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随机游动法在环状河网计算中的应用研究

系统工程理论与实践 2016年第8期36卷 2169-2176页

作者：王家彪雷晓辉廖卫红王浩中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

环状河网求解不同于树状河网,在采用三级解法进行环状河网非恒定流计算时常面临求解大型矩阵的难题.针对这一问题,从水流质点游动角度出发,研究将随机游动方法应用于环状河网水位计算,实现随机游动方法与三级解法相结合.在三级解法得到... 详细信息

环状河网求解不同于树状河网,在采用三级解法进行环状河网非恒定流计算时常面临求解大型矩阵的难题.针对这一问题,从水流质点游动角度出发,研究将随机游动方法应用于环状河网水位计算,实现随机游动方法与三级解法相结合.在三级解法得到节点水位方程组基础上,给出节点水位的随机显式求解新方法,然后采用追赶法完成整个河网水位流量计算.与常规三级解法相比,该方法求解原理简单,避免了大型矩阵的直接求解.将新方法建立模型运用于西江下游河网计算,结果表明,该方法较常规方法在简化运算的同时提高了计算效率,并且与常规三级解法具有同样的精度.模型计算结果也量化了各节点水位之间的相对联系情况.

关键词：环状河网节点水位计算随机游动转移概率计算效率

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环状河网堰闸过流追赶系数计算方法研究

水动力学研究与进展（A辑） 2015年第5期30卷 571-579页

作者：刘芹方国华孙洪滨吴学文陈策河海大学水利水电学院南京210098 江苏省灌溉总渠管理处江苏淮安223200

环状河网地区常建有堰闸等人工控制性水工建筑物,其水位–流量关系为非线性,该文采用泰勒法和替代法两种方法,在对堰闸过流能力公式进行线性化处理的基础上,通过修正堰闸河道追赶系数完成河道水流模拟,并对两种方法开展分析比较。实例... 详细信息

环状河网地区常建有堰闸等人工控制性水工建筑物,其水位–流量关系为非线性,该文采用泰勒法和替代法两种方法,在对堰闸过流能力公式进行线性化处理的基础上,通过修正堰闸河道追赶系数完成河道水流模拟,并对两种方法开展分析比较。实例研究表明:两种处理方法均可以很好地模拟环状河网中堰闸过流情况,可用于河网地区控制性工程的数值模拟。综合考虑处理公式的复杂程度以及模拟结果的精度,替代法的处理方式更简便,计算公式更简洁,程序化更容易,在河网模型中可优先采用。

关键词：环状河网堰闸泰勒法替代法追赶系数

HSY算法在环状河网动态环境容量估算中的应用

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系统工程理论与实践 2006年第5期26卷 117-121,134页

作者：徐一剑曾思育张天柱清华大学环境科学与工程系北京100084

环状河网水环境容量带有明显的复杂性、动态性与不确定性,探讨环状河网动态水环境容量的估算方法,无论在学术上还是现实上都具有重要意义.在温瑞塘河综合整治规划编制过程中,笔者在不确定性分析框架下开发了动态环状河网水质模型,用基于... 详细信息

环状河网水环境容量带有明显的复杂性、动态性与不确定性,探讨环状河网动态水环境容量的估算方法,无论在学术上还是现实上都具有重要意义.在温瑞塘河综合整治规划编制过程中,笔者在不确定性分析框架下开发了动态环状河网水质模型,用基于HSY算法的自动试错法估算了鹿城河网的水环境容量,从而为决策提供了科学依据.相对于最优化分析法,本方法简便灵活,在求得水环境容量的同时,也产生了污染源削减方案.再作少量调整,可以与经济因素相关联.

关键词：环状河网水质模型环境容量 HSY算法 Monte Carlo模拟

基于不确定性分析框架的动态环状河网水质模型——以温州市温瑞塘河为例

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水科学进展 2005年第4期16卷 574-580页

作者：徐一剑曾思育张天柱清华大学环境科学与工程系系统分析研究所北京100084

以温州市温瑞塘河为背景,基于不确定性分析的框架,开发了动态环状河网水质模型。用HSY(Hornberger,SpearandYoung)算法作水质参数的不确定性分析,求得模型参数的空间分布,从而提高模型使用的可靠性、降低决策的风险度。模型由水量子模... 详细信息

以温州市温瑞塘河为背景,基于不确定性分析的框架,开发了动态环状河网水质模型。用HSY(Hornberger,SpearandYoung)算法作水质参数的不确定性分析,求得模型参数的空间分布,从而提高模型使用的可靠性、降低决策的风险度。模型由水量子模型及水质子模型两部分组成:水量子模型采用圣维南方程并用四级解法求解;水质子模型采用CSTR(ContinuouslyStirredTankReactor)模型的机理,并结合环状河网特征作了修正,由于只需解常微分方程,因而避免了矩阵求解,显著提高了计算效率,使得用HSY算法进行不确定性分析成为可能。模型选取温州市温瑞塘河流域的鹿城区河网进行了首次应用,用HSY算法率定水质参数并讨论了参数的不确定性。对参数率定结果进行验证,结果比较理想。最后简要讨论了参数不确定性传递。

关键词：环状河网水质模型不确定性分析 HSY算法温瑞塘河

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基于未确知信息的环状河网水质数学模型研究

水科学进展 2007年第6期18卷 871-878页

作者：汪守东沈永明姜恒志大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116023

以圣维南方程组、对流扩散方程以及未确知信息理论为基础,建立了环状河网一维水动力与未确知水质数学模型。采用Preissman四点隐格式法对圣维南方程组进行离散和采用显式差分对对流扩散方程进行离散,对河网水动力与水质分别进行了合理... 详细信息

以圣维南方程组、对流扩散方程以及未确知信息理论为基础,建立了环状河网一维水动力与未确知水质数学模型。采用Preissman四点隐格式法对圣维南方程组进行离散和采用显式差分对对流扩散方程进行离散,对河网水动力与水质分别进行了合理的编码,并考虑了泵闸等控制工程、降雨径流的影响,采用河网的三级解法编制河网非恒定流的计算程序求解各断面的水位Z和流量Q,实现了水动力和水质两模块之间的数据连接,且对微分形式的水质模型运用未确知数学理论进行了含有两个未确知参数的水质计算,从而不仅能获得污染物浓度区间值,还能得到相应的可信度。实例研究表明,建立的河网水动力模型和未确知信息的水质模型是可靠的,可以用于河网水质治理工程的数值模拟研究和水环境评估。

关键词：环状河网水质模型非恒定流未确知信息可信度

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具有堰的环状河网中追赶系数的新求法

水动力学研究与进展（A辑） 2010年第3期25卷 398-405页

作者：姜恒志汪守东大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 交通部规划研究院北京100028

以圣维南方程组为基础,建立了具有堰的环状河网非恒定流数学模型。采用Preissman四点隐格式法对圣维南方程组进行离散,并考虑了堰的影响,利用河网的三级解法编制河网非恒定流的计算程序求解各断面的水位Z和流量Q。对于堰出流的模拟,根... 详细信息

以圣维南方程组为基础,建立了具有堰的环状河网非恒定流数学模型。采用Preissman四点隐格式法对圣维南方程组进行离散,并考虑了堰的影响,利用河网的三级解法编制河网非恒定流的计算程序求解各断面的水位Z和流量Q。对于堰出流的模拟,根据堰的上下游条件,给出了环状河网中有内部边界堰存在时追赶系数的一种新的推求方法,提出了适用于环状河网中自由出流和淹没出流的算法。实例研究表明,该模型是可靠的,可以用于河网水流治理工程的数值模拟研究,并且提供了一种处理明渠分流的工具,对实际工程有一定的指导意义。

关键词：环状河网非恒定流堰数学模型

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典型环状河网突发水污染溯源研究

水利学报 2024年

作者：王家彪赵铜铁钢蔡思宇赵建世陈晓宏王浩中山大学土木工程学院中国水利水电科学研究院清华大学

伴随着快速的城镇化进程,我国突发水污染问题日益突出。污染发生后,首要任务是确定污染源以实施应急处置。国内外关于突发水污染溯源的研究颇多,但普遍不适用于环状河网区,究其原因,环状河网区溯源问题具有严重不适定性,溯源计算复杂、... 详细信息

伴随着快速的城镇化进程,我国突发水污染问题日益突出。污染发生后,首要任务是确定污染源以实施应急处置。国内外关于突发水污染溯源的研究颇多,但普遍不适用于环状河网区,究其原因,环状河网区溯源问题具有严重不适定性,溯源计算复杂、求解难度高。为此,本文提出了一种可实现环状河网突发水污染溯源的新方法,内容包括:(1)将河网溯源分解为“河网”和“河道”两级开展;(2)利用BP神经网络算法计算河网中污染溯源所在具体河道,并由水流水质模型推算该河道出口处污染物浓度过程,实现河网级溯源;(3)采用逆向位置概率密度方法计算出污染事件具体排放位置、排放时间和排放总量,实现河道级溯源;(4)将所提出方法应用于某典型环状河网,结果表明该方法可有效识别出河网中的突发水污染源。研究成果可用于复杂河网区突发水污染的应急处置、责任明确及预案管理等,具有重要实践意义和广阔应用前景。

关键词：环状河网污染溯源反问题突发水污染机理-数据

HEC-RAS软件在环状河网水力计算中的应用

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同方期刊数据库

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中国水运（下半月） 2015年第7期15卷 75-76,79页

作者：董显伦王希梅台州市十一海塘水闸管理中心浙江台州318000 台州市水利水电勘测设计院浙江台州318000

通过HEC-RAS在某环状河网水力计算中的应用算例,介绍了该软件在一维非恒定流水面线水力计算的建模、分析过程。

关键词： HEC-RAS 环状河网水力计算

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复杂河网水动力数值模型

水科学进展 2011年第2期22卷 203-207页

作者：朱德军陈永灿王智勇刘昭伟清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

利用汊点水位预测-校正(junction-point water stage prediction and correction,JPWSPC)法处理缓流河网汊点处的回流效应,采用Preissmann格式离散Saint-Venant方程组,并采用Newton-Raphson方法求解非线性离散方程,构建了非恒定河网水动力模型。模型既无需特殊的河道编码,又避免了建立和求解总体矩阵。与常用的分级解法模型相比,保留了其既适用于树状又适用于环状河网的优点,同时克服了分级解法需要建立和求解河网总体矩阵的缺点,显著提高了稳定性和计算效率。

关键词：树状河网环状河网水动力数值模拟汊点水位预测-校正法