基于数字化河网的引调水水力计算

论文摘要

河网非恒定流计算研究作为水利科研的基础工作,在过去几十年中已有了很大发展,并在水资源规划、管理等水利实践中发挥了较好作用。但目前河网非恒定流计算中对河道基础信息的概化和边界条件的取用精度还关注较少,对基于数字化的河网信息与水力计算数值模型相结合的研究分析也不多。因此,为完善河网非恒定流数学模型,有必要重点对河道基础信息的概化和边界处理等进行关注和研究,以准确反映河网水动力实际,有效地指导工程实践。本文在总结分析前人研究成果的基础上,运用GIS技术,对基于数字化河网的引调水水力计算进行了理论研究和实践应用,论文主要内容和取得的成果如下:(1)分析了各种河网水力计算数值模型的特点和发展过程,并将GIS数字化技术与河网数值模型相结合,运用数字化河网对河网进行合理概化,使之保证精度又简化计算。对未计入概化河网的水域,视作等面积“小水库”,通过侧向出流形式来考虑向概化河网外扩散的水流,以使模型计算更为合理。(2)利用丹麦水力研究所研制的MIKE11软件,建立了基于数字化河网的水动力模型。计算过程中,针对河网侧向出流的流量过程以及计算河网下边界水位过程随时间而变化的特点,将侧向出流过程和下边界水位过程作为时变过程来加以考虑,提高了计算的精度。(3)将基于数字化的河网水动力模型应用于实践,对浙东引水工程的重要工程之一——曹娥江至慈溪引水工程的引水总量及进入上虞、余姚和慈溪的分配水量进行计算和研究,提出不同水位时引水至各地的所需时间、引水量。在增加调蓄能力的基础上,按照可行性研究所推荐的引水方案进行计算和分析,结果表明,上虞、余姚和慈溪市所引水量能满足设计要求。(4)针对浙东地区水资源紧缺的实际,提出下一步加强水资源调度运行研究,加快海涂水库等水资源调蓄工程建设,以及在更大区域范围内开展基于数字化技术的河网水量和水质数学模型计算等建设性意见,为浙东引水工程建设及其他水利规划提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 河网水力计算研究现状
• 1.2 河网水力计算存在的主要问题
• 1.3 本文的研究工作
• 第二章 跨流域调水区条件及研究方法
• 2.1 流域自然条件
• 2.2 社会经济条件
• 2.3 引水工程
• 2.3.1 引水工程概况
• 2.3.2 引水工程特点
• 2.4 研究方法
• 第三章 基于GIS的数字化河网
• 3.1 河网的数字化
• 3.2 数字化河网分析
• 3.2.1 研究区域的数宇化河网
• 3.2.2 模型河网概化
• 第四章 河网水动力模型及关键问题处理
• 4.1 一维水流数学模型
• 4.1.1 定解问题
• 4.1.2 模型主要参数设定
• 4.2 水量分配计算中的关键问题
• 4.2.1 进口边界时变流量过程
• 4.2.2 侧向出流时变流量过程
• 4.2.3 出口边界时变水位过程
• 4.2.4 降雨产流和水面蒸发过程
• 第五章 跨流域输水计算及结果分析
• 5.1 计算工况
• 5.2 河网输水能力分析
• 5.3 水量分配计算结果分析
• 5.3.1 引水水量分配
• 5.3.2 引水沿程损耗分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢