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针对复杂流体运动中物质输运方程的数值求解面临地形复杂、数值阻尼过大以及数值振荡等难题,建立了Godunov格式下求解二维水流-输运方程的高精度耦合数学模型,提出了集成输运对流项的HLLC (Harten-Lax-van Leer-Contact)型近似黎曼算子,可同时计算水流通量及输运通量,不仅有效模拟了复杂地形上水流运动,而且解决了输运方程中对流项产生的数值阻尼过大和不稳定振荡等难题。采用水深-水位加权重构技术和Minmod限制器,提高了模型处理复杂混合流态的能力,同时结合Hancock预测-校正方法,使模型具有时空二阶精度。算例结果表明,模型精度高、稳定性好,能有效抑制数值阻尼,适合模拟实际复杂流体运动中物质的输运过程,具有较好的推广应用价值。 相似文献
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建立了基于无结构三角网格下采用有限体积法求解的二维水动力学模型,用于模拟溃坝洪水在复杂边界及实际地形上的流动过程。该模型采用Roe格式的近似Riemann解计算界面水流通量,结合空间方向的TVD-MUSCL格式及时间方向的预测-校正格式,可使模型在时空方向具有二阶计算精度。模型中引入最小水深概念,提出了有效的干湿界面处理方法。模拟了理想条件下溃坝水流过程,研究不同最小水深取值对干河床上洪水演进的影响,并用两组简单溃坝水流的水槽试验资料对模型进行验证。采用该模型模拟了实际溃坝洪水的流动过程,所得计算结果与实测资料及已有模型计算结果较为符合。 相似文献
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潮河流域TOPMODEL模型网格尺度研究 总被引：6，自引：0，他引：6
TOPMODEL模型首要也是关键的问题就是地形指数的计算问题.除计算方法外,地形指数的分布还与DEM网格尺度息息相关.较大的网格推出的地形指数不具有显示水流路径的物理含义,会丢失一些物理信息.太细的分辨率可能引起流向和坡度的混乱.导致水流路径不连续.对于流域尺度而言,合适的网格尺度在很大程度上影响模拟结果的精度,但目前关于这方面的研究却很少.本文在集水面积5 340km2的中尺度潮河流域上进行地形分析计算,深入的分析了从50 m～600 m以50 m为间隔的不同网格尺度对地形指数分布的影响.并以平水年为例,研究了这些地形指数对流域径流模拟的影响.得出的结论对于TOPMODEL模型在中尺度流域上的应用具有指导意义. 相似文献
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针对溃坝水流数值模拟面临的复杂地形和不规则边界等问题,基于结构网格建立了适应复杂地形和不规则边界的溃坝水流数值模拟有限体积模型（HydroM2D）。模型基于具有守恒特性的二维浅水方程,利用HLLC格式的近似Riemann解计算网格界面通量,利用MUSCL-Hancock法不断向前积分,使模型在时空上具有二阶精度;对源项进行离散处理确保模型的稳定性;模型引入有效干湿边界和不规则地形边界处理方法,准确模拟了干湿单元的动态交替和复杂边界上的水流特性。最后分别利用水槽试验、物理模型和实际算例对模型进行验证。结果表明,该模型对不同情景下的溃坝洪水模拟结果和实测资料以及现有模型模拟结果具有较高的一致性,模拟精度较高,稳定性较好,具有推广应用价值。 相似文献
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河口地区感潮河段水动力过程复杂,为在突发水污染事故中合理制定精细化应急方案,基于环境流体水动力模型（EFDC）从水动力学角度对不同水文条件下深圳河口水域突发水污染事故的影响范围、时间及程度进行了数值模拟分析,提出了一种判断河口海湾地区主导水动力因素的分析方法。采用基于傅里叶变换的频谱分析法对事故中污染物输移扩散的主要影响因子进行了准确识别,并采用单因变量多因素方差分析法进行了印证。结果表明,潮流是感潮河段水动力过程的主要驱动因素,但在突发水污染事故中,深圳河各断面特征污染物浓度变化与陆地径流关系密切,径流是感潮河段内突发事故中特征污染物输移的主导动力因素。 相似文献
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为了准确分析洪涝灾害对防洪体系现状的影响，做出相应的防洪减灾措施，以浙江省台州市灵江下游流域为研究区域，构建了基于Saint-Venant方程的水动力学耦合模型，对河道溃决洪水过程进行实时仿真模拟。综合考虑研究区域地形、气象、水文资料、水利工程、下垫面条件等因素，在一维河网模型和二维水动力学模型耦合衔接中，最大程度还原真实地形中河槽内外的水流交互淹没，借助研究区域内典型台风暴雨资料，率定验证本文建立的一维-二维耦合水动力学模型，检验后的模型可实现灵江下游沿岸城市不同量级设计洪水及历史洪水的实时淹没过程模拟。模型计算结果表明，该模型模拟复杂地形条件情况下流域洪水实时演进过程达到了较高精度，在水系沿程典型断面水位计算值与实测值误差不超过0.1 m。 相似文献
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针对当前复杂环境水流模拟的需求,建立了新型的基于特征型高分辨率数值算法的三维非结构网格浅水动力模型。模型采用有限体积法离散sigma坐标下的三维浅水方程,运用Roe黎曼近似解评估水平界面通量。模型网格拟合边界能力强,可根据需要局部加密;格式数值性能优良,具有守恒性、单调迎风性、高数值分辨率等特性。同时,应用干湿判别法处理动边界,以适应浅滩地形漫/露过程模拟的需要。封闭水池内部风生环流、干河床上溃坝过程和长江口实际潮流场的模拟从不同侧面展示了模型的特点,结果表明它能够准确地预测水流的三维流动结构,而且计算简单高效,具有良好的数值稳定性。 相似文献
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生源物质作为影响水质的重要因素,其在河流中的迁移转换一直倍受关注。水沙界面物质交换过程受众多环境和水动力因素的影响,过程极其复杂,不仅影响着河流生源要素的通量演变规律,还关系到河流水环境问题。为探究水沙界面生源物质迁移转化过程及作用机制,结合国内外研究最新进展,对泥沙颗粒与生源物质的微界面作用、水沙界面对生源物质的迁移转化作用、水流条件对泥沙吸附解吸生源物质作用机理进行总结和概述,总结阐述了河流水质模型和闸坝泵条件下的水环境调控模型,最后指出平原河流水沙运动对生源物质输运作用机理及水环境调控。针对上述已有的研究成果和存在不足,对今后研究方向提出展望。 相似文献
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针对流域级闸控大型河网水环境日常管理的应用需求与实际特点,将资料适应性强的水文学方法与数据要求相对严苛的水动力-水质数值模型相融合,构建了一维与二维嵌套、分块组合的闸控大型河网水文-水动力-水质耦合数学模型DHQM（Hydrology, Hydrodynamics, and Water Quality Model for Impounded Rivers）。模型由河道径流模拟、闸坝调度过程模拟、河道水质模拟、区间入流及入河污染负荷估算和水质预警实时校正等5个模块组成。模型可服务于水环境实时预警和调度,也可为闸坝水文环境效应的量化提供基础工具。 相似文献
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珠江三角洲水系属于典型的潮汐河网,水流同时受到地表径流及沿海潮位的双重影响。自20世纪80年代以来,该水系大规模的人工挖沙导致了水文条件、河床演变自然进程的较大变化。根据潮汐河网的水力特性,建立了用于模拟水位、流量时空变化的一维河网水动力数学模型,并根据由灰色模型预测的因挖沙引起的未来年份的河床演变情况,分别预测分析了不同水平年在丰水期、枯水期两种代表水情下的水系水位、流量变化情况。并对由此可能产生的对环境的影响进行了初步分析。 相似文献
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Xin WANG Zhanghua WANG Zhongyuan CHEN Jiying HE Jian SONG 《Frontiers of Earth Science》2010,4(4):386-392
The present study examines the rise and fall of the sluice of the Yuan dynasty (1279–1368 AD) unearthed in Zhidanyuan, Shanghai,
by means of radiocarbon-dated sediment profiles, sedimentary facies indices and the historical literatures. Magnetic fabric
parameters of sediment profiles help reconstruct the tidal creek setting at the sluice site. Our records evidence a fluvially-dominated
hydrodynamic setting before sluice construction, but a saltwater intruded setting in the later stage. Magnetic fabric shows
a stable flow direction in the upstream of the sluice, implying the fluvial deposition, while scattering flow directions downstream,
suggesting interactions between the river flow and tidal currents. It is concluded that the sluice construction was primarily
aimed at preventing saltwater intrusion from the Yangtze River mouth, but its operation did not fully fit the high sediment
siltation in the channel that occurred after the sluice construction. This weakens significantly the role of sluice operation,
leading to its abandonment eventually. 相似文献
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在气候变化和人类活动的影响下,我国部分流域的年径流过程表现出了复杂性波动,常规的统计分析预测模型都有其一定的局限性。多因子自回归模型(ARX模型)可以较高精度地对具有复杂性波动的系统进行模拟。以受人类活动影响和气候变化影响较为显著的汉江流域的襄阳站为研究对象,采用改进后的ARX模型对襄阳站1960~2002的年径流过程进行了模拟,并与多种常用的统计分析方法进行了比较,验证了ARX模型在模拟具有突变性的年径流过程的良好性能。根据所率定模型对襄阳站2003~2012年的年径流进行了预测,预报合格率达到90%,说明了ARX模型在中长期径流预报中较好的适用性。 相似文献
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We present the large-scale simulation of watershed mass transport, including landslide, debris flow, and sediment transport. A case study of Tsengwen reservoir watershed under the extreme rainfall triggered by typhoon Morakot is conducted for verification. This approach starts with volume-area relation with landslide inventory method to predict temporal and regional landslide volume production and distribution. Then, debris flow model, Debris-2D, is applied to simulate the mass transport from hillslope to fluvial channel. Finally, a sediment transport model, NETSTARS, is used for hydraulic and sediment routing in river and reservoir. Near the water intake at the reservoir dam, the simulated sediment concentration is in good agreement with the measured one. The proposed approach gives good prediction and should help the management of reservoir operation and disaster prevention. 相似文献
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山东烟台夹河中、下游地区海水入侵三维水质数值模拟研究 总被引：17，自引：0，他引：17
建立了三维变密度对流弥散水质数学模型来研究山东省烟台夹河中、下游地区咸淡水界面的运移规律。以四面体为基本离散单元 ,推导出三维海水入侵变密度水质模型求解的数值方法 ,其中水流方程求解时运用了迦辽金有限单元法。溶质运移方程求解时运用了欧拉拉格朗日混合方法 ,将对流项与弥散项分离 ,用传统迦辽金有限元方法求解弥散项 ;采用自适应MOC MMOC法求解对流项 ,以消除人工过量和数值弥散。根据地下水的潮汐效应观测信息 ,确定了含水系统的海底延伸边界 ;利用该地区地下水水头及水质长观资料识别了模型的水文地质参数 ,探讨了夹河地区海水入侵的原因 :认为夹河下游地区滨海地带地下水过量开采是造成烟台地区海水入侵的主要原因。此外 ,海水随潮定期地倒灌进入夹河 ,通过局部岩性天窗侵入淡水含水层加剧了沿夹河河床两侧地下水的咸化。同时还预测了几种情况下地下水的水质演化趋势 ,为防止和减轻夹河地区海水入侵提供合理、科学的依据。 相似文献
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通常平原城市河网水动力条件较差,加快水体更新、增强水体的流动性可改善河网水环境质量。以长江下游典型平原城市启东市为例,充分利用河道天然潮动力条件,建立河网水动力学模型,通过数值模拟试验,量化分析优化水系格局、工程布局和调度方式对河网水体流动性的改善程度。结果表明:在最不利潮汐条件下,优化方案可将河网的全历时生态流速达标率由52.3%提升至94.2%,最大瞬时生态流速达标率由42.6%提升至85.0%,区域生态流速持续度达91.8%,同时还可节约67.5%的引调水量;改善水系格局、优化河网控制工程布局及其调度方案可以减少域外引水,同时显著增加河网水流更新速率,降低污染物滞留时间,从而改善水环境。该方法可为提升平原城市感潮河网水环境质量提供新手段。 相似文献