摘要：【目的】在全球气候变化和快速城市化背景下,城市暴雨内涝灾害风险持续增加,水文水动力模型是理解暴雨内涝产生机理的重要手段,构建科学合理的暴雨内涝模型是当前研究的热点。【方法】通过耦合一维管网水动力模型(SWMM)和二维水动力模型(LISFLOOD-FP),建立城市社区尺度的暴雨内涝模型,以大学社区为研究对象,开展多场次实测降水和设计暴雨的内涝情景模拟。【结果】结果表明:(1)以2023年7月11日实测降水为例,模拟结果与实际情况具有高度一致性,表明耦合模型的精度满足城市社区尺度内涝模拟需求;(2)以1 a、5 a、10 a、20 a、50 a、100 a重现期设计暴雨为例,随着降雨量的增加,雨水管网负荷、积水淹没范围和深度明显提升,高风险管网数量增长3.17倍,积水淹没范围增长170%,积水淹没范围和深度与重现期成正相关关系,在重现期20~50 a期间社区内排水能力达到饱和;(3)模拟结果显示,研究区内暴雨内涝高风险区域主要分布在教学区边界、生活区南侧、教学区与生活区交界区,需要引起相关部门重视。【结论】研究结果表明耦合SWMM和LISFLOOD-FP的暴雨内涝模型在雨水管网状态和地面积水淹没模拟方面均具有较高精度,适用于城市社区尺度的暴雨内涝模拟分析。

摘要：在海绵城市建设背景下,通过构建汇水区和河湖水量水质耦合模型,模拟评估在受纳水体镇江金山湖的水环境质量达标情况下,各个汇水区所能分配的最大日负荷总量(TMDL)。耦合的多种水环境模型包括高度开发区域汇水区模型(PCSWMM)、低度开发区域汇水区模型(HSPF)、河湖模型(EFDC)。模型通过采集到的水量和水质数据进行率定及验证后,评估海绵城市建设条件下TMDL的変化情况。汇水区模型模拟结果显示,通过海绵城市建设,对面源污染物COD、NH_(3)-N和TP负荷的削减率分别可达到90%、67%和63%以上。汇水区和河湖水量水质耦合模型对金山湖水质的模拟结果显示,各水质指标现状负荷已达到目标负荷,无需额外削减。

摘要：为扩展全范围模拟机的仿真范围至严重事故阶段,以国产化自主开发的一体化软件包COSINE为例,对其热工水力系统程序cosFLOW与严重事故分析程序csoSA的耦合技术进行研究。首先使用cosFLOW计算事故的早期现象,当达到严重事故状态时,再启用cosSA来模拟事故中晚期。着重研究堆芯升温熔化模型的耦合过程,分析了堆芯传热计算并选取合理的耦合参数,采用耦合后的一体化程序对PHEBUS/B9+ISP-28堆芯熔解国际标准题进行验证计算,并最后应用于百万千瓦级压水堆的中破口失水事故仿真计算。验证结果表明耦合后的程序的计算结果与实验数据拟合较好,且应用于核电厂中破口失水事故计算时其堆芯温度与总产氢量的发展趋势合理。耦合后的堆芯模型能合理地预测堆芯的氧化升温和加热熔化进程,成功地实现了计算范围由设计基准事故扩展至严重事故阶段的目标。另外cosFLOW与cosSA共用一套堆芯节点划分且无重复模型,因此其堆芯模型的耦合过渡无任何参数阶跃变化且自然平滑。

摘要：水环境数值模型耦合技术是拓展单个模型功能,开展复杂条件下水环境评估、预测、预警,支撑环境管理决策的重要工具。国内外学者开展了大量的耦合模型工作,但对耦合模型的理论体系尚缺乏系统的阐述。通过解析水环境耦合的概念,归纳了水环境模型的耦合方式。按照耦合度将水环境模型耦合分为紧密耦合和松散耦合,按照耦合形式将水环境模型耦合分为基于机理过程的耦合和基于空间关系的耦合。对不同水环境模型耦合方式的技术特征、研究进展进行了描述和对比,探讨了当前水环境模型耦合存在的不足和发展趋势。分析表明松散耦合是当前水环境模型耦合的主要方式,实现水环境模型耦合的标准化和规范化将是水环境数值模型耦合的发展趋势。

摘要：为解决我国城市化进程中的水安全和水环境问题,结合海绵城市建设理念和河道综合整治目标,分析暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和MIKE 11模型的适用范围、具备优势和存在不足。结果表明,SWMM广泛应用于径流总量控制和面源污染削减的模拟,但是无法模拟河道中污染物的对流扩散和生化过程;MIKE 11河网模型广泛应用于城市河道水量和水质模拟,可预测特定条件下的河道水环境变化情况,但是无法反映陆域面源污染对河道水质的冲击影响。构建SWMM-MIKE 11耦合模型,利用SWMM进行海绵设施和雨水管网模拟,将SWMM中管网排口径流作为边界条件导入到MIKE 11模型中,可以实现二者优势互补。

摘要：城市洪涝灾害已成为影响城市发展的最主要的灾害之一,对其进行研究具有重大的现实意义。以广州某片区为例,基于流域系统整体观构建综合考虑河道、管网和地表的耦合水动力模型,并利用模型分析采取洪涝防治措施前后的效果。结果表明:①模拟风险点与静态洪涝风险图的风险点基本一致,表明所构建的耦合模型结果较为合理;②现状条件下,研究区遭遇100年一遇暴雨存在较高的洪涝风险,急需采取相应措施减缓该地区洪涝风险;③通过实施管网改造和泵站扩建等改造措施,可较好缓解研究区洪涝风险,表明改造方案较为合理。通过对横沙涌河口泵站的改建,有效减缓了横沙涌下游段的内涝情况,表明从流域整体观出发考虑流域洪涝灾害治理更加科学合理。

摘要：受快速城市化和极端暴雨的影响,镇江市主城区内涝频发,不仅对防洪安全构成威胁,且制约了经济社会的可持续发展。以焦东片区为研究区,基于SWMM和元胞自动机构建耦合模型SWMM-CA,通过实测降雨、流量、内涝资料对SWMM-CA模型进行率定与验证,评估了模型的适用性和可靠性。结果表明:SWMM-CA模型能较准确地模拟研究区内涝情况,率定期与验证期纳什系数均大于0.7,洪峰流量误差在17%以内。SWMM-CA模型在复杂城区内涝模拟方面具有良好的适用性和较高的模拟精度,可为城市内涝防控提供技术支撑。

摘要：为了研究高空系留气球升降特点,将气球飞行动力学模型与热力学模型相结合,通过数值仿真重点模拟并分析高空系留气球的上升与下降过程。结果表明:随着气球的升降,气球内部的气体温度变化明显,在上升过程中出现超冷现象,而在下降过程中出现超热,同时,气球内气体温度的变化又影响了气球的体积,进而通过浮力、阻力等环节对气球的升降过程起到一定的“负反馈”作用;在此基础上,气球的升降过程还需要着重考虑系留缆绳的控制作用,上升过程中缆绳的释放速度需要快,不得阻碍气球上升,而在下降过程中缆绳的收卷速度需要慢,不得超过自身的强度极限,研究得出在文中工况下高空系留气球缆绳的放线速度不小于14 m/s,回收最大拉力在90 kN量级以内。研究结果对高空系留气球系统设计具有重要的指导意义。

摘要：台风风暴潮引发的增水和风浪效应是造成沿海低地灾害和损失的重要因素。本文设计了区域嵌套、波-流耦合的有限元数值模拟系统,对北部湾及附近海域风浪和增水过程进行有效模拟,精度达到应用要求。结果表明北部湾在台风影响下引起明显风浪和增水效应。台风中心风浪较小,仅1 m以内;而台风臂扫过海域风浪较大,可达9 m以上。最大增水海域出现在北部湾东侧靠近琼州海峡附近,可达2.5 m。风浪与增水叠加具有非线性效应,最大增水与最大风浪出现时间如与大潮高潮位相遇易形成超高水位,将对北部湾沿岸低地造成巨大淹没风险。本研究意在突破北部湾现有模型局限性,为进一步深化科学研究和工程应用提供基础数据。

摘要：为提高车身截面优化效率,基于SFE CONCEPT构建白车身关注部位的隐式参数化模型,并与白车身有限元非参数化模型进行耦合,使参数化模型与有限元模型耦合边界处的连接关系随截面变化自动更新,通过试验验证耦合模型的有效性。基于试验设计(design of experiments,DOE)方法、近似模型、多目标优化等策略,对白车身耦合模型进行刚度和模态等多学科集成优化,实现车身局部结构快速轻量化设计。