水庫(kù)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(kù)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(guó)(黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)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(tái)，采用VB編程語(yǔ)言進(jìn)行可視化程序設(shè)計(jì)，利用Fo~ran語(yǔ)言編寫(xiě)核心功能模塊源代碼，并依靠動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)(DLL)完成模型的整體耦合，開(kāi)發(fā)了具有良好人機(jī)交互界面的水庫(kù)泥沙水動(dòng)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(kù)長(zhǎng)系列的庫(kù)區(qū)沖淤，計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際。關(guān)鍵詞：可視化；系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；數(shù)學(xué)模型；水庫(kù)泥沙中圖分類號(hào)：TV145文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10．3969／j．issn．10130-1379．2011．06．014鑒于河流泥沙問(wèn)題與模擬技術(shù)的復(fù)雜性，目前的水庫(kù)泥沙數(shù)學(xué)模型仍然有很多問(wèn)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(kāi)政性檢驗(yàn)。筆者應(yīng)用水動(dòng)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(kāi)發(fā)了水庫(kù)泥沙水動(dòng)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(gè)一級(jí)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(dòng)態(tài)演示等功能。模型開(kāi)發(fā)依托WINDOWS技術(shù)平臺(tái)，采用VisualBasic編程暗青進(jìn)行可視化程序設(shè)計(jì)，利用Fortran語(yǔ)言編寫(xiě)核心功能模塊源代碼，并依靠動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)(DLL)完成模型的整體耦合，為模型的輸入、輸出、計(jì)算、結(jié)果顯示等功能提供一個(gè)集1．

4、3分組挾沙力計(jì)算公式成的叮視化的環(huán)境，使模型界面層次清晰，同時(shí)對(duì)各方案的計(jì)算結(jié)果可進(jìn)行直觀、動(dòng)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(dòng)方程。公式為1．4沉速的計(jì)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(jiǎn)介：付健(1977一)，男(滿族)，遼寧開(kāi)原人，I程師

5、，主要從事水利規(guī)劃、0Zb水庫(kù)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(yǔ)河水下三角洲表層沉積物姚分析海洋科學(xué)’97‘預(yù)測(cè)結(jié)果表明，孤東海岸帶地形侵蝕問(wèn)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(huì)嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全和經(jīng)濟(jì)安全。【責(zé)任編輯趙宏偉】同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和丁壩附近數(shù)據(jù)分析，十八橋丁壩、三號(hào)排七電七七(上接第34頁(yè))過(guò)程及蓄水、泄水過(guò)程。動(dòng)態(tài)演示模塊的顯示料符合良好

6、。內(nèi)容分為兩個(gè)部分：一部分動(dòng)態(tài)表現(xiàn)水庫(kù)入庫(kù)、出庫(kù)流量以及水庫(kù)水位的變化過(guò)程；另一部分動(dòng)態(tài)表現(xiàn)水庫(kù)每日的泥沙淤積狀態(tài)、水庫(kù)水體的變化狀態(tài)，可以直觀地演示水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用和沖淤變化過(guò)程，見(jiàn)圖l1。圖122003年1O月深泓點(diǎn)縱剖面致謝：本文撰寫(xiě)過(guò)程中得到了韓其為、韋直林、涂啟華、李圖l1動(dòng)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(guò)交互控制可以設(shè)置演示時(shí)段和變化速度，也可以由自動(dòng)改為手動(dòng)控制，更清晰地了解水庫(kù)的沖淤變化過(guò)程。參考文獻(xiàn)：[1]韓其為．水庫(kù)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(dòng)力學(xué)[M]．北京：中國(guó)水利水電出版杜，1998．利用黃河小浪底水庫(kù)1999年11月—2007年10月實(shí)測(cè)[3]JoeHummel，TedPattion．VisualBasic高效編程[M]．嚴(yán)靜東，譯．北京：清華入、出庫(kù)水沙過(guò)程對(duì)小浪底水庫(kù)進(jìn)行泥沙沖淤計(jì)算。大學(xué)出版社，2004．3．1水庫(kù)淤積量[4]譚浩強(qiáng)，田淑清．FORTRAN語(yǔ)言：FORTRAN77結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)[M]．北京：實(shí)測(cè)輸沙率法計(jì)算的小浪底水庫(kù)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(jì)算沖淤量為26．94億t，模型計(jì)算成果比實(shí)測(cè)沖淤量[5]余欣，安催花，郭選英，等．小浪底水庫(kù)泥沙水動(dòng)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(kù)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(jì)算的庫(kù)區(qū)縱剖面與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)圖12，可以出版社，1998．看出模型能夠模擬