大水年份,宜昌站削峰率在1.9％～23.3％;在不同典型洪水年,各站的时段洪量也有一定程度的削减,宜昌站30d洪量削减率在1.8％～19.7％.

摘要： 分析安康市地形特征和洪水特性,采用MIKE FLOOD耦合模型,实现一维河网和二维计算区域的无缝连接.其中,采用MIKE11建立一维水动力模型,模拟河道洪水演进,在Dambreak Structure中设置溃口发展过程参数用于计算溃口流量过程,对比堤顶高程与河道水位,进行漫堤流量计算;采用MIKE21建立二维水动力模型并模拟洪泛区洪水演进.计算完成后,分析计算合理性,提取模型计算的淹没范围、最大水深分布、最大流速分布、洪水到达时间、淹没历时等洪水要素信息,编制溃(漫)堤洪水风险图.

摘要： 资料与方法.我国中小河流众多,暴雨洪涝灾害频繁,从暴雨致灾机理出发,以面向实时气象防灾减灾为思路,开展中小河流域暴雨洪涝灾害风险区划技术研究意义重大.本文以易暴发流域洪水及山洪地质灾害的东津河流域为研究区域,所用资料主要有东津河流域内的气象资料、水文资料、地理信息资料、社会经济统计资料以及历史灾情资料等,水文模型为TOPMODEL,水动力模型为FloodArea.

摘要： 本文通过耦合水文和水动力模型的方式提出了一个新的城市洪水模拟工具.耦合模型克1服了单独建模的弊端,比如水动力模型通常会带来较高的计算成本,而水文模型对下垫面水流流动过程的描述有时缺乏一定的物理基础.一个流域在模拟之前被划分为水文区和水力区,然后将耦合模型的水文子模型和水动力子模型在各自的分区上应用并交互,完成模拟.本文中耦合模型被应用于英格兰Morpeth市,来模拟一场2008年发生在该市的洪水事件.经计算发现,数值模拟的结果与事后现场调查测量的结果十分接近.当与单纯使用二维水动力模型来模拟整个城市区域相比,耦合模型在满足模拟精度的情况下,节省了大约30％的计算时间.结果表明,耦合模型可以作为一个高效的计算工具用于城市规划和洪水风险管理.

摘要： 为探讨三峡库区干支流水库调度对香溪河库湾支流垂线平均流速的影响,构建了香溪河回水区平面二维水动力学数学模型,考虑三峡水库起调水位、水位变化方式、水位变化幅度、调度持续时间以及香溪河古洞口水库下泄流量等水库调度参数,设计了不同计算工况下回水区上部、中部和下部垂线平均流速的变化情况.结果表明:三峡水库单独调度时,香溪河库湾垂线平均流速变化不显著,而香溪河上游古洞口水库增加下泄流量对库湾垂线平均流速影响较显著.

摘要： 为探讨三峡库区干支流水库调度对香溪河库湾支流垂线平均流速的影响,构建了香溪河回水区平面二维水动力学数学模型,考虑三峡水库起调水位、水位变化方式、水位变化幅度、调度持续时间以及香溪河古洞口水库下泄流量等水库调度参数,设计了不同计算工况下回水区上部、中部和下部垂线平均流速的变化情况.结果表明:三峡水库单独调度时,香溪河库湾垂线平均流速变化不显著,而香溪河上游古洞口水库增加下泄流量对库湾垂线平均流速影响较显著.

摘要： 本发明公开的一种基于水动力降阶模型的水翼稳定性预测方法，属于船舶工业和流体机械技术领域。本发明通过信号训练、参数辨识及状态变换、双线性变换建立连续状态空间水动力降阶模型，计算其矩阵特征值并结合流场稳定性判据判断流场的稳定性；通过对参考水翼进行三维建模、有限元分析和Theodorsen理论计算，得到考虑水的附加质量效应的质量矩阵、刚度矩阵和结构运动方程，建立连续状态空间参数化结构降阶模型；耦合水动力降阶模型与参数化结构降阶模型建立参数化水弹性流固耦合降阶模型，结合参数化水弹性流固耦合降阶模型矩阵特征值和水弹性流固耦合系统稳定性判据，提高水翼稳定性预测精度和效率。本发明能够分析水弹性流固耦合系统失稳边界随质量比的变化规律，解决水翼优化应用等相关工程技术问题。

摘要： 本发明公开了一种一维水动力模型和二维水动力模型耦合方法及系统。所述耦合方法包括：获取一维水动力模型流向二维水动力模型的一维已知粒子分布量以及一维已知粒子流动速度；获取所述二维水动力模型流向所述一维水动力模型的二维已知粒子分布量以及二维已知粒子流动速度；根据上述已知量确定所述一维水动力模型的最后一排网格的一维单宽流量以及二维水动力模型第一排网格的二维单宽流量的平均值；采用格子玻尔兹曼数值法，确定一维未知粒子分布量以及二维未知粒子分布量。采用本发明所提供的耦合方法及系统能够提高不同维度的水动力模型的耦合效率。

摘要： 本发明提出了一种基于矩形网格的分布式水文模型和二维水动力模型的单向耦合方法，包括以下步骤：步骤1，获取分布式水文模型计算所得的小时尺度净雨量栅格数据；步骤2，采用插值法将小时尺度栅格数据转化为与二维水动力模型时间步长一致的秒尺度栅格数据；步骤3，降尺度后的栅格数据即可作为驱动条件，输入二维水动力模型中质量守恒方程的源项进行水动力计算。本发明方法中基于栅格尺度建立从分布式水文模型到二维水动力模型的单向耦合，保证了水循环过程的连贯性，解决了传统方法中由空间尺度不统一带来的质量不守恒问题。本发明方法还具有计算过程简单、好操作、易推广等优势。

摘要： 本发明提出了一种集总式水文模型和二维水动力模型的耦合方法，包括：步骤1，数据处理：获取并处理集总式水文模型和二维水动力模型所需基础数据，其中水动力模型的计算网格、土地利用栅格数据均采用与高程数据DEM栅格数据相一致的网格；步骤2，构建水文模型及计算：基于基础数据构建集总式水文模型；步骤3，耦合方法：采用降尺度方法使所得的径流过程与水动力模型的时空尺度保持一致；步骤4，水动力模型构建及计算：将降尺度后的径流栅格数据读入水动力模型进行计算，可得到洪水特征值的空间分布。本发明对数据要求相对较低，可应用于少/无资料地区；耦合部分计算简单，减少了数值计算中的误差和不确定性。

摘要： 本发明涉及水动力模型地形数据处理领域，尤其涉及一种一维水动力模型断面数据转换为二维水动力模型地形数据的方法及装置。对一维水动力模型河网矢量线重采样、实测断面数据沿河段方向进行线性加密、获取水动力模型河网空间及属性数据、获取该河段的名称及构成河段线段的顶点坐标集合，获取该河段所有加密后的断面及对应桩号的数据集合、根据断面桩号及所处河段线段的顶点坐标集合，计算出该桩号位置的x、y坐标，分别提取断面中泓线左侧、右侧起点距及高程数据，按左右侧垂直河段方向计算起点距对应的x、y坐标、最终形成x、y、高程格式的断面地形数据。本发明的有益效果在于解决了现有技术中基于断面测量数据或已建立的一维水动力模型转换为二维水动力模型时低效及失真的问题。

摘要： 本发明涉及一种一维水动力模型和二维水动力模型的耦合方法及系统，包括构建一维水动力模型；一维水动力模型包括一维河网水流数学模型；构建二维水动力模型模拟地表二维浅水流动；根据一维水动力模型和二维水动力模型，针对多种河流断面形态进行对应的一二维水动力模型耦合方式。本发明采用一维与二维耦合的水动力学模型，可以充分考虑城镇建筑物及树木等植物对洪水传播的影响，根据河道一维流动，湖泊二维流动特性，将不同尺度、不同维度的水动力学模型进行耦合，开展不同洪水频率下的洪水影响程度与范围模拟和预测。实现城市水情形势可感知，结合上游传感仪器采集水位信息，结合闸坝调度达到削减下泄洪峰流量，实现洪水资源化的目标。

摘要： 本发明公开了一种一维水动力模型和二维水动力模型耦合方法及系统。所述耦合方法包括：获取一维水动力模型流向二维水动力模型的一维已知粒子分布量以及一维已知粒子流动速度；获取所述二维水动力模型流向所述一维水动力模型的二维已知粒子分布量以及二维已知粒子流动速度；根据上述已知量确定所述一维水动力模型的最后一排网格的一维单宽流量以及二维水动力模型第一排网格的二维单宽流量的平均值；采用格子玻尔兹曼数值法，确定一维未知粒子分布量以及二维未知粒子分布量。采用本发明所提供的耦合方法及系统能够提高不同维度的水动力模型的耦合效率。

摘要： 本发明涉及一种基于一维水动力模型的空腹拱桥壅水智能分析方法。本发明的目的是提供一种基于一维水动力模型的空腹拱桥壅水智能分析方法，以准确、科学地确定空腹拱桥主孔及拱桥桥洞在不同洪水流量下的过流能力。本发明的技术方案是：S1、确定模拟区域；S2、将模拟区域数据化；S3、根据数据化的模拟区域，得到模拟区域的一维水动力模型，其中空腹拱桥的概化采用若干涵洞加堰的形式；S4、通过历史洪水数据对含空腹拱桥概化水工建筑物的一维水动力模型进行验证及参数修正；S5、根据设计的不同入流条件，通过经验证及参数修正的一维水动力模型得到相应的各影响对象附近的洪水位。本发明适用于防洪工程、涉水建筑物防洪影响评价领域。

摘要： 本发明公开了一种基于管网水动力模型与数据驱动模型的管网运行态势分析方法包括以下步骤：步骤S1：构建管网水动力模型和数据驱动模型；步骤S2：多次评估模型精确度，调整模型参数以调整模型精度；步骤S3：进行管网运行态势模拟和预测分析；步骤S4：以管网水动力模型的模拟结果作为数据驱动模型输入，用来预测全部态势指标的结果，以此实现对管网态势运行态势的全面感知和预测；针对现有技术方案的不足，本发明提出的基于管网水动力模型和数据驱动模型的管网运行态势分析方法，将管网水动力模型能全面模拟分析管网运行态势的优点及数据驱动模型能实时预测的优点相结合，优势互补，实现了对管网运行态势的实时全面感知以及预测分析。

摘要： 本实用新型公开了一种用于控制动力平衡的多级水动力模型火箭装置，包括模型火箭本体，模型火箭本体包括至少两个发射舱，发射舱上设置有平衡仓装置；平衡仓装置包括多通阀，多通阀上连接有导气管，导气管的个数与发射舱的个数对应相等；本装置各个发射舱之间由于导气管和多通的联通作用，使各个在平行位置上的发射舱内气压始终保持一致，进而使整个水动力模型火箭发射舱内气压平衡，这就保证了当某个发射舱内气压过大或过小而和其它发射舱内气压水压水动力不平衡的对于水动力模型火箭发射不利的因素，从而实现了在多瓶之间的水动力平衡的目的。这一点也就解决了目前多级水动力模型火箭因各个级之间水动力不平衡而发射偏离预定方向的问题。