黄河宁夏典型河段及水库水动力与水质数值模拟研究

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基于数值模拟的湖库型景观水体生态设计方法研究——以MIKE 21模型在大官塘水库规划方案中的应用为例

基于数值模拟的湖库型景观水体生态设计方法研究——以MIKE 21模型在大官塘水库规划方案中的应用为例周燕;冉玲于;苟翡翠;余洋【摘要】以大官塘水库为例,应用MIKE 21水环境模拟软件,建立水体二维水动力和水质模型,模拟库区水流及水质条件,将数值分析结果转译为水环境景观设计的科学基础,提出强化库区水动力、提升水质的水域空间设计总体策略,并对规划方案进行定量评估.研究发现,通过调整水域空间形态、布设水工设施,可有效提升整体水动力水平;通过合理配置挺水、浮水和沉水植物,构建高效植物生态系统,可有效提升湖区水质,降低大官塘水库局部区域水质恶化的风险,从而实现水生态环境质量改善和景观效果提升的耦合统一.此次研究探索了水动力、水质数值模拟指导下集咸水景观空间规划与水生态修复技术的湖库型水体景观综合生态规划方法,可为今后类似的项目实践提供建设思路与经验参考.%This study took the Daguantang Reservoir as an example,two-dimensional hydrodynamic and water quality models were established by using MIKE 21 water environment simulation software to simulate the water flow and water quality conditions in the reservoir area.The numerical analysis results will be translated into the scientific basis of water environment landscape design,the overall strategy of water space design for strengthening the hydrodynamic and enhancing water quality was proposed,and the planning scheme was quantitatively evaluated.It is found that the water dynamics can be improved effectively by adjusting the water space form,and the layout of the hydraulic facilities.By rational allocation of water,floating water and submerged plants,an efficient plant ecosystem can be constructed,the water quality ofartificial lake were effectively enhanced,and the risk of water quality deterioration of partial area was basically eliminated,so as to achieve the coupling unity of water ecological environment quality and the landscape effect improvement.This study explored the integrated ecological planning method of integrated lake water landscape planning and aquatic ecological restoration technology under the guidance of hydrodynamic and water quality simulation,which can provide reference for the construction of similar project practice in the future.【期刊名称】《中国园林》【年(卷),期】2018(034)003【总页数】6页(P123-128)【关键词】风景园林;水体景观规划;数值模拟;湖库型水体;生态设计方法【作者】周燕;冉玲于;苟翡翠;余洋【作者单位】武汉大学城市设计学院武汉430072;武汉大学城市设计学院武汉430072;武汉大学城市设计学院武汉430072;武汉大学城市设计学院武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TU986湖库型景观水体主要是指一些具有景观效益的湖泊或水库水体，该类水体相较于流动性强的江河溪流来说大多保持相对静止的状态，受到补水条件单一、封闭缓流和自净能力弱等水环境的约束，其生态状况愈发脆弱，难以抵制水体污染进而导致水质恶化，给水生动植物造成不可估量的损害，同时也严重削弱了水体功能和景观效果，对人体健康和生活环境带来了影响。

黄河上游水沙变化及宁蒙河段冲淤分析

年平均：龙刘两库联调后，兰州站年平均流量较天然减少 108m3/s，河口镇较天然减少 202m3/s，而利津站较天然减少 844m3/s，为兰州站水量减少的 7.8 倍。1952～1960 年（天然情况下）河口镇～利津区间来水 236.8 亿 m3，而 1986～1997 年河口镇年平均水量 168 亿 m3，利津年平均水量为 160 亿 m3，说明中、下游不但用去本区产流，而且多用了上游来水 8 亿 m3。
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水电 2006 国际研讨会
2 流域概况
黄河流域以河口镇（头道拐站）、桃花峪（花园口站）分为上、中、下游，黄河内蒙古托克托县河口镇以上为黄河上游，河段长 3472km，流域面积 42.8 万 km2，上游段水量丰沛，落差集中，是黄河水资源最丰富的河段，也是全国水能资源的富矿之一；下河沿至河口镇，黄河流经宁蒙平原，河道展宽，比降平缓，两岸分布着大面积的引黄灌区。
非汛期：龙刘两库联调后，非汛期下泄水量增加，平均每年非汛期增加水量约 34 亿 m3 （相当于平均流量 162m3/s）。兰州站非汛期平均流量较天然增加 162m3/s，河口镇较天然增加 54 m3/s，而利津站较天然减少 408 m3/s。1952～1960 年非汛期河～利区间来水约 58.5 亿 m3，而 1986～1997 年相应区间损失水量达 39.6 亿 m3。
（2）龙、刘水库蓄水与区间用水比较分析刘家峡水库为年调节型，库容 57 亿 m3，1968 年 10 月 15 日二次蓄水运用，龙羊峡水库
为多年调节型，库容 247 亿 m3，1986 年 10 月 15 日蓄水运用。为了满足上游梯级电站发电和其下游河道的防洪、灌溉、防凌等综合要求，使河道径流年内分配有所变化，汛期水量占年比例减少，非汛期水量比例增加。

国家自然科学基金黄河水科学研究联合基金2021年度项目指南

国家自然科学基金黄河水科学研究联合基金2021年度项目指南1.黄河源区陆地植被变化碳水耦合特征及生态水文响应机制(申请代码1选择D01的下属代码)构建黄河源区植被碳水通量耦合特征与潜在水分利用效率模型，研究源区植被变化特征及生态水文效应、黄河源区碳水耦合驱动的生态植被响应特征、黄河源区径流对气候和植被变化响应的量化分离与预测方法，揭示黄河源区陆地植被的碳水耦合循环机制、气候变化条件下黄河源区植被生理与物候特征变化规律。

2.黄河上游典型湖泊湿地演变机理及调控对策(申请代码1选择D01或D07的下属代码)研究黄河上游典型湖泊湿地生态演变规律，明晰关键驱动因子，分析湖泊湿地生态演变态势，提出适宜性保护对策。

3.黄河源区水源涵养变化机理(申请代码1选择E09的下属代码)分析黄河源区不同水源涵养单元演变特征，阐明冻土等对黄河源区水源涵养能力的影响机制，揭示源区水源涵养演变机理，提出基于生态保护和黄河源区水源涵养能力提升的综合修复措施与对策。

4.黄河宁蒙河段悬河演化动力学机制与水沙调控(申请代码1选择E09的下属代码)研究黄河上游内蒙古河段悬河演化的动力学驱动机制；研究宽级配沙质河床冲刷自调节响应及枢纽工程坝下含沙量恢复规律，分析生态环境要素对水沙调控的约束条件；构建黄河上游非均匀沙不平衡输沙水动力数学模型，提出上游水库群水沙调控方法。

5.黄河源区高分辨率降水数据融合和多尺度水文预报方法(申请代码1选择E09的下属代码)研究黄河源区高原复杂气候系统演变过程的非线性和降水的不确定性特征，揭示不同尺度降水多影响系统相互作用机理；构建多时效嵌套高分辨率降水预报模型；研究不同尺度径流预报耦合及水资源调度需求的水文预报方法，为黄河水资源调度及水旱灾害防御提供支撑。

6.黄河上游关键鱼类栖息地地貌异质性影响及恢复机制(申请代码1选择E09的下属代码)以河流关键鱼类栖息地恢复为目标，分析黄河上游关键河段地貌异质性特征及影响因素，揭示河流地貌异质性-生境特征-关键鱼类生态响应机理，阐明关键鱼类栖息地地貌异质性恢复机制。

西江中游河网及梯级水库水动力整体数学模型研究

西江中游河网及梯级水库水动力整体数学模型研究方神光;张文明;徐峰俊;张康;黄一国【摘要】西江中游是珠江流域梯级水库建设和开展防洪调度的重点区域,依托最新实测干支流河道水深地形资料,建立了将梯级水库调度模式和一维河网水动力模型融合为一体的西江中游河网整体水动力学模拟计算平台.提出了从河网、子河网、河道、节点4个层面建立模型的计算顺序,有效解决了水库大坝截断河道导致大坝上下游失去水力联系而使河网不能进行整体连贯计算的技术难题.采用大量实测资料对各河段糙率进行了率定,结果显示西江中游红水河、柳江、黔江、郁江和浔江率定后的综合糙率分别是0.056、0.033、0.055、0.035和0.036;同时对各河段的验证和对典型洪水的模拟计算显示该模型的精度总体上可满足解决工程研究的实际需要,还可为开展西江流域生态水利调度提供技术支撑.【期刊名称】《人民珠江》【年(卷),期】2015(036)004【总页数】5页(P107-111)【关键词】河网;圣维南方程;梯级水库;数值模拟;西江中游【作者】方神光;张文明;徐峰俊;张康;黄一国【作者单位】珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东广州510611;珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东广州510611;珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东广州510611;珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东广州510611;珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东广州510611【正文语种】中文【中图分类】TV131.2珠江主流为西江，发源于云南省曲靖市乌蒙山余脉的马雄山东麓，自西向东流经云南、贵州、广西、广东4省(自治区)，至广东省三水的思贤滘，全长2 075 km，集水面积35.31万km2；流域洪水威胁也主要来自西江，如“94·6”流域性大洪水、“96·7”柳江大洪水、“98·6”和“05·6”西江大洪水；其中“94·6”大水，广东、广西受灾人口近1 800万，直接经济损失高达280多亿元[1]。

2023年数学建模国赛e题

2023年高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目
E题黄河水沙监测数据分析
黄河是中华民族的母亲河。

研究黄河水沙通量的变化规律对沿黄流域的环境治理、气候变化和人民生活的影响，以及对优化黄河流域水资源分配、协调人地关系、调水调沙、防洪减灾等方面都具有重要的理论指导意义。

附件1给出了位于小浪底水库下游黄河某水文站近6年的水位、水流量与含沙量的实际监测数据，附件2给出了该水文站近6年黄河断面的测量数据，附件3给出了该水文站部分监测点的相关数据。

请建立数学模型研究以下问题：
问题1研究该水文站黄河水的含沙量与时间、水位、水流量的关系，并估算近6年该水文站的年总水流量和年总排沙量。

问题2分析近6年该水文站水沙通量的突变性、季节性和周期性等特性，研究水沙通量的变化规律。

问题3根据该水文站水沙通量的变化规律，预测分析该水文站未来两年水沙通量的变化趋势，并为该水文站制订未来两年最优的采样监测方案（采样监测次数和具体时间等），使其既能及时掌握水沙通量的动态变化情况，又能最大程度地减少监测成本资源。

问题4根据该水文站的水沙通量和河底高程的变化情况，分析每年6-7月小浪底水库进行“调水调沙”的实际效果。

如果不进行“调水调沙”，10年以后该水文站的河底高程会如何？
附件1 2016-2021年黄河水沙监测数据
附件2 黄河断面的测量数据
附件3 黄河部分监测点的监测数据
附录说明
(1)“水位”和“河底高程”均以“1985国家高程基准”（海拔72.26米）为基准面。

(2)附件中的“起点距离”以河岸边某定点作为起点。

(2007.02.01)饮用水水源保护区划分技术规范

饮用水水源保护区划分技术规范前言为贯彻《中华人民共和国水污染防治法》和《中华人民共和国水污染防治法实施细则》，防治饮用水水源地污染，保证饮用水安全，制定本标准。

本标准规定了地表水饮用水水源保护区、地下水饮用水水源保护区划分的基本方法和饮用水水源保护区划分技术文件的编制要求。

本标准为首次发布。

本标准为指导性标准。

本标准由国家环境保护总局科技标准司提出。

本标准起草单位：中国环境科学研究院。

本标准国家环境保护总局2007 年1月9 日批准。

本标准自2007 年2 月1 日起实施。

本标准由国家环境保护总局解释。

饮用水水源保护区划分技术规范1 范围本标准适用于集中式地表水、地下水饮用水水源保护区（包括备用和规划水源地）的划分。

农村及分散式饮用水水源保护区的划分可参照本标准执行。

2 规范性引用文件本标准内容引用了下列文件中的条款。

凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。

GB 3838-2002 地表水环境质量标准GB 5749 生活饮用水卫生标准GB 15618 土壤环境质量标准GB/T14848地下水质量标准3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。

3.1 饮用水水源保护区指国家为防治饮用水水源地污染、保证水源地环境质量而划定，并要求加以特殊保护的一定面积的水域和陆域。

3.2 潮汐河段指河流中受潮汐影响明显的河段。

3.3 潜水指地表以下第一个稳定隔水层以上，具有自由水面的地下水。

3.4 承压水指充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。

3.5 孔隙水指赋存并运移于松散沉积物颗粒间孔隙中的地下水。

3.6 裂隙水指赋存并运移于岩石裂隙中的地下水。

3.7 岩溶水指赋存并运移于岩溶化岩层中的地下水。

4 总则4.1 水源保护区的设置与划分4.1.1饮用水水源保护区分为地表水饮用水源保护区和地下水饮用水源保护区。

地表水饮用水源保护区包括一定面积的水域和陆域。

地下水饮用水源保护区指地下水饮用水源地的地表区域。

4.1.2集中式饮用水水源地（包括备用的和规划的）都应设置饮用水水源保护区；饮用水水源保护区一般划分为一级保护区和二级保护区，必要时可增设准保护区。

聚力“三条黄河”夯实“四梁八柱”

聚力“三条黄河”夯实“四梁八柱”作者：余欣李军华来源：《黄河黄土黄种人》2024年第02期2023 年，黄河水利科学研究院（以下简称“黄科院”）坚定“四最四者”定位，锚定“五个一流”目标，聚力“六大集群”科技创新，强化人才培养，迈出全新步伐。

坚持“三条黄河”联动流域“四个统一”支撑能力稳步提升全力推进“三条黄河”建设。

黄科院持续开展黄河自然规律、关键技术和经济生态问题研究，推进黄河流域科学数据中心筹建，完成6 个野外观测站网建设、年度调水调沙河道生境与生态要素专题监测。

黄科院积极推进数字孪生黄河“两平台一中心”建设，加快黄河数学模拟系统扩能，河冰动力学模型嵌入国家防汛会商系统，填补了水利部冰凌动力学预报空白。

黄科院大力实施“模型黄河”3 年提升行动，全面开展黄河刁口河入海流路综合治理模型试验和地形制作机械化设备研发，推进下游河道模型提升、古贤模型建设、抗磨实验室和工程力学实验提档。

推进中国湖库清淤与泥沙利用协同创新平台、水利部堤防安全与病害防治工程中心运行，以及黄河保护法治与标准化研究中心建设。

科技助力流域治理管理。

黄科院向黄委党组提交年度咨询及跟踪研究成果并得到高度肯定，全年完成14 项水旱灾害防御重点任务，流域3 省（区）9 项重大工程和32 项水资源论证洪水影响评价项目技术审查，28 组次323 人次工程运管、农村饮水安全、应急抗旱、健康河湖、生态流量等监督检查。

2023 年，黄科院深入学习贯彻习近平总书记关于治水的重要论述，并在海河流域性特大洪水防御中表现突出，1 个集体、7 名职工得到水利部嘉奖。

坚持发挥流域发展战略专委会、黄河研究会等作用，提出的永定河流域系统治理建议被水利部、中国科协采纳，并上报中央相关部门。

坚持人才引领发展科研服务管理效能不断提高全面强化干部人才队伍建设。

2023 年，黄科院构建“1234”干部人才队伍布局，启动“新百名博士团队”建设，印发人才引培办法。

2 人次荣获国际水电杰出女工程师奖、第三届全国创新争先奖，1 个集体获得第21 届全国青年文明号和母亲河奖，9 人次当选水利部青年科技英才、共青团十九届中央委员会候补委员等。

2000—2020_年黄河源区水源涵养能力模拟与分析

第 6 期水　利　水　运　工　程　学　报No. 6 2023 年 12 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Dec. 2023 DOI:10.12170/20230509002叶立娟，刘翠善，王国庆，等. 2000—2020年黄河源区水源涵养能力模拟与分析[J]. 水利水运工程学报，2023（6）：46-56. （YE Lijuan, LIU Cuishan, WANG Guoqing, et al. Modeling and analysis of water conservation capacity in the source region of the Yellow River from 2000 to 2020[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023（6）: 46-56. （in Chinese））2000—2020年黄河源区水源涵养能力模拟与分析叶立娟1，刘翠善2，王国庆2，赵天晴1，贾雨凡3，阮俞理2(1. 河海大学水灾害防御全国重点实验室, 江苏南京 210098； 2. 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室, 江苏南京 210029； 3. 河海大学水文水资源学院, 江苏南京 210098)摘要: 黄河源区是黄河流域的重要产水区和水源涵养区，其水源涵养能力对河流上中下游区域的社会经济发展影响重大。

基于InVEST模型计算了2000—2020年黄河源区的产水量和水源涵养量，结果表明，多年平均产水总量和水源涵养总量分别为198.8×108和35.3×108 m3。

产水量和水源涵养量空间分布基本一致，呈现自东向西、自南向北递减的特点。

在研究时段内，二者均呈显著上升趋势，整体上升速率分别为3.8和0.7 mm/a，自东南向西北依次表现为极显著上升、显著上升、轻微上升及没有明显变化。

各土地利用类型的水源涵养总量由高到低分别为草地、耕地、湿地、林地、未利用地及城镇用地。

城市更新的雨洪过程动态响应模拟研究——以银川市为例

２０２３年１１月水利学报ＳＨＵＩＬＩＸＵＥＢＡＯ第５４卷　第１１期文章编号：０５５９－９３５０（２０２３）１１－１３４７－１２收稿日期：２０２３－０３－２６；网络首发日期：２０２３－１１－１７网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３１１２０．１３５３．００４．ｈｔｍｌ基金项目：中德合作交流项目（Ｍ－０４２７）；国家自然科学基金项目（５２０７９１０６，５２００９１０４）作者简介：李欣怡（１９９６－），博士生，主要从事城市水利数值模拟方面的动态规划研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：１８８９４３１０１６９＠１６３．ｃｏｍ通信作者：侯精明（１９８２－），教授，主要从事地表水及其附随过程数值模拟的理论推导和实际应用研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｎｇｍｉｎｇ．ｈｏｕ＠ｘａｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ城市更新的雨洪过程动态响应模拟研究———以银川市为例李欣怡１，侯精明１，潘占鹏１，景　静１，樊　超２，孙学良２（１．西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西西安　７１００４８；２．中国城市规划设计研究院，北京　１０００４４）摘要：为探明城市更新发展中局部片区改造对整体地表径流过程和地下管网排水过程的影响。

本文应用耦合水文和水动力学过程数值模型，以银川市西夏区南部和金凤区北部分别作为老城和新城更新片区，进行老城管网雨污分流改造及新城城市边缘区居民用地扩建研究。

研究表明：雨污分流对老城地表积涝和管网堵塞均有显著提升作用，不同组合方案局部改造较原始地块可减少地表积涝水量２５．０６％～４９．６３％，在峰值时刻和退水３ｈ后管网充满度＜１所占比例较改造前分别提升１．５１～２．３９倍和１．３２～２．６６倍（１≤Ｐ≤５）。

不同面积占比的新城扩建（０．５６％、０．３０％、０．１９％）对城市地表积涝和降雨径流控制率影响随着降雨重现期增加而增大，但其增速在Ｐ＝２０时变缓。

水质数学模型

国内水模型发展概括
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国内外水质数学模型的发展历程
世界上有代表性的水质模型软件汇总表
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国内外水质数学模型的热点问题
背景
我国的水质模型发展在1972年由官厅水库事件才引起了对水污染问题的重视.经过30 多年的努力,针对主要水系、海湾、湖泊以及重点水利工程，在①水动力与水质模型相接合,模型空间维数与状态变量不断增加 ②数值计算方法的多样化③地理信息系统的融入（GIS用于资源管理、环境监测、环境评价、灾害评估、区域流域环境规划等众多领域 .） ④对国外水质模型进行二次开发方面取得巨大进步。然而经过80余年的努力,水质数学模型在基础研究和应用研究两个方面获得了极大进展,但其发展和应用过程中还存在不少问题。
1960-1965年（发展阶段）
1970-1975年（发展阶段）
最近30年中（发展阶段）
随着改进的二维、三维河流、河口和湖泊（水库）模型的发展，水力学和水质间的藕合越来越引起科学研究工作者的重视。目前，包括各种变量的更综合的水质模型正在研究中，三维的和二维的水质模型仍处于发展阶段。
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水质污染图
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国内外水质数学模型的热点问题
定水质数学模型现存的问题
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国内外水质数学模型的热点问题
热点问题
当前环境问题已成为科学热点的问题,而21世纪面临的前瞻迫切性环境水质化学难题已成为全球热点问题。现以黄河典型河段水量水质为对象开展水质数学模型研究进行调配方案。
B
C
根据模型表达式对应的空间结构，可以分为零维（不含空间变量）、一维、二维、三维及高维模型。

银川水文地质

银川水文地质1 水文银川地表水体十分发育，主要河流为黄河。

人工沟渠纵横交错，大小湖泊遍布各地，地表水水源充足，水质良好，富含泥沙，有肥田沃地之功。

境内沟渠成网，湖泊湿地众多。

黄河流经银川80多公里，83南北贯穿，多年平均径流量为308x10m。

银川平原引用黄河水自流灌溉已有两千多年的历史。

引黄干渠有唐铼、汉延、惠农、西干等渠，83主要沟渠引排水量见表1-1、表1-2，年引水量数10x10m。

配套捧灌千支斗渠千余条，长数千公里，形成灌有渠、排有沟的完整的灌排水体系，保证了13万多公顷农田的灌溉。

银川历史上由于黄河不断改道，湖泊湿地众多，古有“七十二连湖”之说，现有“塞上湖城”之美称。

全市有湿地面积3(97万公顷，主要为湖泊湿地和河流湿地，其中天然湿地占湿地面积的60,以上，自然湖泊近200处，面积ioo公顷以上的湖泊20多处。

较著名的有鸣翠湖、阅海、鹤泉湖、宝湖、西湖等。

银川湿地有丰富的动植物资源，湿地植物有190多种，湿地野生动物有150多种，其中有国家一级保护动物黑鹤、中华秋沙鸭、白尾海雕、小鸨、大鸨5种，国家二级保护动物大天鹅等19种，自治区级保护动物24种。

1.1 地表水1.1.1地表水概况银川市地表水属黄河水系，除黄河外，主要由引黄灌溉渠道水、排水沟水及大小湖泊水组成。

银川市主要引黄灌溉渠道，从西向东有:西干渠、新开渠、良田渠、唐徕渠、汉延渠、惠农渠、民生渠等。

这些渠道的水流方向基本同地形倾斜方向一致，从西南入境，向东北方向流去，最后注入黄河。

银川市主要排水沟，从西向东有:四二干沟、三一支沟、银新干沟、第四排水沟、第二排水沟、三支沟、永二干沟等。

排水沟走向主要为北东向，次为东西向，排水方向是由南西向北东方向排泄，或由西向东排泄，最后均排入黄河。

排水沟主要用于泄洪、排泄灌溉余水、工业废水以及生活废水银川市有大小湖泊70多处，是地表水的主要组成部分。

较大的湖泊有:宁大湖、西滩湖、清水湖、岛嘴湖、燕鸽湖、章子湖、锅底湖、孔雀湖、碱湖和宝湖等。

水道水动力学数值模拟与工程应用

水道水动力学数值模拟与工程应用随着社会经济的不断发展，水力工程在各个领域的应用越来越广泛。

为了确保水力工程的安全、高效和可持续发展，水道水动力学数值模拟成为了一种非常重要的工具。

本文将从什么是水道水动力学数值模拟、水道水动力学数值模拟的应用和研究进展、水道水动力学数值模拟的局限以及水道水动力学数值模拟的未来发展方向等方面进行探讨。

一、水道水动力学数值模拟的概念水道水动力学数值模拟是指采用数值方法，对水动力学基本方程进行离散化、求解，进而分析水流中的各种流动现象。

它是一种基于计算机模拟的水动力学研究手段，主要解决各种复杂水流现象，如河流、湖泊、海岸、水库以及工程建设中的各种水流问题等。

水道水动力学数值模拟在水利工程中的应用非常广泛，包括但不限于：水力发电站尾水排放、河流、湖泊、海岸及船舶的水动力学研究、水坝溢流风险评估、港口、码头以及海洋工程的设计、工程流体的数值分析与优化、水资源管理以及水环境保护等。

二、水道水动力学数值模拟的应用和研究进展水道水动力学数值模拟的应用和研究进展可以追溯到20世纪60年代初期，当时，应用计算机进行水动力学模拟的研究才刚起步。

进入21世纪后，水道水动力学数值模拟得到了飞速发展。

目前水道水动力学数值模拟已成为研究水力学、河流、湖泊、海岸以及水利工程中各种水流问题的重要手段之一。

在水力发电站、水坝、港口、码头等工程建设中，水道水动力学数值模拟已经得到了广泛应用。

例如，在水力发电站的尾水排放方面，水道水动力学数值模拟可以帮助评估河流中水流对周边环境的影响，优化排放参数。

在河流、海岸以及船舶水动力学研究方面，水道水动力学数值模拟可以模拟各种水流现象，如波浪、洋流、水位、水深、流速以及水质等。

通过水道水动力学数值模拟，可以预测河流、海岸以及航道等复杂水流环境对船舶的影响，为船舶航行和安全提供科学依据。

在水资源调度和水环境保护方面，水道水动力学数值模拟可以通过预测水资源利用效率和水环境的变化，为地方政府和水利部门提供科学决策依据。

基于小波变换的黄河宁夏段水沙变化趋势研究

基于小波变换的黄河宁夏段水沙变化趋势研究作者：慕丹丹褚金镝高博来源：《人民黄河》2021年第11期摘要：近年来黄河宁夏河段水沙特性及变化趋势受到大型水库运行调蓄影响，为探明其水沙演变规律，运用累积距平法及小波变换方法系统地分析了黄河下河沿水文站和石嘴山水文站连续63 a年径流量和年输沙量的演变规律。

研究表明：宁夏河段年径流量存在6、9、13、28 a的变化主周期，水沙变化均有下降趋势。

年径流量受龙羊峡水库运行影响，突变点出现在1968年和1986年，1986年的突变强于1968年的。

宁夏河段年输沙量波动是祖厉河、清水河和红柳沟泥沙的汇入导致的。

受刘家峡水库运行影响，年输沙量的突变点出现在1968年，在1968年以后年输沙量未出现明显突变。

关键词：水沙变化;小波变换;趋势;黄河宁夏段中图分类号：P333;TV882.1文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.11.012引用格式：慕丹丹，褚金镝，高博.基于小波变换的黄河宁夏段水沙变化趋势研究[J].人民黄河，2021，43（11）：65-68，75.Evolution Law of the Runoff and Sediment Discharge in Ningxia Reach of the Yellow RiverBased on Wavelet TransformMU Dandan， CHU Jindi， GAO Bo（Ning-Meng Hydrology and Water Resources Bureau， YRCC， Baotou 014000， China）Abstract： In recent years， the characteristics of water and sediment in the Ningxia reach of the Yellow River have been affected by human activities and the operation and storage of large-scale reservoirs. In order to explore the water and sediment evolution laws， the cumulative anomaly method and wavelet transform method were used to analyze the water and sediment evolution laws of runoff and sediment transport for 63 years at the Yellow River Xiaheyan Hydrological Station and Shizuishan Hydrological Station. The research shows that the runoff of the Ningxia section has a main cycle of 6 a， 9 a， 13 a， and 28 a， water and sediment changes have a downward trend. The annual runoff is affected by the operation of Longyangxia Reservoir. The mutation points appeare in 1968 and 1986 and the mutation intensity in 1986 is greater than that in 1968. The reason for the fluctuation of sediment transport in the Ningxia reach is due to the influx of sediment from the Zuli River， Qingshui River and Hongliu Gulley. Affected by the operation of the Liujiaxia Reservoir，the sudden change in the annual sediment delivery occurs in 1968 and there is no obvious sudden change in the annual sediment delivery after 1968.Key words： water and sediment changes; wavelet transform; trend; Ningxia Reach of Yellow River黃河是我国的母亲河，自新中国成立以来，党和国家注重对黄河的治理和开发利用，经过不断的努力，黄河流域水沙治理取得了一定的成效。

大型水库水质数值模拟及应用

Numerical Simulation and Application of Water Quality in Large Reservoirs
作者：王敏;姜利兵;黄海真;轩晓博;郜学军
作者机构：黄河勘测规划设计研究院有限公司,郑州450003
出版物刊名：环境影响评价
页码： 47-51页
年卷期： 2021年第1期
主题词： EFDC;马莲河水库;水质模型
摘要：采用Environmental Fluid Dynamics Code(EFDC)软件,以流量、水质为计算边界,建立了拟建工程马莲河水库二维水质模型.结果表明:拟建的马莲河水库蓄水后,在水库上游来水水质满足水功能区水质要求的前提下,马莲河库区坝前、库中水体水质总体良好,平水年
COD_(cr)、TP、NH_3-N浓度均可满足水功能区水质标准要求.库区水质主要受上游来水水质影响.来水水质指标浓度较高时,坝址断面COD_(cr)、TP、NH_3-N浓度偏高;来水水质指标浓度较低时,坝址断面COD_(cr)、TP、NH_3-N浓度偏低.。

水动力学_精品文档

水动力学水动力学是研究水流运动及其相互作用的学科。

它涉及了水的运动规律、水力学原理、水的力学特性等方面的研究。

水动力学在许多领域中都有广泛的应用，如水利工程、环境工程、海洋工程等。

水动力学的研究对象主要是液体水在不同情况下的运动规律。

液体水的特点是流动性强，而且受到重力、惯性和表面张力等力的影响。

研究水的运动规律，可以帮助人们更好地理解水流的行为，为水利工程等领域的设计和施工提供科学依据。

在水动力学研究中，有几个基本的概念需要了解。

首先是水流速度，它是指单位时间内液体水通过某一横截面的流量。

水流速度的大小决定了水流的快慢，常用的单位是米/秒。

其次是水位高度，它是指液体水相对于某一基准面的高度。

水位高度与水流速度密切相关，通过测量水位高度的变化可以推算出水流速度的变化。

还有一个重要的概念是水压，它是指液体水由于受到重力的影响所产生的压力。

水压的大小与水位高度和重力加速度有关。

水动力学的研究方法包括实验研究和数值模拟两种。

实验研究是通过建立实验装置来模拟水流的运动过程，然后通过观察和测量来获取相关数据。

实验研究具有直观性和可重复性的优点，可以提供较为真实的物理现象。

但是，实验研究也受到实验条件的限制，且成本较高。

数值模拟是通过建立数学模型，运用计算机算法来模拟水流的运动过程，然后通过计算得到相关数据。

数值模拟具有灵活性和高效性的优点，可以在较短时间内获取大量数据。

但是，数值模拟的准确性受到模型假设和计算参数的影响，需要进行验证和修正。

水动力学在水利工程中有着广泛的应用。

水力发电是水利工程领域的一个重要方向，通过充分利用水流的动能来发电。

水动力学的研究可以帮助人们更好地了解水流的运动规律和能量转化过程，从而优化水力发电装置的设计和运行。

此外，水动力学还可以应用于水库调度、泄洪管理等方面的工作，以确保水资源的合理利用和安全管理。

水动力学在环境工程中也有一定的应用。

例如，在污水处理中，通过水动力学的研究可以确定污水处理设施的流量和水质要求，以实现污水的有效处理和排放。

211189558_黄河头道拐段冰输移及堆积过程数值模拟

２０２３年４月水利学报ＳＨＵＩＬＩＸＵＥＢＡＯ第５４卷　第４期文章编号：０５５９－９３５０（２０２３）０４－０４７４－１２收稿日期：２０２２－０８－０７；网络首发日期：２０２３－０３－１６网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０３１５．１０３０．００１．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金项目（５１９６９０２５）；内蒙古自治区自然科学基金项目（２０１９ＭＳ０５００６）作者简介：李超（１９８３－），博士，副教授，硕士生导师，主要从事河冰水力学研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｍｎｄｌｃ＠ｉｍａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：冀雪飞（１９９７－），硕士生，主要从事河冰水力学研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｍｎｄｊｘｆ＠１６３．ｃｏｍ黄河头道拐段冰输移及堆积过程数值模拟李　超１，冀雪飞１，赵水霞２，ＨｕｎｇＴａｏＳｈｅｎ３（１．内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，内蒙古呼和浩特　０１００１８；２．水利部牧区水利科学研究所，内蒙古呼和浩特　０１００２０；３．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｌａｒｋｓｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＰｏｔｓｄａｍＮｅｗＹｏｒｋ１３６９９，ＵＳＡ）摘要：头道拐河段因其特殊的河道形态及地理位置而成为黄河内蒙古段最易形成冰坝的河段，研究该河段河冰输移及堆积过程是理解内蒙古段河冰过程及卡冰结坝作用机理的关键。

本文基于耦合的二维有限元水动力学模型和ＤＰＭ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＰａｒｃｅｌＭｅｔｈｏｄ）河冰动力学模型，模拟了黄河头道拐河段２０２０—２０２１年冬季封河过程并进行了验证，讨论了不同水力条件、上游流凌密集度及河道形态对封河过程的影响。

结果表明：相比于官牛犋弯道，河道弯曲率大、束窄程度高的什四份子弯道更易形成卡冰，且流量越小，卡冰作用越明显，冰盖向上游发展速度越快。

河道流凌密集度小于０．４时，各种流量下研究河段未发生卡冰；流凌密集度增大至０．４，表面流冰首先在弯曲率系数较大的什四份子弯道处形成卡冰，随着流凌密集度和流量的进一步增大，下潜并输移到下游的流凌也会在官牛犋弯道形成卡冰，因此，头道拐河段形成卡冰的流凌密集度临界条件为０．４。

汾河水库水动力及水质数值模拟

汾河水库水动力及水质数值模拟郑婷婷;徐明德;景胜元;李静;张学慧【摘要】汾河水库是万家寨引黄工程的调节水库和山西省最大的地表水饮用水源地,其上游河段的COD和TN有超标现象,故确定库区污染物的输移扩散规律并提出相应的保护措施对保证水库水质安全至关重要.以工程技术资料、DEM模型、遥感及GPS实测信息为基础,采用GIS技术将汾河水库边界和地形进行数字化处理;通过实测数据进行参数率定与模型验证,确定汾河水库的水动力模型和水质模型;将模型进行耦合联用,以汾河水库的水动力为基础,选取COD和TN进行数值模拟,计算污染物在不同进水浓度时库区污染物超标面积,以库区污染物超标面积百分比来表征水库受污染程度.模拟结果表明:风场是影响水库水动力的主要因素;在静风和主导风力作用下污染物分别沿地形和沿下风向堤岸扩散;污染物超标面积百分比与进水污染物浓度限值呈二次函数关系.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】9页(P105-113)【关键词】水动力模拟;水质模拟;污染控制;汾河水库【作者】郑婷婷;徐明德;景胜元;李静;张学慧【作者单位】太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原030024;太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原030024;太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原030024;太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原030024;太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】X524汾河水库为典型的北方干旱地区水库，由于自然补给小，污染负荷大，受水质和水量的双重威胁。

且作为山西省最大的地表水饮用水源地，其水质关系到太原市人民的用水安全。

因此，对库区水动力与水质问题进行模拟，以认识污染物的输移扩散规律显得十分必要。

水库水动力及水质数值模拟的研究正趋于成熟，但研究区域大多集中在南方湖泊[1-3]与大型水库[4-5]，对北方干旱地区中小型水库研究较少。

基于MIKE21 模型的黄河四排口河段洪水演进数值模拟

Science &Technology Vision科技视界0引言目前,对于河道洪水演进的数学模型主要是基于一维、二维水动力数学模型。

王扬等[1]基于一维、二维水动力耦合模型建立了韩江南北堤防洪保护区溃坝洪水演进数学模型。

周跃华等[2]基于GIS 与一维水动力模型对陶乐防洪保护区漫溢洪水进行了风险分析。

孙玲玲[3]通过建立二维非恒定流数学模型模拟了黄壁庄水库洪水演进过程。

戚蓝等[4]基于高精度DEM 数据建立三亚市主城区暴雨、洪水与风暴潮多元耦合的精细化洪涝分析模型。

王俊珲等[5]通过建立高分辨率数值模型与三维可视化耦合技术对陕西沣西新城进行了洪涝过程分析。

目前来说一维水动力数学模型计算简单方便,模拟精度较高,在水库洪水演进模拟中应用较多,但对于复杂的游荡性河段来说其计算可靠性较差;基于二维水动力数学模型目前不仅应用于洪水演进中,在河床变形与泥沙运移中也应用较广,对复杂河道的计算精度高、可靠性较准确,能够有效的模拟复杂动边界条件下的洪水演进过程。

本文主要基于二维水动力数学模型,采用有限体积法对黄河四排口河段进行洪水演进的模拟计算,分析大流量下河道的水动力场变化状况,以及河道的冲刷和河床变形状况,对今后该河道的治理提供理论依据。

1研究区域概况黄河四排口河段位于宁夏石嘴山市平罗县境内,该段属于平原游荡非稳定分叉型河道,河宽1800~6000m,平均宽为3300m,主槽宽500~-1000m,平均宽为650m,河道比降为0.18‰,河床糙率为0.016~0.027,弯曲率为1.23。

平面上呈宽窄相间的藕节状分布,河道宽浅,水流散乱,沙洲密布,河床组成为细沙、粉细砂,河床抗冲性差,冲淤变化较大,主流游荡摆动较为剧烈,两岸主流顶冲点不定,经常出现险情。

其左岸为银川平原的组成部分,土地肥沃,是引黄老灌区,耕地面积30万余亩,右岸属鄂尔多斯平原,沙质土壤,耕地面积较少。

由于该段是多年的老险工河段,历史上每次遇到大洪水均发生顶冲榻岸、险情不断,抢险投入较大,严重威胁平罗灌区。

关于黄河的数学手抄报

关于黄河的数学手抄报黄河数学模拟系统就是利用先进的计算机技术和水利学、气象学、环境学等学科的相关知识，针对黄河问题特点而对水沙现象及边界条件进行概化处理，构建一套先进的数学模型和参数，实现对黄河天气系统、水流及泥沙运动、生态及水环境变化等现象的数值模拟，包括历史过程的重现模拟（率定或验证）和未来事件的预先模拟（预报或预估）。

黄河数学模拟系统主要由水利等专业的数学模型（算法）及前后处理构件、数据（包括模型参数）库及其管理、构建的各种模拟作业流程（模型）组成。

数学模拟系统是“数字黄河”工程的核心，是实现现代治黄工作的一种有效工具。

只有通过数学模型对黄河治理开发与管理的各种方案进行模拟、分析和研究，预先提出各种方案的可能风险与结果，才能使治黄的决策更具有科学性和预见性。

黄委数学模拟系统建设回顾几十年来，随着中国改革开放的进程和计算机技术的快速发展，黄委在使用计算机软件处理治黄问题方面，尤其是对数学模型的研究、开发与引进方面做了大量而卓有成效的工作，取得了令人欣喜的成绩。

20世纪80年代初，黄委就利用联合国开发计划署援款建设“黄河三花间实时遥测洪水预报系统”，研制伊河陆浑示范区产汇流预报模型，并引进美国国家天气局河流预报系统（NWSRFS）。

后来，先后与国际合作或通过国家科技攻关等课题，先后研发了黄河下游防洪减灾系统、三花间暴雨洪水预警预报系统、黄河中下游洪水联合调度模型、黄河下游河道水沙运动仿真模型、黄河下游冰凌数学模型、黄河中游的支流降雨产流产沙模型等。

2001年7月25日黄委党组正式提出建设“数字黄河”工程。

而后，针对黄河上实际情况，总结了黄河上多年应用系统的开发建设特点，通过深入的调研和需求分析，明确了“数字黄河”工程建设的目标、任务和原则，编制了“数字黄河”工程规划，颁布了一大批“数字黄河”工程建设的标准、办法与规章制度，规范了“数字黄河”工程的建设与管理。

几年来，黄委的信息化建设取得了长足发展。