干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 考虑下渗的一维河道水流数学模型

Arid

	考虑下渗的一维河道水流数学模型
其他题名	One-dimensional hydrodynamic modelling of river floods with severe infiltration
	刘晴; 倪玉芳; 曹志先
来源期刊	武汉大学学报. 工学版
ISSN	1671-8844
出版年	2019
卷号	52 期号:6 页码:471-481
中文摘要	采用Green-Ampt下渗模型描述河道下渗,基于完整圣维南方程建立一维河道水流数学模型.为准确求解控制方程解中可能包含的激波与间断,采用有限体积法离散控制方程,使用具有总变差最小特性的SLIC数值格式求解通量.对坡面产流实验进行模拟从而验证模型.应用该模型对浊漳河西南源2场典型场次洪水进行数值模拟,计算结果和实测流量过程吻合良好,而传统不考虑下渗的水流数学模型计算结果与实测数据差异较大,表明该模型能更好地反映强烈下渗条件下洪水演进实际情况.对模型参数进行敏感性分析,计算结果显示糙率、Green-Ampt压力水头以及前期土湿对计算结果均有一定影响.该模型相较传统模型能准确模拟干旱和半干旱地区河道洪水演进的过程,具有推广应用价值.
英文摘要	A one-dimensional hydrodynamic model for open channel flow considering infiltration is established based on the traditional Saint-Venant equations,with the soil infiltration described by the Green- Ampt equation.The governing equations are discretized by the finite volume method and numerical fluxes are estimated by the total-variation-diminishing (TVD)version of the slope limiter centered (SLIC) scheme,which can automatically capture shock waves and discontinuities featured by hyperbolic equations. The proposed model is first validated against an experimental test case.Then the model is applied to resolve two observed flash floods in the Zhuozhang River in Shanxi Province,China.The results obtained by the present model agree well with the field observed datasets,compared to their counterparts by the traditional model.Sensitivity analyses of the model parameters demonstrate that the discharge hydrographs are sensitive to the Manning roughness and the parameters in the Green-Ampt equation.Finally,the proposed model incorporating infiltration is shown to be essential for the correct prediction of river flood routing in arid and semi-arid areas,which dictates the value of the present model in practical applications.
中文关键词	下渗 ; 河道水流数学模型 ; 圣维南方程 ; 有限体积法 ; 洪水预报
英文关键词	infiltration mathematical river modelling Saint-Venant equations finite volume method flood forecast
类型	Article
语种	中文
国家	中国
收录类别	CSCD
WOS类目	Engineering
WOS研究方向	Engineering
CSCD记录号	CSCD:6521157
资源类型	期刊论文
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/239593
作者单位	刘晴, 武汉大学, 水资源与水电工程科学国家重点实验室, 武汉, 湖北 430072, 中国.; 倪玉芳, 武汉大学, 水资源与水电工程科学国家重点实验室, 武汉, 湖北 430072, 中国.; 曹志先, 武汉大学, 水资源与水电工程科学国家重点实验室, 武汉, 湖北 430072, 中国.
推荐引用方式 GB/T 7714	刘晴,倪玉芳,曹志先. 考虑下渗的一维河道水流数学模型[J],2019,52(6):471-481.
APA	刘晴,倪玉芳,&曹志先.(2019).考虑下渗的一维河道水流数学模型.武汉大学学报. 工学版,52(6),471-481.
MLA	刘晴,et al."考虑下渗的一维河道水流数学模型".武汉大学学报. 工学版 52.6(2019):471-481.