基于城市排水过程的内涝高效模拟方法

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作者 李小宁 郑世威 +3 位作者 胡庆芳 王金松 胡尊乐 王船海 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期509-518,共10页

从实际城市排水过程的角度出发,提出了基于汇水单元概念的城市内涝高效模拟方法.该方法以雨篦子作为出水口来划分汇水单元,进而计算城市地表产汇流、积水深度及分布.同时,引入了当量宽度的概念,实现了明渠与有压流2种状态下管道流量和... 从实际城市排水过程的角度出发,提出了基于汇水单元概念的城市内涝高效模拟方法.该方法以雨篦子作为出水口来划分汇水单元,进而计算城市地表产汇流、积水深度及分布.同时,引入了当量宽度的概念,实现了明渠与有压流2种状态下管道流量和水位计算方法的统一.基于水量平衡原理,利用雨篦子耦合城市地表与地下管网,并结合孔口耦合管道与河道,构建了地表-管道-河道一体化的求解矩阵.本文将所提出的模拟方法植入成熟的太湖流域模型,并应用常州市城市产汇流与内涝试验基地的监测数据,对该方法的有效性和模型的可靠性进行了评估,以期为城市内涝模拟提供新思路. 展开更多

关键词 城市内涝 排水过程 太湖流域模型 汇水单元 地表-管道-河道耦合

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基于太湖流域模型的国控断面水质达标方案研究 被引量：2

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作者 陈凯 郑世威 +3 位作者 彭小情 赵鹏轩 李宥霖 李小宁 《水利规划与设计》 2024年第3期43-49,共7页

近年来,运粮河新河桥国控断面水质情况极不稳定,超标问题频出。为了满足国控断面水质长期达标要求,通过评估现状分析得出新河桥断面水质超标主要影响因子,基于太湖流域模型建立研究区域的水量水质耦合模型,从水体有序流动的理念出发,提... 近年来,运粮河新河桥国控断面水质情况极不稳定,超标问题频出。为了满足国控断面水质长期达标要求,通过评估现状分析得出新河桥断面水质超标主要影响因子,基于太湖流域模型建立研究区域的水量水质耦合模型,从水体有序流动的理念出发,提出5个国控断面水质治理方案,并通过率定验证后的模型进行效果模拟分析。结果表明:方案三在保证河道配水的同时提高了金山湖流动性,可作为新河桥国控断面水质达标的推荐方案。该研究采用影响因子分析、模型模拟以及结合有序流动理念的方案设计与评估得出了新河桥国控断面水质治理最优方案思路,可为国控断面水环境治理提供参考。 展开更多

关键词 太湖流域模型 水质达标 影响因子分析 有序流动 国控断面

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基于水文水动力耦合模型的三江流域防洪模拟预报应用研究

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作者 殷寅 曾贤敏 +2 位作者 李伟 张梦菲 刘亮 《江淮水利科技》 2024年第2期23-27,37,I0003,共7页

为解决下游河网站点防洪模拟预报过程中存在预报精度偏低,以及采用水动力模型方法时所需资料数量过于庞大的问题,基于不同下垫面水文特征的分布式架构模型理论,通过对流域内山丘和平原区各阶段产汇流进行分解模拟的方式,建立了以交界面... 为解决下游河网站点防洪模拟预报过程中存在预报精度偏低,以及采用水动力模型方法时所需资料数量过于庞大的问题,基于不同下垫面水文特征的分布式架构模型理论,通过对流域内山丘和平原区各阶段产汇流进行分解模拟的方式,建立了以交界面动量与通量交换实现互馈耦合的水文水动力一体化模型。以三江流域为研究区域,构建耦合了上游山丘区、平原区和下游长江水动力模型,利用代表站点开展了全流域一体化模型的率定与验证工作。对流域内2016一2022年降雨进行分析和场次降雨大于100mm的多场洪水进行验证,结果显示耦合模型的模拟精度较好,在不需要大量资料的前提下有效提高了平原河网区预报精度及整个流域防洪调度能力,具有较强的借鉴意义,可为其他类似流域防洪模拟预报研究提供参考。 展开更多

关键词 三江流域 水文水动力耦合模型 防洪预报 工程调度

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基于GPS的洪泽湖水流流场质点示踪及数值模拟 被引量：1

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作者 陈钢 翟月 +2 位作者 王旭丹 王淳 茅志兵 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期142-148,155,共8页

针对不同水文气象条件下湖泊真实流场描述的难题,通过在洪泽湖主要入口分别投放GPS示踪器,实现了对湖泊表层水流轨迹、方向的实时监测,形成洪泽湖初步流场图。野外示踪实验结果表明:流经湖泊中心区域的水流运动轨迹均为自西向东的曲线;... 针对不同水文气象条件下湖泊真实流场描述的难题,通过在洪泽湖主要入口分别投放GPS示踪器,实现了对湖泊表层水流轨迹、方向的实时监测,形成洪泽湖初步流场图。野外示踪实验结果表明:流经湖泊中心区域的水流运动轨迹均为自西向东的曲线;入湖流量较小时水流难以进入湖泊中心流场,入湖流量较大时流速空间分布不均,流场较复杂;小流量入湖条件下水流运动受到湖泊表面风场的影响,流量较大时水流流动的主要影响因素为湖泊自身的流场。同时,构建了不同入湖流量条件下的洪泽湖二维水动力数值模型,水动力模型模拟的流场分布基本符合水流质点GPS示踪实验的结果,两者拟合较好。本次研究揭示了洪泽湖的真实流场,基于GPS的示踪方法可用于分析河流湖泊的水动力空间变化,为泥沙、污染物质的输移和扩散提供了重要参考依据。 展开更多

关键词 水流流场 GPS示踪实验 水动力模型 洪泽湖

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退圩还湖后湖泊水动力条件分析——以蜈蚣湖为例 被引量：5

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作者 王俊 王轶虹 +3 位作者 王强 高士佩 王冬梅 梁文广 《中国农村水利水电》 北大核心 2020年第3期91-97,共7页

实施退圩还湖已成为改善湖泊水环境的重要方法,退圩还湖后的湖泊水动力特征对湖泊的生态环境有极大影响。运用平原河网水动力模型模拟了蜈蚣湖退圩还湖以后湖泊的流速和水深分布,分析了换水周期、入湖河道对湖泊水流的影响。研究结果表... 实施退圩还湖已成为改善湖泊水环境的重要方法,退圩还湖后的湖泊水动力特征对湖泊的生态环境有极大影响。运用平原河网水动力模型模拟了蜈蚣湖退圩还湖以后湖泊的流速和水深分布,分析了换水周期、入湖河道对湖泊水流的影响。研究结果表明,实施退圩还湖后,蜈蚣湖的湖体水流顺畅,不易产生淤积,退后形成的湖泊对生态环境的改善有积极影响。 展开更多

关键词 退圩还湖 平原河网水动力模型 流速 水深 湖泊生态环境

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基于平原区野外观测的土壤水分特征曲线推求与应用

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作者 陈钢 张娉楠 +4 位作者 王小锋 王船海 李宥霖 俞悦 翟月 《水文》 CSCD 北大核心 2023年第6期20-27,共8页

为研究湿润平原区非饱和带土壤水分特征曲线以及土壤水分运动规律,探究其对区域水循环过程的影响,本研究在我国太湖流域平原区金坛野外试验基地进行了降雨量、蒸发量、土壤含水量、水势、地下水埋深等连续监测。基于水文数据深入分析了... 为研究湿润平原区非饱和带土壤水分特征曲线以及土壤水分运动规律,探究其对区域水循环过程的影响,本研究在我国太湖流域平原区金坛野外试验基地进行了降雨量、蒸发量、土壤含水量、水势、地下水埋深等连续监测。基于水文数据深入分析了土壤水动态变化,结果表明地表以下0~0.4 m深度的土层是土壤水分变化最频繁剧烈的地带。采用VG模型反演出基于野外实测数据的土壤水分特征曲线(SWCC)参数并与实验室得到结果相对比,并利用反演得到的土壤水分特征曲线对典型降水事件进行数值模拟。研究表明基于野外数据的土壤水运动模拟效果更优,较好地验证了野外观测曲线模型的精度与可靠性,为太湖流域平原区土壤水运动和产流计算提供了可靠的理论依据。 展开更多

关键词 平原区 非饱和带 土壤水分特征曲线 数值反演 土壤水运动模拟

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基于地表-管道-河道耦合模拟的城市内涝风险评估

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作者 李小宁 郑世威 +2 位作者 李宥霖 陈钢 王船海 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期738-751,共14页

为评估城市排水不畅引发的内涝风险,提出地表-管道-河道耦合的城市内涝风险评估方法,建立常州市城市产汇流与内涝试验基地模型,选取不同设计降雨情景进行内涝风险模拟。结果表明:受管道埋深和排水能力的影响,检查井溢流主要发生在管道... 为评估城市排水不畅引发的内涝风险,提出地表-管道-河道耦合的城市内涝风险评估方法,建立常州市城市产汇流与内涝试验基地模型,选取不同设计降雨情景进行内涝风险模拟。结果表明:受管道埋深和排水能力的影响,检查井溢流主要发生在管道下游段;随着重现期的增大,满管流管段比例平均由72.46%上升至82.27%,溢流节点比例由1.95%上升至4.11%;尽管大部分检查井并未发生溢流冒水,研究区域内仍然存在多处内涝积水,研究区域内涝面积比例由4.31%(重现期P=5 a)上升至6.19%(P=50 a)。地表-管道-河道耦合的城市内涝风险评估方法能够更全面地反映城市内涝风险过程,可为城市内涝风险评估提供新思路。 展开更多

关键词 城市内涝 耦合模拟 风险评估 积水来源

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嘉陵江利泽航运枢纽施工期三期通航及施工截流试验

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作者 陈凯 倪志辉 彭小情 《水运工程》 2024年第3期119-125,共7页

为了保证利泽航运枢纽修建阶段航道能够保证基本的安全通航功能,根据利泽航运枢纽工程施工导截流1:100正态定床物理模型试验的成果,从流速、流态、通航流量以及航行路线等角度分析施工导流期三期的通航水流条件以及围堰截流试验情况,并... 为了保证利泽航运枢纽修建阶段航道能够保证基本的安全通航功能,根据利泽航运枢纽工程施工导截流1:100正态定床物理模型试验的成果,从流速、流态、通航流量以及航行路线等角度分析施工导流期三期的通航水流条件以及围堰截流试验情况,并得出截流时不同龙口宽度的计算参数。结果表明,提出的施工三期导流围堰方案所得出的试验结果在流速、流态等水流条件方面均可较好地解决本枢纽工程的施工期通航问题。 展开更多

关键词 航运枢纽 施工导流 通航条件 龙口宽度

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基于太湖流域模型的城市内涝过程高效模拟 被引量：8

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作者 王船海 郑世威 +5 位作者 李小宁 陈凯 翟月 华晨 汪姗 陈钢 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期462-473,共12页

城市内涝的高效模拟对于降低内涝灾害影响、制定防灾减灾措施具有极其重要的意义。本文提出了基于雨篦子耦合地表与管网的城市降雨-产汇流-内涝全过程高效模拟方法,结合常州市双桥浜城市产汇流与内涝试验基地监测数据,分别构建了基于高... 城市内涝的高效模拟对于降低内涝灾害影响、制定防灾减灾措施具有极其重要的意义。本文提出了基于雨篦子耦合地表与管网的城市降雨-产汇流-内涝全过程高效模拟方法,结合常州市双桥浜城市产汇流与内涝试验基地监测数据,分别构建了基于高效模拟算法和二维水动力算法的城市内涝模型。根据监测数据对所构建的模型进行了率定与验证,并分析对比了2种算法在不同降雨事件中的精度与可靠性。结果表明:太湖流域模型中基于雨篦子的城市水文特征单元高效模拟方法能够较为真实地反映城市内涝的具体特征,且在模型参数一致的前提下,其计算效率约为二维水动力算法的780~1275倍,能够对城市内涝情况进行快速模拟。 展开更多

关键词 城市内涝 太湖流域模型 汇水单元 高效模拟 试验监测

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太湖流域平原地区田间尺度产流机理试验研究 被引量：4

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作者 陈钢 王船海 +3 位作者 翟月 陈云飞 张娉楠 茅志兵 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期57-63,共7页

为定量化评估区域产流的影响因子,构建野外试验基地,对太湖流域2个不同试验区的降雨、蒸散发量、土壤含水量、地下水位和地表水动态进行野外监测,通过对不同降雨径流过程的水量平衡分析可得:Dunne产流是太湖流域平原区产生径流的主要机... 为定量化评估区域产流的影响因子,构建野外试验基地,对太湖流域2个不同试验区的降雨、蒸散发量、土壤含水量、地下水位和地表水动态进行野外监测,通过对不同降雨径流过程的水量平衡分析可得:Dunne产流是太湖流域平原区产生径流的主要机制,红旗圩试验基地的总降雨量和径流量呈良好的线性关系,其确定性系数R 2=0.95;土壤蓄水量与初始地下水埋深之间存在良好线性关系,反映了浅层地下水和土壤水之间的强相互作用,因此可以将地下水初始埋深作为前期土壤水分估算的指标;根据各次降雨过程的水量平衡分析,得到洼地蓄水量范围为4.72~8.03 mm,说明在计算平原区产流过程时不应忽略洼地蓄水量。 展开更多

关键词 降雨径流 前期土壤水分 浅层地下水位 洼地蓄水 太湖流域

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城区防洪排涝模型在镇江市的应用

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作者 高焕芝 洪涛 +1 位作者 陈凯 秦建平 《江苏水利》 2022年第3期41-45,共5页

镇江城市防洪排涝管理中引入城区防洪排涝模型,综合介绍了城区防洪排涝模型及其在镇江城市典型片区的应用。依托数字流域系统应用开发软件,将已建成的镇江城市水文水动力模型与与城市雨洪模型的耦合,建立城区防洪排涝模型,对城区排水系... 镇江城市防洪排涝管理中引入城区防洪排涝模型,综合介绍了城区防洪排涝模型及其在镇江城市典型片区的应用。依托数字流域系统应用开发软件,将已建成的镇江城市水文水动力模型与与城市雨洪模型的耦合,建立城区防洪排涝模型,对城区排水系统情况进行模拟,从而为城区排水、防洪系统的规划设计与改造以及城市防洪排涝管理提供技术支撑。 展开更多

关键词 防洪排涝 防洪排涝模型 模型耦合 镇江市

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