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基于国产编程语言的并行水动力模型开发及初步调优
1
作者 王明阳 王静 +2 位作者 李娜 俞茜 宫啸天 《人民黄河》 北大核心 2026年第2期41-46,共6页
基于国产编程语言Taichi开发了具有跨平台并行计算能力的高性能二维水动力模型FRAS。FRAS拥有良好的并行计算灵活性,能与同构CPU-CPU和异构CPU-GPU计算架构良好兼容,还支持多核CPU、CUDA、OpenGL、Metal、Vulkan等多种并行加速技术,具... 基于国产编程语言Taichi开发了具有跨平台并行计算能力的高性能二维水动力模型FRAS。FRAS拥有良好的并行计算灵活性,能与同构CPU-CPU和异构CPU-GPU计算架构良好兼容,还支持多核CPU、CUDA、OpenGL、Metal、Vulkan等多种并行加速技术,具有良好的跨平台性能。采用非结构化网格离散二维空间,运用有限体积法对连续性方程和动量方程进行数值离散处理,将FRAS模型应用于辽宁省绕阳河的洪水计算,相较于原始串行代码,并行化处理后加速比为14.7。通过优化变量存储结构,计算性能因访存优化而提升约2倍,初步优化后程序加速比达30.1。 展开更多
关键词 二维水动力模型 并行计算 跨平台 Taichi编程语言
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不同干扰下串列双PTC圆柱的振动及功率稳定性研究
2
作者 章大海 张帅 +2 位作者 刘硕硕 侯啸海 江耀鑫 《应用数学和力学》 北大核心 2026年第2期203-218,共16页
发展海洋能符合国家的“双碳”战略目标,大规模利用VIVACE提取海流能时需要多振子协同组合发电,但多振子的干扰效应会形成比较紊乱的流场,造成VIVACE振动响应不稳定.为此,提出刚性连接结构以解决多振子流致振动造成的干扰.利用RANS方法... 发展海洋能符合国家的“双碳”战略目标,大规模利用VIVACE提取海流能时需要多振子协同组合发电,但多振子的干扰效应会形成比较紊乱的流场,造成VIVACE振动响应不稳定.为此,提出刚性连接结构以解决多振子流致振动造成的干扰.利用RANS方法和Spalart-Allmaras湍流模型,结合动网格和UDF技术,模拟分离式串列双PTC圆柱和刚性连接双PTC圆柱在L=1.5D,L=2.5D,L=3.5D三种间距比下的流致振动响应、振动稳定性及瞬时输出功率稳定性.结果表明,间距比增加会使得刚性连接时振动幅值稳定性减小,与分离式相比较,在三种间距比下刚性连接均可以改善振动稳定性和瞬时输出功率稳定性,但改善效果随着间距比增加而减弱;引入净阻尼系数衡量分离式串列双PTC圆柱和刚性连接串列双PTC圆柱振动过程中的系统能量变化,发现不稳定的净阻尼系数会导致系统能量的不稳定最终形成振动响应的不稳定. 展开更多
关键词 流致振动 串列双PTC圆柱 净阻尼系数 振动稳定性
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挑流随机喷溅水滴落点位置的近似解析方法
3
作者 张雨辰 张华 《水力发电学报》 北大核心 2026年第1期66-75,共10页
挑流水舌与下游水面碰撞过程中会产生大量喷溅水滴,针对水滴随机喷溅数学模型在求解时存在计算效率低下的问题,基于二次阻力作用下二维抛体运动的近似解析公式,提出一种计算挑流随机喷溅水滴落点位置的近似解析方法,并从落点位置与概率... 挑流水舌与下游水面碰撞过程中会产生大量喷溅水滴,针对水滴随机喷溅数学模型在求解时存在计算效率低下的问题,基于二次阻力作用下二维抛体运动的近似解析公式,提出一种计算挑流随机喷溅水滴落点位置的近似解析方法,并从落点位置与概率密度分布两个方面与四阶龙格-库塔法计算结果进行对比分析。结果表明:在水滴数量与初始信息相同的情况下,近似解析方法计算结果与四阶龙格-库塔法相近,但所需计算时间仅为后者的1/30,有效提升了计算效率,为随机喷溅水滴运动分析提供了更高效的途径。 展开更多
关键词 泄洪雾化 喷溅水滴 随机喷溅模型 落点位置 近似解析方法
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浅水液舱侧壁开孔箱体抑制晃荡的试验研究
4
作者 孔耀华 齐野含 +2 位作者 李厚蓉 马玉祥 朱一鸣 《工程力学》 北大核心 2026年第1期281-288,共8页
近年来,在抑制浅水液舱晃荡方面,国内外学者对带孔横板或带孔竖板型减摇结构的研究取得较大进展。该文结合带孔横板及带孔竖板的阻晃特点,提出一种新型侧壁安装的开孔箱体减摇结构;并通过物理模型试验,分析其在具有不同孔隙率及孔隙形... 近年来,在抑制浅水液舱晃荡方面,国内外学者对带孔横板或带孔竖板型减摇结构的研究取得较大进展。该文结合带孔横板及带孔竖板的阻晃特点,提出一种新型侧壁安装的开孔箱体减摇结构;并通过物理模型试验,分析其在具有不同孔隙率及孔隙形状的情况下,对于不同外激励的摇动频率下的液舱内液体晃荡的抑制效果。通过波高幅值和视频图像,分析晃荡波的变化,分析结果表明:侧壁开孔箱体通过增加晃荡液体的阻力,使液体产生携气涡旋和使水体破碎,能较大程度地抑制固有频率附近产生的自由液面幅值。但是,开孔箱竖板的孔隙率及孔隙形状对其阻晃效果影响较小。通过小波分析发现,侧壁开孔箱主要通过抑制第一及第二固有频率的能谱幅值,达到降低自由液面的效果。 展开更多
关键词 海洋工程 液舱晃荡 模型试验 晃荡抑制 小波分析
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基于IFMS的热带感潮河流防洪保护区洪水风险研究——以海南省昌化江为例
5
作者 郭淑慧 吴晴 熊斌 《人民珠江》 2026年第2期1-12,共12页
洪水灾害历来是威胁人民生命财产安全的主要自然灾害之一,洪水风险研究是水利主管部门进行科学有效防洪及避洪转移决策的重要依据。海南省位于中国最南部,长年遭受山洪、台风、潮水综合影响。昌化江流域位于海南省西南部,其流域洪水灾... 洪水灾害历来是威胁人民生命财产安全的主要自然灾害之一,洪水风险研究是水利主管部门进行科学有效防洪及避洪转移决策的重要依据。海南省位于中国最南部,长年遭受山洪、台风、潮水综合影响。昌化江流域位于海南省西南部,其流域洪水灾害频发,对上下游防洪保护区构成严重威胁,开展昌化江流域防洪保护区洪水风险研究是现实所需。聚焦昌化江流域防洪保护区,基于实测水文资料系统解析洪水成因,设定10年、20年、50年、100年一遇洪水工况,采用IFMS(Integrated Flood Modeling System)水动力软件构建一二维耦合洪水演进模型,模拟不同工况下防洪保护区的淹没范围、水深空间分布与演进过程,揭示洪灾空间分异规律,识别关键受灾区域与风险空间格局。结果表明:100年一遇洪水造成的淹没范围及损失最为严重,涉及五指山市、乐东县、昌江县及东方市共4个市县内的13个乡镇;洪水风险呈现沿程分异特征,上游以低风险区为主,下游以高风险区为主,入海口附近则转为中风险主导。在该情景下,最大淹没面积达111.70 km^(2),影响人口最多为49809人,影响GDP高达231457.45万元,直接经济损失最高达467961.00万元。可为热带岛屿型河流区域的防洪减灾与应急管理提供科学参考。 展开更多
关键词 洪水风险 IFMS 淹没范围 损失评估 昌化江
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分形插值在水文水动力模型降雨序列中的应用
6
作者 黎鹏 侯精明 +5 位作者 王添 李文钰 卜良河 李鑫月 杨宇英 吴发荣 《人民珠江》 2026年第2期47-55,共9页
为解决低精度降雨时间数据给水文水动力模型带来模拟结果不精确问题,采用迭代函数系统的分形插值,基于二维水文水动力模型GAST,分别对流域和城市的降雨时间数据进行了插值处理,将插值前后的降雨时间数据进行模拟效果对比。结果表明:①... 为解决低精度降雨时间数据给水文水动力模型带来模拟结果不精确问题,采用迭代函数系统的分形插值,基于二维水文水动力模型GAST,分别对流域和城市的降雨时间数据进行了插值处理,将插值前后的降雨时间数据进行模拟效果对比。结果表明:①构建的二维水文水动力模型能精确模拟洪涝过程,模型纳什效率系数和平均绝对百分比误差分别为0.784和7.81%,模型验证效果较好;②分形插值在洪涝过程模拟中具有很好的效果,采用插值后的降雨数据代替原始数据模拟,模型纳什效率系数和平均绝对百分比误差分别提高了0.168、1.43%,进一步提升了模型模拟的精确度。综上所述,分形插值可应用于二维水文水动力模型,有效提高了模型的预测精度,为城市防洪排涝及流域洪水管理提供了更为可靠的决策支持和技术保障。 展开更多
关键词 分形插值 降雨精度 水文水动力模型 洪涝
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嘉善县姚庄圩区闸泵群水动力联合优化调度模拟研究
7
作者 徐存东 张昊臣 +3 位作者 訾亚辉 齐敦哲 韩文浩 沈家兴 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第2期173-181,共9页
嘉善县姚庄圩区河网地势低缓,结构复杂,存在水体交换速度缓慢、水动力不足等问题.构建MIKE21二维河网水动力模型,并以闸泵运行能耗费用最低为主要目标函数,以流速、闸泵过流流量及过水时间为约束条件,建立闸泵联合调控优化调度模型,采... 嘉善县姚庄圩区河网地势低缓,结构复杂,存在水体交换速度缓慢、水动力不足等问题.构建MIKE21二维河网水动力模型,并以闸泵运行能耗费用最低为主要目标函数,以流速、闸泵过流流量及过水时间为约束条件,建立闸泵联合调控优化调度模型,采用灰狼优化算法进行模型求解,得出更经济高效的调控方案,模拟分析在不同调控方案下水动力调控效果.结果表明,在优化调度方案运行下,各泵站及闸站的总耗电量降低了67.95%,水动力改善效果得到了明显提升,河道平均流速和最大流速明显增加,死水段长度占比缩短,河网整体最大流速可达0.325 m/s,最为突出的点位为南亦湾河段,流速大小增加幅度在50%~80%.研究结果可为中国平原河网闸泵联合调控提供技术支撑. 展开更多
关键词 平原河网 水动力 灰狼优化算法 闸泵联调 优化调度
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基于水动力模型的城市重点防洪区风险分析及损失评估研究
8
作者 张淦浇 《水利科学与寒区工程》 2026年第1期60-63,共4页
开展城市洪水灾害模拟预测研究对于城市防洪规划和应急调度具有重要的价值。本文以东莞市寒溪水流域为例进行分析,对寒溪水流域的洪水分布特征进行水动力数值模拟研究,利用MIKE FLOOD模块建立一二维水动力模型,模拟该地区的洪水时空分... 开展城市洪水灾害模拟预测研究对于城市防洪规划和应急调度具有重要的价值。本文以东莞市寒溪水流域为例进行分析,对寒溪水流域的洪水分布特征进行水动力数值模拟研究,利用MIKE FLOOD模块建立一二维水动力模型,模拟该地区的洪水时空分布特征和淹没情况,在此基础上对洪水风险进行评估分析,研究成果可为中小流域城市洪水防灾提供科学依据。 展开更多
关键词 寒溪水 洪水灾害模拟 MIKE FLOOD模块 洪水淹没
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戗堤斜向进占截流龙口水流特性研究
9
作者 卢盛雄 曾敬龙 付庚尧 《中国水运》 2026年第2期104-106,共3页
在围堰截流工程中,戗堤作为一种重要的水工建筑物,常采用垂向进占的方式进行修筑。但对于一些施工段存在不稳定边坡的情况,在设计过程中,也会考虑采用斜向进占的方式,避开不稳定边坡。文中基于有限元仿真软件,建立有限元数值分析模型。... 在围堰截流工程中,戗堤作为一种重要的水工建筑物,常采用垂向进占的方式进行修筑。但对于一些施工段存在不稳定边坡的情况,在设计过程中,也会考虑采用斜向进占的方式,避开不稳定边坡。文中基于有限元仿真软件,建立有限元数值分析模型。研究分析戗堤单向立堵进占过程中,不同龙口宽度戗堤及龙口附近水流运动特征变化,并对比戗堤垂向进占(戗堤与右河岸夹角为90°)与上挑斜向进占(戗堤与右河岸夹角为97°)两种不同的进占方式下的水流特点。 展开更多
关键词 水利工程 截流戗堤 数值仿真 斜置戗堤
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明渠交汇口水动力及掺混特性研究进展 被引量：1
10
作者 曾诚 周婧 +4 位作者 李凯 付毅成 周婕 蔡雷 王玲玲 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第1期10-17,共8页
针对明渠交汇区域内水流结构的复杂情况,从明渠交汇口汇流比、交汇角度、床面高差和其他影响因素的角度,综述了明渠交汇口分离区、剪切层、二次环流等很多特有的水动力及掺混特性的研究进展,梳理了物理模型试验、数值模拟研究和实地观... 针对明渠交汇区域内水流结构的复杂情况,从明渠交汇口汇流比、交汇角度、床面高差和其他影响因素的角度,综述了明渠交汇口分离区、剪切层、二次环流等很多特有的水动力及掺混特性的研究进展,梳理了物理模型试验、数值模拟研究和实地观测成果,总结了水动力及掺混特性的研究现状。基于目前存在的主要问题,未来应重点研究人工智能算法的应用,植被、密度差、潜流带对掺混特性的影响以及挟沙水流交汇问题中的冲刷淤积影响。 展开更多
关键词 明渠交汇口 水动力 掺混 影响因素
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多级变径孔板螺旋流的水力特性及数值模拟研究
11
作者 赵廷红 巩笑笑 +1 位作者 王立强 宋玉 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期35-38,19,共5页
针对多级变径孔板水力特性的数值模拟研究较少的现状,引入收缩角与扭转角概念,构建新型多级变径孔板,基于前期物理试验,通过数值模拟定雷诺数、变收缩角、变扭转角的多种组合工况,对该装置内各监测断面的三相速度、装置内空化数的沿程... 针对多级变径孔板水力特性的数值模拟研究较少的现状,引入收缩角与扭转角概念,构建新型多级变径孔板,基于前期物理试验,通过数值模拟定雷诺数、变收缩角、变扭转角的多种组合工况,对该装置内各监测断面的三相速度、装置内空化数的沿程变化规律及装置的消能率进行分析。结果表明,定收缩角时,随着扭转角的增大,轴向速度的波动程度逐渐减弱,切向速度和径向速度虽有逐渐增大的趋势,但整体波动相对较小;定雷诺数时,同一断面处的空化数随收缩角或扭转角的增大而减小;该装置的消能率随扭转角增大而增大,随收缩角增大而减小。在研究的8种组合工况中,收缩角为15°、扭转角为12°时该装置的消能率最优。 展开更多
关键词 孔板消能 数值模拟 三相速度 空化数 消能率
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半封闭圆管冲击射流紊动特性PIV试验研究
12
作者 陈明 郭佳 +2 位作者 黄海津 杨岚彬 周绪生 《水利水运工程学报》 北大核心 2025年第4期128-142,共15页
冲击射流作为一种高效的质量、动量及能量传递技术,广泛应用于水利工程、热工设备及清洗系统等工程领域。在实际应用中,射流常受到结构空间的限制,形成半封闭冲击射流,其特征为喷嘴出口存在与冲击板平行的半封闭板,使射流流场结构更加复... 冲击射流作为一种高效的质量、动量及能量传递技术,广泛应用于水利工程、热工设备及清洗系统等工程领域。在实际应用中,射流常受到结构空间的限制,形成半封闭冲击射流,其特征为喷嘴出口存在与冲击板平行的半封闭板,使射流流场结构更加复杂,湍流特性显著变化。采用二维粒子图像测速技术,对不同冲击距条件下的半封闭圆管冲击射流流场进行了试验研究。通过获取射流中心面上的瞬时速度场,重点分析了紊动能、脉动速度概率密度、偏斜因子、平坦因子及两点相关函数的沿程演化规律。结果表明,随着冲击距的增大,自由射流剪切层内紊动能峰值及高紊动能区域均显著增大,而壁面射流区紊动能峰值呈现先增后减趋势;其中,壁面紊动能局部峰值沿径向呈指数衰减,其半值宽随径向线性增长,且扩展率与衰减指数对冲击距变化不敏感。脉动速度概率密度分析显示,射流中心线上轴向脉动速度分布由瘦高逐渐趋于扁平,壁面射流区的径向脉动速度分布则由扁平转向瘦高;进一步的偏斜因子与平坦因子分析表明,射流中心线上轴向脉动速度分布呈左偏态且陡峭特性,壁面射流区径向脉动速度分布则呈右偏态且陡峭特性,表明射流发展过程中存在非高斯性与间歇性特征。两点相关函数分析显示,积分长度尺度随射流发展沿程增大,表明湍流结构在沿程发展中不断合并、扩大。本研究深化了对半封闭冲击射流紊动特性的理解,为其在质量、动量及能量传递中的机理分析提供了试验支撑,并为相关工程应用中的结构优化与性能提升提供了理论依据。 展开更多
关键词 冲击射流 封闭板 紊动能 高阶速度矩 两点相关函数
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椭球形水滴随机运动的数学模型
13
作者 张华 周意恒 徐泽辉 《水力发电学报》 北大核心 2025年第8期11-19,共9页
针对水滴在风场中随机运动特性的科学问题,提出水滴稳态变形为椭球形的假设,并采用白噪声来描述因相对风速和水滴运动姿态改变所引起的迎风面积随机性,建立椭球形水滴运动随机微分方程,并对椭球形水滴的运动形态及漂移距离进行检验,验... 针对水滴在风场中随机运动特性的科学问题,提出水滴稳态变形为椭球形的假设,并采用白噪声来描述因相对风速和水滴运动姿态改变所引起的迎风面积随机性,建立椭球形水滴运动随机微分方程,并对椭球形水滴的运动形态及漂移距离进行检验,验证了椭球形水滴随机运动数学模型的正确性。应用该数学模型计算得到了不同条件下椭球形水滴的离散系数,结果表明:运动过程中的椭球形水滴,因大量空气分子的随机力作用以及水滴迎风面积变化所受到的随机影响作用,与水滴的弗劳德数成正比。 展开更多
关键词 泄洪雾化 椭球形水滴 迎风面积 随机微分方程 白噪声
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水动力学模型的实时组合校正方法研究
14
作者 马强 陈璐 +2 位作者 吴亚中 陈立正 贺阳 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期30-34,共5页
受降雨分布不均、地形复杂多变及模型结构等因素限制,水动力学模型的水位模拟精度难以进一步提升。为此,基于一维水动力学模型运行结果,建立了涵盖KNN、SVR、LSTM、GRU等多种智能算法的实时校正模型,并将KNN校正法与WF算法串联耦合,提... 受降雨分布不均、地形复杂多变及模型结构等因素限制,水动力学模型的水位模拟精度难以进一步提升。为此,基于一维水动力学模型运行结果,建立了涵盖KNN、SVR、LSTM、GRU等多种智能算法的实时校正模型,并将KNN校正法与WF算法串联耦合,提出了具有降噪功效的KNN-WF校正方法,在此基础上,为充分挖掘各校正算法在不同水位区间的校正优势,提出了一种基于M分位数的水位分级组合校正方法,以均方根误差、决定系数和峰值相对误差综合比较分析各校正方法的校正效果。汉江流域应用结果表明,KNN-WF校正法能有效避免KNN校正结果中存在的噪声和锯齿状峰值,校正后的水位过程与实测水位过程更加吻合,分级组合校正方法能实现不同水位区间的精细化校正从而提升整体校正效果。 展开更多
关键词 水动力学模型 终端校正 分级组合校正 汉江流域
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深水钻井隔水管下放作业可靠性智能评估方法 被引量：2
15
作者 朱高庚 陈国明 刘康 《船舶力学》 北大核心 2025年第1期123-133,共11页
隔水管下放是深水钻井的重要步骤,此过程中卡盘承担隔水管系统全部重量,加之复杂多变的深水环境,导致下放作业风险较大。为了确保隔水管下放作业安全,本文针对隔水管连续下放工况,构建环境载荷参数联合分布模型,确定基于IAGA-BRNN的结... 隔水管下放是深水钻井的重要步骤,此过程中卡盘承担隔水管系统全部重量,加之复杂多变的深水环境,导致下放作业风险较大。为了确保隔水管下放作业安全,本文针对隔水管连续下放工况,构建环境载荷参数联合分布模型,确定基于IAGA-BRNN的结构响应智能预测模型,结合蒙特卡洛方法形成隔水管下放作业可靠性评估方法并开展应用实例研究。结果表明:环境载荷参数联合分布模型中大部分参数符合Weibull分布和Beta分布;提出的预测模型在所有指标上均保持较好的水平,且较常规预测模型最多提高了76.77%;隔水管等效应力和最大轴向力是影响下放作业安全的首要和次要限制因素,且随着悬挂隔水管根数增加,结构可靠度呈下降趋势,将波高作为限制条件可有效提高作业可靠性。 展开更多
关键词 隔水管下放 可靠性 蒙特卡洛 神经网络 遗传算法
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气泡幕水动力特性数值模拟 被引量：1
16
作者 赵文彬 黄筱云 +1 位作者 夏波 程永舟 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第4期16-23,30,共9页
为了解浅水条件下气泡幕的作用机制,明确其水动力特征参数,并探究水深、单宽供气量两个因素对特征参数的影响,运用OpenFOAM开展基于双流体模型的气泡幕水动力特性数值模拟研究,并提出了浅水气泡幕垂向流速、水平流速以及气泡幕最大作用... 为了解浅水条件下气泡幕的作用机制,明确其水动力特征参数,并探究水深、单宽供气量两个因素对特征参数的影响,运用OpenFOAM开展基于双流体模型的气泡幕水动力特性数值模拟研究,并提出了浅水气泡幕垂向流速、水平流速以及气泡幕最大作用效率的估算方法。结果表明:在0.5 m水深至0.2倍水深深度的范围内,气泡羽流中心速度沿程保持不变,气泡羽流水平宽度沿程呈线性增长;距气泡幕0.25倍水深处,表层流速最大,水平流厚度最小,随后表层流速沿程线性减小;水平流厚度在0.15倍到0.4倍水深之间。 展开更多
关键词 浅水 气泡幕 水动力特性 数值模拟 OPENFOAM
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水动力作用下河道底泥氨氮释放特性分析 被引量：1
17
作者 任宸剑 郝瑞霞 +3 位作者 张杨 韩丽娟 魏煜星 柴璐 《生态环境学报》 北大核心 2025年第6期931-940,共10页
氨氮是引起河道富营养化的重要原因,了解水动力条件下河道底泥中氨氮的释放特性对了解河流水质的动态至关重要。为探究水动力作用对河道底泥起动与氨氮释放规律的影响,于汾河太原段下游取样开展室内实验,研究恒定和变化水动力条件下底... 氨氮是引起河道富营养化的重要原因,了解水动力条件下河道底泥中氨氮的释放特性对了解河流水质的动态至关重要。为探究水动力作用对河道底泥起动与氨氮释放规律的影响,于汾河太原段下游取样开展室内实验,研究恒定和变化水动力条件下底泥再悬浮与氨氮浓度的时空变化以及释放速率等,构建不同强度水动力作用下近底切应力与底泥起动、上覆水浊度、氨氮浓度的相关关系。结果表明,水动力条件变化引起的近底切应力变化是影响上覆水浊度和氨氮浓度的关键因素。当近底切应力为1.07 N·m^(-2)时,中值粒径d_(50)=0.020 mm的底泥达到“普遍动”的起动状态,底泥向上覆水中大量悬浮;氨氮在扰动初期释放速率最快,前60 min氨氮释放量占总释放量的60.4%;当近底切应力小于0.260 N·m^(-2)时,氨氮浓度在实验初期释放存在分层现象,底部氨氮浓度处于较高的水平,随着转速的增加和时间的推移(180 min后)垂向上氨氮浓度趋于一致;上覆水浊度和氨氮浓度随底泥面切应力的增加而增加,越强的水动力条件越有助于提高上覆水中氨氮浓度的阈值上限,该研究中氨氮质量浓度和释放速率最大值分别为0.569 mg·L^(-1)、249 mg·m^(-2)·d^(-1);近底切应力与底泥向上覆水释放的氨氮浓度呈线性增加关系,与水体浊度呈近似指数增加关系。 展开更多
关键词 底泥再悬浮 水力扰动 氨氮浓度 内源污染 河道水质治理
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基于数值模型和GA-BP神经网络的城市内涝快速预测方法 被引量：1
18
作者 潘鑫鑫 侯精明 +5 位作者 乔娟 史超 王兴桦 陈光照 高徐军 刘园 《应用基础与工程科学学报》 北大核心 2025年第6期1696-1707,共12页
由极端降雨事件导致的城市洪涝灾害日益严重,然而数值模型作为目前城市内涝风险分析和预警预报的主要技术手段之一,因其计算速度较慢而难以应对短历时强降雨导致的城市洪涝灾害的预警预报需求.利用AI技术快速和准确地预测城市洪涝灾害... 由极端降雨事件导致的城市洪涝灾害日益严重,然而数值模型作为目前城市内涝风险分析和预警预报的主要技术手段之一,因其计算速度较慢而难以应对短历时强降雨导致的城市洪涝灾害的预警预报需求.利用AI技术快速和准确地预测城市洪涝灾害过程及风险等级是当前亟待解决的问题.通过GPU加速的高精度水动力模型模拟计算研究区不同降雨重现期下的洪涝结果,利用该洪涝结果驱动GA-BP神经网络模型,构建了城市内涝快速预测模型.研究结果表明:该城市内涝快速预报模型预测精度高,最大积水深度与实测数据相比,其RE不超过-5.4%,RMSE不高于0.025,NSE不低于0.891,其计算速度相比数值模型模拟可提速约349倍.该方法可为城市日常防洪减灾提供技术支撑,有效降低城市内涝灾害带给人民的生命财产损失. 展开更多
关键词 水动力模型 机器学习 城市内涝 快速预报模型 优化算法
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基于国产CPU/GPU平台的水动力模型异构并行计算 被引量：3
19
作者 南统超 施睿 于春水 《水利学报》 北大核心 2025年第6期771-779,共9页
水动力模型具有物理意义明确、可靠性高等优点,但其计算量大、算力要求高。鉴于先进计算芯片进口遇阻,国外CUDA软件平台也被禁用,有必要基于国产CPU/GPU产业现状发展“多节点-多GPU”异构并行计算方案。本研究基于国产硬件平台研发“多... 水动力模型具有物理意义明确、可靠性高等优点,但其计算量大、算力要求高。鉴于先进计算芯片进口遇阻,国外CUDA软件平台也被禁用,有必要基于国产CPU/GPU产业现状发展“多节点-多GPU”异构并行计算方案。本研究基于国产硬件平台研发“多节点-多GPU”大规模分布式异构并行计算水动力模型,用于流域尺度二维浅水方程高效并行求解。通过三个算例检验了该模型的准确性、并行效率以及对亿级大模型的模拟能力。结果表明,该模型计算准确,并行加速效果显著,可模拟溃坝、大尺度复杂地形等条件下水动力过程,实现了对亿级网格洪水过程分钟级模拟。有望为我国洪水预报预警提供自主可靠的技术支撑,为流域大模型、区域地下水模型等其他大型水动力模型的异构并行计算提供借鉴。 展开更多
关键词 偏微分方程求解 水动力模型 并行计算 异构计算 国产处理器 洪水模拟
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水系连通工程对近海潮汐水域水动力的影响 被引量：2
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作者 王逸飞 王艳红 +2 位作者 杨啸宇 缴健 丁磊 《人民珠江》 2025年第1期78-87,共10页
潮汐水域是指沿海地区受外海潮汐影响,存在周期性水位及流速变化的河道、湖泊等水体。水系连通工程是采取一系列人工或自然措施连通水系,在河道之间实现水力联系。本研究利用二维水动力数学模型,对龙江河水系连通工程建设前后龙江塘内... 潮汐水域是指沿海地区受外海潮汐影响,存在周期性水位及流速变化的河道、湖泊等水体。水系连通工程是采取一系列人工或自然措施连通水系,在河道之间实现水力联系。本研究利用二维水动力数学模型,对龙江河水系连通工程建设前后龙江塘内水动力情况进行模拟。研究表明,工程前后大部分区域水体流速均小于2 cm/s,部分换水能力较差的区域水体流速小于0.5 cm/s,北湖区水动力条件明显弱于南湖区,旱季及雨季水动力整体相差不大。水体净通量在工程前后基本相似,但工程后水体交换总量远大于工程前。涨潮时刻湖区内及连接段工程后流速明显减小,而落潮时刻湖区内及连接段工程后流速则明显增加。由于工程本身无附加动力,因此工程仅对2个连通工程通道附近水域的水体动力有明显改善,故建议可在两水系连通通道增设泵站,或在部分改善效果较差的区域增设补水点等措施,增加局部水体流动性。 展开更多
关键词 潮汐水域 水系连通 二维水动力数学模型 水动力 水体净通量 水体交换总量
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