检索结果-内蒙古大学图书馆

应用基础与工程科学学报 2015年第2期23卷 213-224页

作者：刘荣华魏加华朱德军王光谦中国水利水电科学研究院北京100038 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

河网一维水动力学模型是平原河网、明渠输水渠道及天然河道水动力模拟、环境模拟和水沙动力学计算的基础模型.随着城市河网水系实时调度及防洪演算等水管理对计算速度要求的提高,以及并行计算技术的成熟,并行化模拟势在必行.本文采用MP... 详细信息

河网一维水动力学模型是平原河网、明渠输水渠道及天然河道水动力模拟、环境模拟和水沙动力学计算的基础模型.随着城市河网水系实时调度及防洪演算等水管理对计算速度要求的提高,以及并行计算技术的成熟,并行化模拟势在必行.本文采用MPI技术及面向对象的程序开发方法,对河网模拟中的预测校正模型(JPWSPC)实现并行化计算,提出了河网拆分和任务组合的基本算法,以包括树状及环状河网的经典算例为例,对算法并行性及拆分组合方法性能进行测试,分析并行算法的加速比和并行效率,并得到了河网拆分及任务组合中计算微段数与加速比的初步规律.

关键词： JPWSPC 一维水动力模拟并行计算河网拆分任务组合

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汉北河中下游流域洪水风险分析

汉北河中下游流域洪水风险分析

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作者：查显能华中科技大学

学位级别：硕士

洪水灾害一直是困扰人类社会发展重要问题,近年来随着气候的变化,极端洪水事件频繁出现,导致灾害和损失加重,洪水风险的分析也备受关注。其中,在汉北平原湖区洪涝灾害为主要大灾,汉北河上受山丘区山洪压力,下受汉江、长江高水位顶托,大... 详细信息

洪水灾害一直是困扰人类社会发展重要问题,近年来随着气候的变化,极端洪水事件频繁出现,导致灾害和损失加重,洪水风险的分析也备受关注。其中,在汉北平原湖区洪涝灾害为主要大灾,汉北河上受山丘区山洪压力,下受汉江、长江高水位顶托,大洪水来临时,沿程水位普遍超过设计水位,沿岸防洪形势十分紧张。本文以湖北省汉北河中下游流域研究对象,分别从洪水量级遭遇特征、研究区洪水漫溢情况模拟以及风险传递的贝叶斯网络三个方面对研究区的洪水风险做了综合研究分析。在洪水特征分析中,利用Copula函数建立了干支流年最大洪峰流量的联合分布,获取量级遭遇特征和概率;在研究区堤防漫溢风险分析中,基于堤防脆弱性曲线利用一维水动力学对研究区河段进行水位模拟,分析堤段漫溃风险和计算相应分区溢洪量;最后,基于洪水量级的遭遇概率和一维水动力学下模拟下的堤防风险概率,将其输入作为贝叶斯网络条件概率,建立了汉北河中下游堤防漫溃和分区风险等级的贝叶斯网络,进行各种情景下的风险分析和风险传递的研究。本文主要研究结论如下:1)在阿基米德Copula族里Frank Copula为干支流年最大洪峰流量的最优联合分布函数,参数为5.553。联合分布特征表明,干、支流较大量级的洪水遭遇的概率随着量级增大而减小。干支流洪水的量级遭遇本文贝叶斯网络的干、支流节点概率表提供了参数。2)获取汉北河中下游堤防的脆弱性曲线,发现对于水位超高越多,堤防的溃堤风险越大,其中汉北河左堤较右堤更容易发生溃堤。同时,从堤段1到堤段3水位临界超高值有所增大。将堤防情况融入汉北河中下游洪水过程的一维水动力学模拟,分别模拟了三种情景下的洪水情景,即在不考虑漫溃情景、只发生漫堤情景以及溃堤情景,计算了左右岸水位漫堤断面数及溃堤风险。发现量级较大洪水在左右岸大部分断面均有水位超高情景,且左堤更为严重;而在考虑了漫堤溢流的情景下,水位超高断面明显减少,在此基础上,各堤段部分断面虽具有一定溃堤风险,但风险概率最高不超过0.7。溢洪量的计算中,溃堤情景的溢流量明显较只漫堤情景多,而且更易发生溃堤风险的堤段3左岸有更大的洪水溢流量。另外,也揭示了在分区1和分区2出现较大溢洪量时,分区3的溢洪量风险相应有所减小。3)分别从堤防漫溃风险和分区淹没风险考虑,建立研究区洪水风险的贝叶斯网络。分别从先验和后验两种情景分析了各堤段的风险,右堤整体漫堤风险较小,无溃堤风险,左堤漫溃风险则较大。其中,堤段1左岸在左堤中漫溃风险较小,更容易受2008年干流型洪水影响,堤段2左岸和堤段3左岸更容易受1983年支流型洪水影响,其中堤段3左岸是所有堤段中溃堤风险最高的堤段。后验分析中,堤段2左岸状态改变其他节点风险也发生变化,同时也反映了堤防漫溃风险转移。在分区淹没风险分析中,分区3相对于其他分区有更大的概率发生高风险或中等风险。调节干流发生3.33%的洪水情景,1983和2008两种年型洪水在此频率下各分区的风险不尽相同,其中,1983年型洪水对上游分区1的风险要较2008年小,但对分区3的淹没风险却较大,且一定产生溢洪量;反观2008年型下的分区3风险,大概率表现为无风险,表明了2008年型洪水更容易在上游分区产生溢洪量,发生了风险转移。这种可以任意调节各节点状态为输入的贝叶斯网络可以快速分析不同情景下的堤段漫溃和分区淹没风险,为汉北河中下游的洪水风险分析提供了参考。

关键词：汉北河中下游洪水风险分析 Copula函数一维水动力模拟贝叶斯网络堤防风险分区淹没风险

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海南岛小东海珊瑚礁平台风暴巨砾起动模拟

海南岛小东海珊瑚礁平台风暴巨砾起动模拟

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作者：许眸莹南京大学

学位级别：硕士

岸礁平台上分布的珊瑚巨砾,是高能量的极端事件(如大型风暴或海啸)中产生、搬运和沉积的砾石块体。作为一种特别的海岸景观,数世纪来都有记录。近年来,人们发现巨砾可作为海岸极端波浪事件的重要指示物,也是海岸带灾害评估的重要标识。... 详细信息

岸礁平台上分布的珊瑚巨砾,是高能量的极端事件(如大型风暴或海啸)中产生、搬运和沉积的砾石块体。作为一种特别的海岸景观,数世纪来都有记录。近年来,人们发现巨砾可作为海岸极端波浪事件的重要指示物,也是海岸带灾害评估的重要标识。海南三亚地处海南岛最南端,南临南海,属热带海洋性季风气候区。影响此地台风不仅数量多,强度也大。小东海在三亚鹿回头半岛南缘岬角海岸东侧,西南和东北都发育有珊瑚礁平台,平台与海面基本齐平,地势宽阔平坦,高程变化不大,平台前端分布有大量巨砾,是研究海南岛南部风暴沉积的理想地带。本文以海南三亚小东海西南礁平台上的风暴巨砾为研究对象,通过实地考察获取巨砾沉积信息,以数值模型方式评价巨砾的起动流速,并借助XBeach一维水动力模型,模拟近40年来影响研究区最大的台风“海燕”发生时的波浪运动,并分析了不同波浪参数对礁平台上瞬时最高流速的影响。得到结论如下:(1)小东海西南礁平台巨砾集中分布于离低潮水边线100m内的礁坪上,礁平台内部至海滩的范围内少有巨砾;巨砾与礁平台前缘的距离概率分布呈正偏态的近似正态分布。巨砾大小形状不一,长轴最长者为3.15m,最短0.46m。长轴平均值为101.75cm,中轴平均值76.74cm,短轴平均值52.41cm。(2)针对巨砾起动的滑动、滚动和跃移三种形式,所分析的三块巨砾(分别标记为XDH＿1、XDH＿2、XDH＿3)均为暴露在礁平台上的类型,与波浪直接接触,其起动流速的大小顺序为滑动<滚动<跃移。(3)根据XBeach一维波浪模拟结果,台风“海燕”发生时,选取的三个巨砾所在位置最高瞬时流速分别为3.47、3.29和3.58m/s,数值模拟计算得到三个巨砾所需的最低起动流速则分别为4.82、3.13和4.20m/s,可知XDH＿2是三块中可能被“海燕”再移动的一块,其余两块都不能在此次台风中再移动。(4)波浪主要参数波高、波周期和角度与波致流速有不同的关系。流速与波高基本是正相关关系,波高越高,波致流速越大,模拟得波高6.5m时巨砾XDH＿1波致流速为4.53m/s,波高7m时波致流速为5.09m/s,可知若离岸约256m处波浪波高有7m,则XDH＿1可以在此次台风中移动;波致流速与波周期、波浪入射角之间未见显著正相关关系。小东海西南礁平台巨砾的起动分析和台风“海燕”的波浪模拟是对风暴巨砾起动的过程分析,但仅凭起动流速并不能说明是否为台风“海燕”的沉积结果。今后可多方面收集相关数据,并对比世界其他地区的巨砾,以期对巨砾的运移做出合理解释,并推测其后续变化。

关键词：风暴巨砾珊瑚礁平台起动流速一维水动力模拟小东海岸礁海南岛

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枕头坝——沙坪二级河段流量延时时间分析

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海河水利 2022年第1期 81-86,106页

作者：郭爽龙岩王孝群马芳平河北工程大学水利水电学院河北邯郸056038 河北工程大学河北省智慧水利重点实验室河北邯郸056038 国能大渡河流域水电开发有限公司四川成都610000

研究区域选定为枕头坝一级电站下游至沙坪二级电站上游河段全长28 km的大渡河干流河段,由于研究区域现有的水文资料有限,沙坪二级电站缺乏入库流量监测设备,给水动力参数的演变规律研究带来了很大的困难。本研究根据实测的水位、流量、... 详细信息

研究区域选定为枕头坝一级电站下游至沙坪二级电站上游河段全长28 km的大渡河干流河段,由于研究区域现有的水文资料有限,沙坪二级电站缺乏入库流量监测设备,给水动力参数的演变规律研究带来了很大的困难。本研究根据实测的水位、流量、河道地形资料,使用HEC-RAS建立枕头坝一级水电站—沙坪二级水电站一维水动力模型,精细描述水流在区间河道的演进过程,探究在模型运行中河道糙率与流量的关系以及延时时间与流量的关系,为水电站短期水位预测模型和实时调控策略提供重要依据。

关键词：一维水动力模拟曼宁系数延时时间

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