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考虑地下水入渗的一维水动力学模型研究 预览
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作者 刘可新 梁犁丽 +1 位作者 李匡 赵丽平 《水利水电技术》 北大核心 2019年第2期101-105,共5页
考虑地下水入渗的一维水动力学模型可从物理机制上综合模拟河道水流与地下水之间的互动关系,为地下水入渗过程活跃河段的水流模拟提供基础方法。引入达西定律,通过渗流方向假设及渗流路径长度假设,推导构建了地下水入渗项的数学表达式... 考虑地下水入渗的一维水动力学模型可从物理机制上综合模拟河道水流与地下水之间的互动关系,为地下水入渗过程活跃河段的水流模拟提供基础方法。引入达西定律,通过渗流方向假设及渗流路径长度假设,推导构建了地下水入渗项的数学表达式。分析表明,该项可合理反映河道水流与地下水间的补给与反补给关系;将其整合至圣维南方程组,并通过Preissmann四点线性隐式差分格式求解。从理论上讨论了该模型的适用条件。当地下水入渗没有严格符合假设条件时,可通过调整渗透系数及平均导渗率弥补。考虑地下水入渗的一维水动力学模型能够动态反映河道上各断面水流与地下水之间的交互关系,定量分析地下水入渗水量,有利于提高一维水流的模拟精度。 展开更多
关键词 洪水演算 圣维南方程组 达西定律 入渗
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西江中游干支流河道糙率研究 被引量:12
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作者 方神光 张文明 +1 位作者 张康 徐峰俊 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2016年第2期20-25,共6页
根据西江中游干支流最新河道地形资料建立了一维非恒定水动力数学模型,采用实测洪水水文资料对主要干支流河道糙率进行了率定和验证。研究表明西江中游干流从上游红水河河床坡降0.74‰逐渐减小到浔江河床底坡降0.07‰,主要支流柳江和郁... 根据西江中游干支流最新河道地形资料建立了一维非恒定水动力数学模型,采用实测洪水水文资料对主要干支流河道糙率进行了率定和验证。研究表明西江中游干流从上游红水河河床坡降0.74‰逐渐减小到浔江河床底坡降0.07‰,主要支流柳江和郁江河床底坡降都小于0.1‰;干流红水河、黔江和浔江率定后的综合糙率分别为0.056、0.055和0.036,呈现依次从上游向下游递减的趋势;柳江和郁江河床综合糙率分别为0.033和0.035,且该两条主要支流河床糙率随流量和水位变化幅度很小;红水河上具有调节能力的岩滩水库对库区上游河道糙率影响显著。黔江河道在近20年来河床糙率变化不大,但在该河道下游端大藤峡水库蓄水和运行后,可以预见该河道糙率将会呈减小趋势。 展开更多
关键词 西江中游 糙率 圣维南方程 河床坡降 流量
明满流耦合水动力模型在南水北调工程中的应用 预览 被引量:2
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作者 王衍超 金生 李娜 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期514-517,共4页
建立了适用于具有复杂内边界的、长距离调水明满流交替的一维非恒定流水力学系统,并基于明渠和管道连接的长距离输水工程,设计了既有明渠流又有压力流的耦合流动模型。为了精确模拟流动的水力特性,分析明满交替流对工程运行的安全性和... 建立了适用于具有复杂内边界的、长距离调水明满流交替的一维非恒定流水力学系统,并基于明渠和管道连接的长距离输水工程,设计了既有明渠流又有压力流的耦合流动模型。为了精确模拟流动的水力特性,分析明满交替流对工程运行的安全性和稳定性带来复杂的影响,采用圣维南方程组和Preissmann窄缝法计算了有压管流和自由表面流以及这两种状态的过渡流等问题,并加入水库、泵站、分水口、暗涵及闸堰等水工建筑物。利用该模型较好地解决了南水北调中线工程北京段遇到明满流耦合计算的问题。 展开更多
关键词 明满交替流 圣维南方程 Preissmann窄缝法 非恒定流 南水北调工程
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西江中游洪峰演进特性研究 预览 被引量:5
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作者 方神光 张文明 +1 位作者 周若里 张康 《人民珠江》 2015年第6期30-34,共5页
采用率定和验证过的西江中游河网及梯级水库水动力数学模型平台,选取"06·7"典型中下游型洪水进行同倍比放大,计算和分析了西江干流红水河及支流柳江形成的不同频率洪水洪峰演进特性。结果显示,在不考虑梯级水库调度及柳... 采用率定和验证过的西江中游河网及梯级水库水动力数学模型平台,选取"06·7"典型中下游型洪水进行同倍比放大,计算和分析了西江干流红水河及支流柳江形成的不同频率洪水洪峰演进特性。结果显示,在不考虑梯级水库调度及柳江洪水时,干流洪水洪峰由天峨到达迁江站需19~22 h,到达武宣需33~38 h,到达大湟江口站需45~50 h,到达梧州站需52~60 h,洪峰量值减小比例分别为3.4%、7.0%、9.4%和10.2%;加入柳江洪水后,洪峰抵达下游各站点时间主要取决于柳江洪水,柳江洪峰先于红水河洪水抵达下游各站点,对红水河洪水造成显著顶托,致使红水河洪峰迅速坦化而消失,形成了下游的单峰型洪水特征。 展开更多
关键词 洪峰 圣维南方程 梯级水库 数值模拟 西江中游
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雨水管道压力流与重力流区分 预览 被引量:1
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作者 元绍建 陈娅倩 《城市道桥与防洪》 2015年第10期81-83,共3页
正确区分雨水管道重力流及压力流有助于准确地选择管道设计计算公式。分析发现当管道水力坡度J≤管道坡度i时,管道内水流态为重力流,当管道水力坡度J〉管道坡度i时,管道内水流态为压力流。
关键词 雨水管道 重力流 压力流 水力坡度 管道坡度 圣维南方程组
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西江中游河网及梯级水库水动力整体数学模型研究 预览 被引量:11
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作者 方神光 张文明 +2 位作者 徐峰俊 张康 黄一国 《人民珠江》 2015年第4期107-111,共5页
西江中游是珠江流域梯级水库建设和开展防洪调度的重点区域,依托最新实测干支流河道水深地形资料,建立了将梯级水库调度模式和一维河网水动力模型融合为一体的西江中游河网整体水动力学模拟计算平台。提出了从河网、子河网、河道、节点... 西江中游是珠江流域梯级水库建设和开展防洪调度的重点区域,依托最新实测干支流河道水深地形资料,建立了将梯级水库调度模式和一维河网水动力模型融合为一体的西江中游河网整体水动力学模拟计算平台。提出了从河网、子河网、河道、节点4个层面建立模型的计算顺序,有效解决了水库大坝截断河道导致大坝上下游失去水力联系而使河网不能进行整体连贯计算的技术难题。采用大量实测资料对各河段糙率进行了率定,结果显示西江中游红水河、柳江、黔江、郁江和浔江率定后的综合糙率分别是0.056、0.033、0.055、0.035和0.036;同时对各河段的验证和对典型洪水的模拟计算显示该模型的精度总体上可满足解决工程研究的实际需要,还可为开展西江流域生态水利调度提供技术支撑。 展开更多
关键词 河网 圣维南方程 梯级水库 数值模拟 西江中游
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基于通量分裂的一维溃坝洪水时空二阶精度格式研究 预览
7
作者 陈文学 吴一红 刘之平 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2009年第4期 415-419,共5页
利用通量分裂方法和泰勒级数展开方法导出了圣维南方程组空间离散项的二阶精度格式,并采用Runge-Kutta方法计算时间离散项,使离散格式达到时空二阶精度。采用所建立的二阶精度格式对一维溃坝洪水进行数值模拟,从模拟结果可知,新格式具... 利用通量分裂方法和泰勒级数展开方法导出了圣维南方程组空间离散项的二阶精度格式,并采用Runge-Kutta方法计算时间离散项,使离散格式达到时空二阶精度。采用所建立的二阶精度格式对一维溃坝洪水进行数值模拟,从模拟结果可知,新格式具有自动捕捉激波的能力,数值解在间断波附近没有出现数值振荡,计算结果与理论解吻合很好,表明所建立的二阶精度格式能够很好地模拟溃坝波的演进过程。 展开更多
关键词 圣维南方程 溃坝洪水 数值模拟 有限体积法
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城市公共安全应急系统中一维洪水演进及其可视化研究 预览
8
作者 孙海燕 熊金宝 吴迪军 《湖北民族学院学报:自然科学版》 CAS 2007年第2期 160-164,共5页
基于圣维南方程组建立河渠一维洪水演进模型,用Matlab编制程序进行计算并将结果数据导入到Arc-GIS中,实现各断面水位和流量的实时动态显示,同时利用Matlab的作图功能绘制每个断面的水位、流量随时间变化的过程图,从而实现了城市公共安... 基于圣维南方程组建立河渠一维洪水演进模型,用Matlab编制程序进行计算并将结果数据导入到Arc-GIS中,实现各断面水位和流量的实时动态显示,同时利用Matlab的作图功能绘制每个断面的水位、流量随时间变化的过程图,从而实现了城市公共安全应急系统中一维洪水演进的实时可视化. 展开更多
关键词 圣维南方程组 洪水演进 城市公共安全应急系统 可视化
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树状河网非恒定流的一则并行直接数值解法 预览 被引量:2
9
作者 张国义 房明惠 +1 位作者 黄刘生 陈国良 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第12期 2673-2676,2679,共5页
描述了求解树状河网非恒定流问题的一则并行直接数值解法.该方法首先利用区域分解方法将河网划分成p个子块,然后利用串行双消除算法所隐含的自然并行性,以及树状河网支流交汇点水流连续方程组系数矩阵的特点,将计算任务分配到p个处理器... 描述了求解树状河网非恒定流问题的一则并行直接数值解法.该方法首先利用区域分解方法将河网划分成p个子块,然后利用串行双消除算法所隐含的自然并行性,以及树状河网支流交汇点水流连续方程组系数矩阵的特点,将计算任务分配到p个处理器进行多级直接数值求解.在曙光2000并行计算机上用消息传递方式实现了该算法并进行了性能测试,结果表明算法的数值稳定性好,并行效率可以达到90%以上. 展开更多
关键词 树状河网 圣维南方程组 稀疏直接法 区域分解 并行算法
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倒灌河道水位流速计算方法研究 预览 被引量:4
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作者 胡和平 黄国如 +1 位作者 芮孝芳 华祖林 《水电能源科学》 2001年第2期 25-27,共3页
针对在大河倒灌情况下,如何确定跨越支流的桥梁设计桥高和桥下设计流速的问题,建立了基于完全圣维南方程组的水力学模型.通过物理模型试验,将所得结果与数学模型的计算结果加以比较,结果表明两者较为吻合.还给出了大河水位涨落时支... 针对在大河倒灌情况下,如何确定跨越支流的桥梁设计桥高和桥下设计流速的问题,建立了基于完全圣维南方程组的水力学模型.通过物理模型试验,将所得结果与数学模型的计算结果加以比较,结果表明两者较为吻合.还给出了大河水位涨落时支流汇入大河处的最大流速的经验公式,对为数众多的中小河流的桥梁设计具有较好的参考作用. 展开更多
关键词 水力学 倒灌河段 圣维南方程组 水位 流速
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官厅水库水质模型研究 预览 被引量:19
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作者 黄国如 芮孝芳 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期 20-24,共5页
根据官厅水库狭长,水浅和水文,水力,水质迁移扩散等特点与河流相似的事实,采用一维St.Venant方程组模拟其水流状况,采用完全混合反应器概念模拟其水持变化,两者的概念就构成了官厅水库的水质模型,该模型在模拟官厅水库... 根据官厅水库狭长,水浅和水文,水力,水质迁移扩散等特点与河流相似的事实,采用一维St.Venant方程组模拟其水流状况,采用完全混合反应器概念模拟其水持变化,两者的概念就构成了官厅水库的水质模型,该模型在模拟官厅水库NH3-N浓度时空变化时,精度令人满意,并已用于官厅水库的水质预测和水质管理。 展开更多
关键词 水质模型 完全混合反应器 水库 污染物
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串联倒虹吸渠系的P+PR控制 预览 被引量:3
12
作者 柳树票 王长德 +1 位作者 崔玉炎 王水林 《中国农村水利水电》 北大核心 2001年第10期 30-32,共3页
渠系中串联倒虹吸后引起水流的改变,影响了渠系的运行状态.利用圣维南方程组的特征线法、闸门同步操作技术和P+PR(比例+比例复位)算法,建立了串联倒虹吸渠系的控制模型,并编程对控制过程进行适时模拟.模拟结果表明:该模型在较大的流量... 渠系中串联倒虹吸后引起水流的改变,影响了渠系的运行状态.利用圣维南方程组的特征线法、闸门同步操作技术和P+PR(比例+比例复位)算法,建立了串联倒虹吸渠系的控制模型,并编程对控制过程进行适时模拟.模拟结果表明:该模型在较大的流量变化条件下,运行稳定、响应速度快、过渡时间短、超调量小. 展开更多
关键词 P+PR算法 圣维南方程 倒虹吸 渠系 控制模型
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中心格式在Saint-Venant方程组上的应用研究 预览
13
作者 董建 《数学物理学报:A辑》 CSCD 北大核心 2019年第2期372-385,共14页
浅水波方程组对于其数值格式有较高的要求.在实际应用中作者更关心在稳态解附近的行为,特别是当计算区域出现干湿界面的时候,不但要求格式具有和谐性,而且需要保持水深恒为非负,同时又要求数值格式具有较高的精度.设计同时满足这些性质... 浅水波方程组对于其数值格式有较高的要求.在实际应用中作者更关心在稳态解附近的行为,特别是当计算区域出现干湿界面的时候,不但要求格式具有和谐性,而且需要保持水深恒为非负,同时又要求数值格式具有较高的精度.设计同时满足这些性质的数值格式具有一定的难度.论文的核心是总结研究了受关注的求解浅水波方程组的中心格式:KP格式,BCKN格式和T格式的各自优势以及不足之处.该文通过求解一维问题来展示各自格式在一些算例上的应用. 展开更多
关键词 Saint-Venant方程组 有限体积法 和谐性 保正性
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一种大型河网洪水演进快速计算方法
14
作者 纪国良 周曼 王海 《水电能源科学》 北大核心 2019年第5期38-41,184共5页
对于大型河网洪水演进过程,一维圣维南方程组离散后的线性方程组规模较大,导致系数矩阵存储和方程组求解难度较大。对此,在矩阵存储方面,采用十字链表法和按行(列)压缩存储法,只存储非零元素,节省存储空间;在求解器方面,研究不同直接法... 对于大型河网洪水演进过程,一维圣维南方程组离散后的线性方程组规模较大,导致系数矩阵存储和方程组求解难度较大。对此,在矩阵存储方面,采用十字链表法和按行(列)压缩存储法,只存储非零元素,节省存储空间;在求解器方面,研究不同直接法和迭代法的求解效率,总结适合大型河网的求解方法。对三峡库区2014、2017年的洪水演进过程的复核计算结果表明,稀疏矩阵压缩存储方法能节约存储空间99.22%;LU分解法能在1 ms左右求解线性方程组,效率明显高于传统多级解法。 展开更多
关键词 圣维南方程组 线性方程组 压缩存储 线性求解器 洪水演进
考虑下渗的一维河道水流数学模型
15
作者 刘晴 倪玉芳 曹志先 《武汉大学学报:工学版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期471-481,共11页
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... 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. 展开更多
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
Numerical solution of the Saint-Venant equations by an efficient hybrid finite-volume/finite-difference method 预览
16
作者 Wencong Lai Abdul A.Khan 《水动力学研究与进展:英文版》 SCIE EI CSCD 2018年第2期189-202,共14页
关键词 Saint-Venant 连续性方程 混合方法 有限体积方法 对流流动 动量方程 数字方法 物理模型
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耦合渗漏项的季节性河道洪水演进模型研究 预览
17
作者 武桂芝 杨帆 黄明翔 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2018年第3期33-37,71共6页
针对北方干旱或半干旱区季节性河道渗漏现象严重问题,为提高流域洪水演进模拟精度,在传统水动力学洪水演进模型基础上耦合河道渗漏项,构建季节性河流洪水演进数学模型。采用霍顿入渗模型描述季节性河道渗漏过程,解决河道渗漏量计算及与... 针对北方干旱或半干旱区季节性河道渗漏现象严重问题,为提高流域洪水演进模拟精度,在传统水动力学洪水演进模型基础上耦合河道渗漏项,构建季节性河流洪水演进数学模型。采用霍顿入渗模型描述季节性河道渗漏过程,解决河道渗漏量计算及与基于圣维南方程组洪水演进模型耦合问题;并利用Preissmann四点偏心隐格式与追赶法对模型离散和计算,开发FORTRAN计算程序;最后以大沽河流域实测资料进行验证。结果表明,沙湾庄和南村断面水位与流量过程的模拟值与实测值吻合且变化趋势一致,洪水峰面到达断面模拟时间和实际时间基本一致,研究区各河段来水量、渗漏量的实测值与模拟值相对误差范围分别为-1.66%~0.36%、-3.09%~3.72%,所建模型可满足在现状条件下进行洪水模拟预报的需要。 展开更多
关键词 季节性河道 河道渗漏 洪水演进 圣维南方程 耦合模型
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基于一维水动力模型分析涉水建筑对河道行洪能力的影响 预览 被引量:1
18
作者 郭立兵 王亚东 田福昌 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2017年第6期165-171,共7页
针对涉水建筑物的调度运行影响河道行洪能力的现象,构建基于Saint-Venant方程组的一维水动力模型,并由Abbott六点隐式有限差分法近似求解方程组。利用实测断面数据对模型进行了等间距插值加密,根据建筑物实际属性结合模型计算要求,对阻... 针对涉水建筑物的调度运行影响河道行洪能力的现象,构建基于Saint-Venant方程组的一维水动力模型,并由Abbott六点隐式有限差分法近似求解方程组。利用实测断面数据对模型进行了等间距插值加密,根据建筑物实际属性结合模型计算要求,对阻水建筑物进行了概化处理。在河道工况复杂的清水河固原城区段的应用结果显示,该模型较为准确地模拟了橡胶坝及过水路面对河道洪水演进的影响,体现了挡水建筑物的过流阻水效果。模拟结果不仅可用于校核河道防洪设计标准,而且对相关部门采取防洪决策也具有一定参考价值。 展开更多
关键词 行洪能力 Saint-Venant方程组 一维水动力模型 有限差分法 概化处理
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离散与学习控制建模 预览 被引量:1
19
作者 李光 戴喜生 《计算技术与自动化》 2017年第1期6-11,共6页
研究了Saint-Venant方程组的Crank-Nicolson格式离散化并建立学习控制模型.首先给出了表示明渠流水流质量和动量守恒的Saint-Venant方程组,并线性化;其次,采用Crank-Nicolson格式进行离散,得到了无条件稳定的离散化方程组;最后通过离散... 研究了Saint-Venant方程组的Crank-Nicolson格式离散化并建立学习控制模型.首先给出了表示明渠流水流质量和动量守恒的Saint-Venant方程组,并线性化;其次,采用Crank-Nicolson格式进行离散,得到了无条件稳定的离散化方程组;最后通过离散化后得到的状态空间方程,建立了基于迭代学习控制的数学模型,为后续进一步研究算法的收敛性奠定了基础. 展开更多
关键词 Saint-Venant方程 离散化 Crank-Nicolson格式 迭代学习控制
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外洪溃堤一、二维耦合模型与内涝模型叠加在防洪保护区内的应用探讨 预览 被引量:3
20
作者 张靖雨 徐佳 +1 位作者 袁先江 曹秀清 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2017年第5期87-94,共8页
针对防洪保护区河道洪水的漫滩、溃堤及其与内涝叠加耦合预测的难题,以模拟溃堤洪水遭遇区域内涝情况下洪水演进过程为目标,采用基于非结构网格的Roe格式离散控制方程,利用Mike-flood提供的标准连接、侧向连接实现一维与二维模型间的耦... 针对防洪保护区河道洪水的漫滩、溃堤及其与内涝叠加耦合预测的难题,以模拟溃堤洪水遭遇区域内涝情况下洪水演进过程为目标,采用基于非结构网格的Roe格式离散控制方程,利用Mike-flood提供的标准连接、侧向连接实现一维与二维模型间的耦联,将溃口口门概化为宽顶堰并添加控制策略实现堤防溃决模拟。采用二维水动力模型耦合降雨径流关系计算净雨过程,建立与区域内涝模型叠加联用的一、二维水动力耦合模型。以中运河南片防洪保护区内洪水演进为例进行分析,结果表明:中运河右堤胡家险工溃决后,洪水向下游演进至房亭河与中运河交汇处的运西洼地内,最大淹没水深位于房亭河与中运河交汇处。模型能够较合理的反映区域内涝分布、地形及主要道路和涵洞对洪水演进的影响,可为区域内防洪抢险工作提供可靠依据。 展开更多
关键词 溃堤洪水 区域内涝 中运河 防洪保护区 圣维南方程 暴雨内涝模型
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