水庫泥沙可視化數(shù)學(xué)模型研究與應(yīng)用.pdf

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1、第33卷第6期人民黃河V01．33．No．62011年6月YELL0WRIVERJun．．20l1【水文-泥沙】水庫泥沙可視化數(shù)學(xué)模型研究與應(yīng)用付健，安催花，何劉鵬，李慶國(黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南鄭州450003)摘要：以前人研究成果和基礎(chǔ)理論為基礎(chǔ)，依托WINDOWS技術(shù)平臺，采用VB編程語言進(jìn)行可視化程序設(shè)計，利用Fo~ran語言編寫核心功能模塊源代碼，并依靠動態(tài)鏈接庫技術(shù)(DLL)完成模型的整體耦合，開發(fā)了具有良好人機(jī)交互界面的水庫泥沙水動力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了輸入數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和模型參數(shù)的

2、外部調(diào)整。實(shí)例應(yīng)用情況表明：該模型能夠模擬不同水庫長系列的庫區(qū)沖淤，計算結(jié)果符合實(shí)際。關(guān)鍵詞：可視化；系統(tǒng)開發(fā)；數(shù)學(xué)模型；水庫泥沙中圖分類號：TV145文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10．3969／j．issn．10130-1379．2011．06．014鑒于河流泥沙問題與模擬技術(shù)的復(fù)雜性，目前的水庫泥沙數(shù)學(xué)模型仍然有很多問題有待解決，如邊界阻力、恢復(fù)飽和系數(shù)、水流挾沙力等。尤其重要的是，如何使已有的泥沙數(shù)學(xué)?？煜驑?biāo)準(zhǔn)化、可視化和商業(yè)化發(fā)展，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)模型的開政性檢驗(yàn)。筆者應(yīng)用水動力學(xué)基本理論I2和軟件工

3、程理論，1．2水流挾沙力公式成功開發(fā)了水庫泥沙水動力學(xué)模型。該模型系統(tǒng)由方案管理f系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、模塊管理子系統(tǒng)、方案輸出子系統(tǒng)和系統(tǒng)管理子系統(tǒng)等多個一級子系統(tǒng)組成，具有系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)s=2．5【忐門r㈥管理、方案管理、模塊管理、方案輸出、動態(tài)演示等功能。模型開發(fā)依托WINDOWS技術(shù)平臺，采用VisualBasic編程暗青進(jìn)行可視化程序設(shè)計，利用Fortran語言編寫核心功能模塊源代碼，并依靠動態(tài)鏈接庫技術(shù)(DLL)完成模型的整體耦合，為模型的輸入、輸出、計算、結(jié)果顯示等功能提供一個集1．

4、3分組挾沙力計算公式成的叮視化的環(huán)境，使模型界面層次清晰，同時對各方案的計算結(jié)果可進(jìn)行直觀、動態(tài)的顯示。Js1基本原理{煮S—S1．1基本方程(1)水流連續(xù)方程。公式為：0(2)水流運(yùn)動方程。公式為1．4沉速的計算dx(、A)+’gA(妾+．，)=0(2)(3)沙量連續(xù)方程(分粒徑組)。公式為~d-(QS)oAdk收稿日期：2010—10-22-：。(3)基金項(xiàng)目：水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(200701044)。(4)河床變形方程。公式為作者簡介：付健(1977一)，男(滿族)，遼寧開原人，I程師

5、，主要從事水利規(guī)劃、0Zb水庫泥沙及河床演變方面的研究工作。=(s—s)J(4)E—mail：fujian_~cc@126．tom．32．人民黃河2011年第6期4結(jié)語河水下三角洲表層沉積物姚分析海洋科學(xué)’97‘預(yù)測結(jié)果表明，孤東海岸帶地形侵蝕問題將逐年惡化，若誓萎蓋河三角洲河口段海岸線演變特¨_人不采取相關(guān)措施，則會嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全和經(jīng)濟(jì)安全?！矩?zé)任編輯趙宏偉】同時，根據(jù)現(xiàn)場踏勘和丁壩附近數(shù)據(jù)分析，十八橋丁壩、三號排七電七七(上接第34頁)過程及蓄水、泄水過程。動態(tài)演示模塊的顯示料符合良好

6、。內(nèi)容分為兩個部分：一部分動態(tài)表現(xiàn)水庫入庫、出庫流量以及水庫水位的變化過程；另一部分動態(tài)表現(xiàn)水庫每日的泥沙淤積狀態(tài)、水庫水體的變化狀態(tài)，可以直觀地演示水庫調(diào)度運(yùn)用和沖淤變化過程，見圖l1。圖122003年1O月深泓點(diǎn)縱剖面致謝：本文撰寫過程中得到了韓其為、韋直林、涂啟華、李圖l1動態(tài)演示界面世瀅、劉繼祥、余欣的指導(dǎo)和幫助，特此感謝!該模塊通過交互控制可以設(shè)置演示時段和變化速度，也可以由自動改為手動控制，更清晰地了解水庫的沖淤變化過程。參考文獻(xiàn)：[1]韓其為．水庫淤積[M]．北京：科學(xué)出版社，200

7、3．3實(shí)例應(yīng)用[2]張瑞瑾，謝鑒衡，王明甫，等．河流泥沙動力學(xué)[M]．北京：中國水利水電出版杜，1998．利用黃河小浪底水庫1999年11月—2007年10月實(shí)測[3]JoeHummel，TedPattion．VisualBasic高效編程[M]．嚴(yán)靜東，譯．北京：清華入、出庫水沙過程對小浪底水庫進(jìn)行泥沙沖淤計算。大學(xué)出版社，2004．3．1水庫淤積量[4]譚浩強(qiáng)，田淑清．FORTRAN語言：FORTRAN77結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計[M]．北京：實(shí)測輸沙率法計算的小浪底水庫沖淤量為25．70億t，數(shù)清華大

8、學(xué)出版社，2001．學(xué)模型計算沖淤量為26．94億t，模型計算成果比實(shí)測沖淤量[5]余欣，安催花，郭選英，等．小浪底水庫泥沙水動力學(xué)數(shù)學(xué)模型研究及應(yīng)用[J]．人民黃河，2000，22(8)：18—32．大1．24億t，誤差約為5％。[6]張紅武．黃河下游洪水模型相似律的研究[D]．北京：清華大學(xué)，1995．3．2庫區(qū)淤積形態(tài)[7]錢意穎，曲少軍，曹文洪，等．黃河泥沙沖淤數(shù)學(xué)模[M]．鄭州：黃河水利數(shù)學(xué)模型計算的庫區(qū)縱剖面與實(shí)測結(jié)果對比見圖12，可以出版社，1998．看出模型能夠模擬