城市暴雨内涝水文水动力自适应耦合建模方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51809297
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0901.工程水文与水资源利用
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The hydrologic and hydrodynamic processes of urban water logging are simultaneously occurred on the same urban surface in terms of water flow movement, so the hydrologic process and the hydrodynamic process are tightly coupled with very complex relationship. According to the drawback including relatively low elaborate level and poor prediction accuracy of the traditional urban rainstorm water logging model, by which the hydrologic and hydrodynamic processes are still not accurately described, the methods of data analysis, theoretical modelling, numerical simulation and case study are adopted in this work, and the response laws of some key hydrological parameters to the local inundation state are studied. New formulas for computing the outlet flow of the drainage area in different positions in terms of point-, line-, and area- boundaries are derived. Then the adaptively coupled hydrologic-hydrodynamic mechanisms for urban rainstorm water logging are meticulously described. Considering the bi-directional coupled effect between the hydrologic model and hydrodynamic model, various coupling approach are proposed to develop a new urban rainstorm water logging model. Different computing patterns, including the mesh up-scaling, first-order accurate scheme, grid dynamic control, local time stepping and GPU high performance computing, are introduced for resolving the two dimensional shallow water equations. And then a high-speed computing method for simulating the urban rainstorm water logging is developed. The expected research results of the project should provide important basis to improve the national capability on pre-warning of urban rainstorm water logging, as well as to enhance the reliability of model application, thus are of momentous scientific significance and practical application value.
城市地表是暴雨内涝水文与水动力过程的共同载体,水流运动是水文与水动力过程的共同形式,故暴雨内涝水文与水动力过程存在极为复杂的耦合关系。本项目针对已有城市暴雨内涝模型尚不能准确刻画水文水动力过程,且精细化程度与预测结果精度较低的问题,通过资料分析、理论建模、数值模拟和实例研究,解析子汇水区关键产汇流参数对汇水区内局部淹没状态的响应关系,推导汇水区出口流量在点状、线状、面状等不同形式耦合位置的计算公式,阐明城市暴雨内涝水文水动力自适应耦合机理,提出不同形式耦合方法,建立水文与水动力双向耦合的城市暴雨内涝数学模型,引入网格尺度粗化、低阶精度格式、网格动态控制、局部时间步长、GPU高性能计算等模式,发展城市暴雨内涝水文水动力耦合模型高速计算方法。本项目研究成果对于提升我国城市暴雨内涝预测预警能力、增强模型应用的可靠性具有重要科学意义和实际应用价值。

结项摘要

本项目针对已有城市暴雨内涝模型尚不能准确刻画水文水动力过程,且精细化程度与预测结果精度较低的问题,通过资料分析、理论建模、数值模拟和实例研究,解析了子汇水区关键产汇流参数对汇水区内局部淹没状态的响应关系,推导出汇水区出口流量在点状、线状、面状等不同形式耦合位置的计算公式,阐明了城市暴雨内涝水文水动力自适应耦合机理,提出了不同形式耦合方法,建立了水文与水动力双向耦合的城市暴雨内涝数学模型,并通过引入网格尺度粗化、低阶精度格式、网格动态控制、局部时间步长、GPU高性能计算等模式,发展了城市暴雨内涝水文水动力耦合模型高速计算方法。相关成果已应用于广州市典型区域洪涝实时预报预警,在2021年防暴雨应急中得到成功检验。本项目研究成果对于提升我国城市暴雨内涝预测预警能力、增强模型应用的可靠性具有重要科学意义和实际应用价值。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
基于SWMM的暴雨强度公式极值样本分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水利水电技术(中英文)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翁窈瑶;唐颖;左丹;宋利祥
  • 通讯作者:
    宋利祥
Water Level Prediction of Rainwater Pipe Network Using an SVM-Based Machine Learning Method
使用基于支持向量机的机器学习方法预测雨水管网水位
  • DOI:
    10.1142/s0218001420510027
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Wang Hao;Song Lixiang
  • 通讯作者:
    Song Lixiang
基于水力模型的城市洪涝保险费率厘定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水利水电技术(中英文)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵梦阳;刘斌云;李智;唐颖;王昊;宋利祥
  • 通讯作者:
    宋利祥
中后期雨水收集分流优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水利水电技术(中英文)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翁窈瑶;唐颖;宋利祥
  • 通讯作者:
    宋利祥
城市暴雨内涝水文水动力耦合模型研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    北京师范大学学报:自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋利祥;徐宗学
  • 通讯作者:
    徐宗学

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其他文献

一维-二维耦合的防洪保护区洪水演进数学模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    水科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈文龙;宋利祥;邢领航;张文明;周建中
  • 通讯作者:
    周建中
感潮河网二维水流-输运耦合数学模型
  • DOI:
    10.1093/hmg/ddac163
  • 发表时间:
    2022-12-16
  • 期刊:
    水科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋利祥;杨 芳;胡晓张;杨莉玲;周建中
  • 通讯作者:
    周建中

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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