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伶仃洋茅洲河口滩槽演变水沙模拟及治导线优化

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水科学进展 2019年第6期30卷 770-780页

作者：陆永军莫思平王志力季荣耀顾继一南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室

为适应伶仃洋茅洲河口治理开发条件,以保证行洪顺畅为泄洪纳潮的首要原则,同时顺应水沙运动和河势发展规律,对河口进行治导线比选和优化。该河口治导线方案分单、双通道,两类通道不同扩宽率下设计有围填、围填加开挖2种方案,开展水动力... 详细信息

为适应伶仃洋茅洲河口治理开发条件,以保证行洪顺畅为泄洪纳潮的首要原则,同时顺应水沙运动和河势发展规律,对河口进行治导线比选和优化。该河口治导线方案分单、双通道,两类通道不同扩宽率下设计有围填、围填加开挖2种方案,开展水动力泥沙数学模拟计算和物理模型试验。结果表明:河口治导线各方案对伶仃洋涨、落潮流速的影响范围主要集中在交椅湾及其附近海域;方案实施后,周边海区冲淤变化较小,未对河势造成不利影响;根据对水动力、河口泄洪、河势稳定影响的综合分析,单双通道相比较而言,对洪水位、纳潮量、高低潮位、流速、河床冲淤的影响规律具有较好的一致性,相同扩宽率下各方案的影响程度均在同量级。

关键词：滩槽演变泄洪纳潮治导线水沙模拟单双通道伶仃洋

基于SWAT模型的汾河上游水沙模拟及影响因素分析

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基于SWAT模型的汾河上游水沙模拟及影响因素分析

作者：常柯太原理工大学

学位级别：硕士

黄土高原因其特殊的地貌环境,造成了黄河流域严重的水土流失、水资源短缺等问题,严重制约相关地区社会经济的发展。汾河是黄河流域在山西省境内的第一大河流,其水沙变化规律受到学者们的广泛关注。汾河上游受到山西省的保护力度较大,范... 详细信息

黄土高原因其特殊的地貌环境,造成了黄河流域严重的水土流失、水资源短缺等问题,严重制约相关地区社会经济的发展。汾河是黄河流域在山西省境内的第一大河流,其水沙变化规律受到学者们的广泛关注。汾河上游受到山西省的保护力度较大,范围内水库等大型工程设施较少,但因其一贯有较为严重的水土流失,所以建设了较多的水保工程,比如淤地坝、梯田、植树造林等。另外全球气候变化是不可忽略的大趋势,对水沙的影响较大。本文基于汾河上游的相关水文站的长系列实测水沙资料,并结合山西省近几年的水土保持政策,运用数学统计分析的方法计算汾河上游的水沙变化规律,分析研究区的气候变化和人类活动情况,结合分布式水文模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,构建汾河上游的水沙模型,通过情景模拟的技术剥离汾河上游的不同影响因素的影响程度,对汾河上游的水沙管理和利用提供参考。主要的研究结论如下:(1)利用多种趋势检验和突变检验的方法,对汾河上游的静乐及上静游站的水沙资料,以及汾河水库站的径流资料进行统计分析。结果表明:上静游、汾河水库站流量呈下降趋势,而静乐站呈不显著上升趋势;静乐和上静游站的月输沙率呈显著下降状态;上静游和汾河水库站径流系列均在1983年发生突变,静乐站径流突变发生在2007年;静乐和上静游的泥沙的突变时间一致,均在1997年。三个水文站年内的来水来沙最大值均发生在8月。(2)利用DEM、土壤数据库、土地利用数据库和气象数据库,基于SWAT模型建立汾河上游的水沙模拟模型。利用SWAT-CUP对水沙模型进行参数敏感性分析和分步率定。采用R,NSE和Re三个指标评价模型模拟精度,结果表明,径流的模拟结果较好,率定期R>0.75,NSE>0.75,Re均在±15%的范围内,验证期R>0.70,NSE>0.70,Re均在±20%的范围内;泥沙模拟结果较径流略差,率定期R>0.85,NSE>0.50,Re均在±35%的范围内,验证期R>0.65,NSE>0.60,Re均在±35%的范围内。综合来看,总体模拟结果可以满足汾河上游的水沙模拟。根据淤地坝特点,以建立水库和塘坝的方式在模型中加入淤地坝,并对加入淤地坝的模型重新率定,精度可以达到要求范围。(3)基于SWAT模型开展差异化情景重构模拟,深入开展水沙影响要素的归因分析。根据水沙过程统计分析的结果和已有的实测水文序列资料,选定1981-1990年为基准期,2008-2017年为综合影响期,并以此建立不同的模拟情景,剥离气候条件和不同的人类活动形式对综合影响期的汾河上游水沙的影响。结果表明,气候变化使径流和泥沙的变化方向相同,不同站点的水沙皆有增大的趋势;不同的人类活动对水沙的影响方向存在差别:与1980年的土地利用相比,2020年的土地利用分布使汾河上游的泥沙减小,同时使静乐和汾河水库的径流减小,但上静游的径流增大;淤地坝的建设有明显的减水减沙的效果,且对于泥沙的减少程度大于径流;其他人类活动使汾河上游的径流和泥沙均呈增加趋势。人类活动对研究区水沙的影响大于气候变化。

关键词：汾河上游水沙模拟 SWAT模型归因分析

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新鹤海湾的演变特征及水沙模拟分析

海洋工程 2019年第1期37卷 64-74页

作者：孙志林龚玉萌许丹向文罡罗居元胡余发浙江大学港口海岸与近海工程研究所浙江杭州310058

为准确把握新鹤海湾的演变特征和水动力条件,采用现场观测和GIS技术对其地形变化、冲淤分布和冲淤量进行探讨,并利用数值模拟分析波浪、潮流和泥沙共同作用对海湾演变的影响。结果表明:海湾演变对连续台风的响应不同,表现为先冲后淤,其... 详细信息

为准确把握新鹤海湾的演变特征和水动力条件,采用现场观测和GIS技术对其地形变化、冲淤分布和冲淤量进行探讨,并利用数值模拟分析波浪、潮流和泥沙共同作用对海湾演变的影响。结果表明:海湾演变对连续台风的响应不同,表现为先冲后淤,其中苏拉作用下的冲刷量为台风过境后全年的2倍左右;受东南季风的影响,春夏冲淤幅度较大,海湾冲淤分布为南冲北淤,波高分布不均与涨潮流入湾时的向北偏转是其主要原因;波流共同作用下的底床切应力约为潮流单独作用时的10倍,波浪是导致海湾冲刷的主要因素,常浪下底床切应力小于临界冲刷应力,泥沙不易起动,因此海湾冲刷主要是由极端天气时的大浪所导致的。

关键词：演变特征水沙模拟波浪潮流底床切应力新鹤海湾

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流域虚拟仿真中水沙模拟时空过程三维可视化

水科学进展 2011年第2期22卷 249-257页

作者：冶运涛蒋云钟梁犁丽中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038

将计算机图形学领域的粒子系统引入数字流域研究,研发了基于通用网格的水沙模拟时空过程三维可视化系统。该系统建立数据结构描述粒子信息和计算或者虚拟网格单元信息传递关系;采用网格控制粒子随机生成;提出局部搜索定位方法来快速确... 详细信息

将计算机图形学领域的粒子系统引入数字流域研究,研发了基于通用网格的水沙模拟时空过程三维可视化系统。该系统建立数据结构描述粒子信息和计算或者虚拟网格单元信息传递关系;采用网格控制粒子随机生成;提出局部搜索定位方法来快速确定粒子位置;通过反距离加权平方插值提取水流信息;利用自适应龙格-库塔方法实现粒子的动态变化;设计了附有更多水流属性的水体粒子;研究了流场变化过程中粒子分布不均的问题。将上述方法应用于三峡与葛洲坝间河道水流的动态可视化模拟,验证了该系统的有效性和实用性。

关键词：数字流域水沙模拟动态可视化非结构网格虚拟仿真

拉萨河流域水沙过程模拟及对植被覆盖和气候变化的响应

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水文 2023年第6期43卷 91-96页

作者：王兆来谷黄河王晓燕代斌张瀚文付晓雷余钟波河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 上海勘测设计研究院有限公司上海200335 扬州大学水利科学与工程学院江苏扬州225009

针对青藏高原日趋严重的水土流失现象,以位于青藏高原中南部的拉萨河流域为研究区域,通过搭建流域月尺度SWAT模型,探究植被覆盖和气候变化对流域水沙演变的影响。主要结论如下:(1)SWAT模型适用于拉萨河流域水沙模拟。(2)1991-2010年植... 详细信息

针对青藏高原日趋严重的水土流失现象,以位于青藏高原中南部的拉萨河流域为研究区域,通过搭建流域月尺度SWAT模型,探究植被覆盖和气候变化对流域水沙演变的影响。主要结论如下:(1)SWAT模型适用于拉萨河流域水沙模拟。(2)1991-2010年植被覆盖整体上呈退化趋势,植被覆盖变化对年径流变化的影响较弱,而流域输沙量对植被覆盖变化的敏感程度较显著,尤其在极端恶劣植被覆盖情景下,流域年均输沙量增加约70.15%。(3)气温升高2℃时,降水变化率每增加10%,年径流和年输沙量变化率则分别增加16.01%和28.70%。不同气候变化情景下,输沙量和径流的变化趋势并非总是完全一致。

关键词： SWAT模型拉萨河流域水沙模拟植被覆盖类型气候变化

塔里木河流域乌斯满河段平面二维水沙数值模拟

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水电能源科学 2015年第10期33卷 72-75,96页

作者：李园园牧振伟徐乐贾亚非新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 美国密西西比大学国家水科学及工程计算中心美国牛津38655

由于新疆塔里木河流域乌斯满河段每年汛期泥沙含量及洪水流量均不相同,因此原型观测既耗时又耗力,针对该河段的泥沙特点,基于CCHE2D河流泥沙模型,对乌斯满河段汛期泥沙冲淤和河床变形问题进行二维数值模拟,首先在为期92d的汛期下对乌斯... 详细信息

由于新疆塔里木河流域乌斯满河段每年汛期泥沙含量及洪水流量均不相同,因此原型观测既耗时又耗力,针对该河段的泥沙特点,基于CCHE2D河流泥沙模型,对乌斯满河段汛期泥沙冲淤和河床变形问题进行二维数值模拟,首先在为期92d的汛期下对乌斯满河段泥沙形态进行数值模拟,提取W2断面泥沙形态计算结果与原型观测结果做比较从而率定泥沙参数;然后在后续28d的汛期,采用该模型对同河段进行数值模拟,得到W2和W5典型断面的水流水位、纵向水面线水位、河床泥沙淤积形态结果并与实测结果进行对比分析。结果表明,该模型计算的水流水位和河床冲淤形态与原型观测资料吻合较好,由此提取河床形变结果,通过模拟计算汛期河床冲淤深度及位置,可为该河段日后建立拦河枢纽工程及河道整治提供参考依据。

关键词： CCHE2D 乌斯满河段水沙模拟模型验证

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鄱阳湖流域水沙变化及出湖水沙模拟研究

人民长江 2024年第3期55卷 97-104页

作者：香天元孙思瑞王超吴绍飞长江水利委员会水文局湖北武汉430010 长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局湖北武汉430010 南昌工程学院江西南昌330099

自20世纪50年代以来,鄱阳湖流域气候发生显著变化,人类活动日益频繁,降水、产流能力和产沙能力都发生了明显变化。基于鄱阳湖流域“五河”入湖控制站以及湖口水文站数据,运用Mann-Kendall检验法和双累积曲线法确定了年输沙量突变时间点... 详细信息

自20世纪50年代以来,鄱阳湖流域气候发生显著变化,人类活动日益频繁,降水、产流能力和产沙能力都发生了明显变化。基于鄱阳湖流域“五河”入湖控制站以及湖口水文站数据,运用Mann-Kendall检验法和双累积曲线法确定了年输沙量突变时间点,再利用累积量斜率变化分析法量化降水、产流能力和产沙能力对鄱阳湖入湖沙量的影响;在此基础上,提出了变分模态分解、LSTM神经网络和完全逐步抽样技术等多方法耦合的水沙模拟模型及其评价方法,并建立了研究区域鄱阳湖湖口站水沙模拟模型。研究结果表明:不论是“五河”入湖沙量变化,还是湖区泥沙淤积量变化,以降水变化为代表的气候变化因素对其影响较小,主要影响还是来自人类活动因素;但在具体的变化规律上却存在差异,人类活动对入湖沙量的贡献率呈上升趋势,但对同期鄱阳湖湖区淤积沙量的影响贡献率则呈现先降后升的趋势。水沙模拟分析表明,湖口站出湖月径流量、出湖月输沙量的模拟过程与实测过程较为吻合,取得了较高模拟精度,湖口、星子站水位对模拟精度的提升贡献较小。

关键词：水沙变化水沙模拟归因分析鄱阳湖

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长江重庆河段平面二维非恒定水沙数值模拟

水力发电学报 2005年第1期24卷 47-52页

作者：彭杨张红武张羽华北电力大学北京102206 清华大学水沙科学教育部重点实验室北京100084

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件 ,考虑悬移质和推移质运动 ,采用有限元方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型 ,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及引入符合重庆... 详细信息

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件 ,考虑悬移质和推移质运动 ,采用有限元方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型 ,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及引入符合重庆河段水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式 ,对现有三峡库区数学模型进行了改进 ,并利用重庆河段正态模型试验和原型观测资料对模型进行了验证。结果表明 ,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好。

关键词：河流泥沙工程重庆河段平面二维水沙模拟模型验证

基于水沙数值模拟的某水库典型洪水过程冲淤特性研究

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华北水利水电大学学报（自然科学版） 2016年第5期37卷 46-50页

作者：刘富强张晓雷毛羽陈浩韩力球河南天池抽水蓄能有限公司河南南阳473000 华北水利水电大学河南郑州450045

汛期洪水过程中的水沙运动规律及河床变形调整特点,对抽水蓄能电站下库库区防淤及电站安全运行十分重要。利用一维水沙数值模拟技术,开展了某抽水蓄能电站下库典型洪水过程的河床变形研究。介绍了MIKE11水动力模块的计算原理与泥沙输移... 详细信息

汛期洪水过程中的水沙运动规律及河床变形调整特点,对抽水蓄能电站下库库区防淤及电站安全运行十分重要。利用一维水沙数值模拟技术,开展了某抽水蓄能电站下库典型洪水过程的河床变形研究。介绍了MIKE11水动力模块的计算原理与泥沙输移模块的处理方法,构建了库区模型。根据电站对库水位周期性调节的要求,进行了模型参数调试与验证。利用所建模型进行了20年一遇洪水过程的水沙数值模拟,给出了洪水中水力要素的变化、河床的冲淤发展及淤积的沿程分布。结果表明：库区上游有冲有淤,泥沙淤积重心在拦河坝上游600-1 500 m的范围内;库区泥沙淤积总量约为18.6万t,排沙比约为11%。同时,研究表明可以通过优化电站运行方式提高水库的排沙比。

关键词：下水库水沙模拟淤积分布洪水过程排沙比