一维模型模拟局部溃坝洪水方法的合理性验证

用一维非恒定流数学模型进行局部溃坝水流模拟计算时,由于坝址断面的水流存在间断,溃口处的流量不能通过模型本身算出,须引用水力学中的堰流流量公式。为验证宽顶堰流流量计算公式用于局部溃口流量过程计算的合理性,本文采用平面二维数学模型对其进行了验证计算。一维数学模型与二维模型计算得到的溃坝流量过程符合良好,流量峰值差值在 5%以内,与局部溃坝坝址最大流量计算经验公式结果也很接近。表明一维数学模型模拟局部溃坝时,溃口断面处的流量采用一般宽顶堰流量计算公式是可行的。     

基于二维水动力模型的溃坝洪水数值模拟研究

【目的】研究水库溃坝洪水影响。【方法】以辛庄水库为例,通过建立二维水动力模型,模拟了不同溃决方案下溃坝洪水演进过程,计算了下游高速铁路处淹没水深、流速、冲刷深度等,分析了溃坝洪水对下游高速铁路的安全运行影响。【结果】水库未溃决时,溢洪道最大下泄洪水能够正常通过铁路涵洞,对下游工程影响较小;水库大坝正面溃决的影响要比侧面溃决的影响大,下游部分铁路路基顶面过水,影响铁路正常运行;大坝溃决后最大流速是未溃决时的2.15～2.48倍,涵洞处最大冲刷深度是未溃决时的1.56倍。【结论】二维水动力模型可较好的模拟溃坝洪水演进过程和淹没范围,研究成果可为水库溃坝洪水灾害预防提供参考和数据支撑。     

新疆平原拦河水库溃坝洪水演进的数值模拟计算

针对新疆平原拦河水库溃坝洪水的特点 ,建立了坝址处和水库下游的二维洪水演进数值模型 ,提出了解算方法 ,并以夹河子水库 196 1年 4月 16日实际发生的溃坝洪水为例 ,进行了模拟计算 ,给出了溃坝坝址处的最大流量 ,溃口宽度 ,淹没水深 ,流速和淹没历时等洪水风险信息。     

考虑矿砂淤积的尾矿坝溃坝洪水数值模拟

为模拟尾矿库溃坝稀性泥石流的演进,在渍坝洪水数学模型的基础上,加入非恒定流输沙方程,建立能同时模拟水流和泥沙运动的平面二维溃坝水流泥沙数学模型.最后将该模型应用于云南某尾矿坝溃坝后的洪水演进及矿砂在下游的淤积过程,模型计算结果可为灾后影响评估及预防措施制定提供依据.     

考虑矿砂淤积的尾矿坝溃坝洪水数

为模拟尾矿库溃坝稀性泥石流的演进, 在溃坝洪水数学模型的基础上,加入非恒定流输沙方程,建立能同时模拟水流和泥沙运动的平面二维溃坝水流泥沙数学模型。最后将该模型应用于云南某尾矿坝溃坝后的洪水演进及矿砂在下游的淤积过程,模型计算结果可为灾后影响评估及预防措施制定提供依据。     

基于格子Boltzmann方法的三维溃坝数值模拟

为了模拟溃坝水流的流动过程,在基于格子Boltzmann方法(LBM)的基础上采用壁面适应局部涡流黏度的大涡模拟模型,引入自由滑移法处理固壁边界条件,模拟瞬时全溃坝以及瞬时局部溃坝水流的流动过程,并就瞬时全溃坝时两种消能坎的消能效果进行比较.数值模拟结果表明:基于LBM方法的数值模拟方法可以准确模拟瞬时全溃坝水流演进过...     

受上游水库溃坝影响的德泽水库安全风险分析

首先基于水库瞬时全渍的假设,采用简算法对上游水库的渍坝洪水进行计算,并计算出上游水库至德泽水库的区间洪水,然后研究了上述2个分区洪水的组合遭遇,最终得到受上游水库渍坝影响的德泽水库坝址断面的洪水过程。结果表明：上游水库的溃坝,一般情况下不会对德泽水库构成威胁。进行的研究为德泽水库的安全设计提供了重要依据。     

江湖洪水遭遇下鄱阳湖水动力模拟

鄱阳湖接纳流域内来水,其洪水的形成和发展受鄱阳湖流域来水和长江洪水的双重影响,造成该地区在特定时段极易引发特大洪水。文章分析了江湖作用机制,并基于1959-2009年汉口和湖口洪水资料,统计分析了江湖洪水遭遇及长江洪水倒灌入湖频次;通过构建鄱阳湖-长江干流二维水动力模型,对江湖顶托加剧情景、江湖顶托相持情景、长江洪水倒灌情景等典型洪水过程进行了重演与分析,将模拟结果与实测水位过程进行验证与误差分析,并应用该模型对1998年极端洪水遭遇过程进行模拟分析。研究结果表明：鄱阳湖洪水一般早于长江洪水出现,两者遭遇主要在6-7月;长江倒灌情景一般发生在长江主汛期,通过统计分析长江洪水的倒灌天数及倒灌水量,反映了江湖顶托强度在年代际尺度上处于此消彼长的波动状态;模型对江湖洪水遭遇典型水位过程与1998年极端洪水遭遇过程的模拟预测精度较高,效果较好,说明模型能够很好地处理鄱阳湖洪水与长江洪水遭遇的高动态变化问题,可为鄱阳湖地区的经济建设和防洪治理提供理论支撑。     

溃坝流动无网格SPH法模拟研究

光滑离子流体动力学(SPH)法是一种纯拉格朗日(Lagrange)无网格方法,适于模拟具有瞬时极大变形等物理力学问题。对SPH法的基本原理、核函数及控制方程离散格式、边界处理方法等进行了介绍。在此基础上建立了数值水槽模型,模拟了立面二维溃坝流动问题,将所得结果与模型试验得到的结果进行比较,并对下游不同障碍物挑流与消能进行了初步分析。结果表明SPH法能够捕捉到流体的飞溅及融合现象。     

紫荆关流域分布式HEC-HMS水文模型构建及洪水模拟

国内外学者利用HEC-HMS水文模型模拟流域降雨径流过程,发现该模型有良好的适用性。【目的】提高紫荆关流域洪水模拟精度。【方法】采用紫荆关流域水文气象及下垫面资料,将流域划分为11个子流域,通过选择产流和汇流计算方法,构建了该流域分布式HEC-HMS水文模型,并从历史实测暴雨洪水事件中选择14场洪水对构建的HEC-HMS水文模型进行了参数率定和模型验证。【结果】率定的各子流域产流参数基本相同,由于各子流域面积不同导致汇流参数也不同。模拟的洪峰流量和洪量相对误差均在20%以内,纳什效率系数为0.51～0.95,模拟与实测的洪水过程线吻合较好,模型模拟精度较高。【结论】构建的水文模型能反映紫荆关流域实际的产汇流过程,可用于该流域洪水过程模拟和洪水预报。     

均质粘性土坝漫顶溃决过程数值模拟研究

大坝一旦失事溃决,对下游造成的生命和财产损失无法估计。溃坝的模拟计算能够为预估溃坝洪水带来的影响,建立下游预警系统,提前制定应急预案提供有效的科学依据,从而能够将洪水灾害造成的影响减少到最小程度。本文在已有溃坝数学模型基础上建立了针对粘性土均质土坝漫顶溃决的计算模型,可对大坝溃决过程、溃坝洪水下泄过程及上游水库水位下降过程进行水力学模拟,在论述其溃坝机理后,结合现场试验实测资料验证了此模型的实用性,对于防灾减灾及大坝失事后果的评价具有重要意义。并为今后溃坝模型的发展提出了建议。     

蓄滞洪区洪水演进过程数值模拟及洪灾损失分析

以二维非恒定流基本控制方程为理论基础,采用有限体积法建立洪水演进数学模型。根据蓄滞洪区内不同地形条件及洪水调度方案,以相应的水动力学方法,对模型区域的通量、蓄水量和洪水实时淹没水位进行计算,并考虑了公路建设中路基体积、涵洞尺度、取土方量对蓄滞洪区洪水演进的影响。采用小清河蓄滞洪区的历史洪水淹没资料进行模型验证,模拟了自然滞洪和分区滞洪两种情况下的洪水淹没过程,模拟结果与历史统计淹没范围基本吻合,为蓄滞洪区中的工程建设和防洪影响评价提供了研究思路和方法。     

三河口水库洪水资源利用方式研究

针对引汉济渭工程重要调蓄枢纽三河口水库洪水资源利用实际问题开展研究,采用分形理论汛期分期方法对三河口水库汛期进行分期,并进行相应洪水资源调度模拟分析,以期充分利用三河口水库洪水资源.基于分形理论得到三河口水库的汛期分期结果为:6月1日至6月30日为前汛期,7月1日至9月30日为主汛期;在分期汛限水位基础上,基于1954...     

碧流河水库下游河道行洪能力及洪

丹麦DHI 公司开发的MIKE系列水力模型,是在20 多年来世界范围内大量工程应用经验的基础上持续发展起来的,在水资源领域具有很好的应用前景。本文以碧流河水库下游为研究对象,针对流量资料缺乏的水库下游河道,采用多种工况组合,利用一维河网模型系统MIKE11模拟分析其现状行洪能力,为水库实时防洪调度提供决策依据。而后,为了进一步提高水库汛期风险管理水平、积极实施库堤联调,借助软件ArcGIS强大的空间数据处理功能,利用二维非恒定流模型Mike21对超标准洪水引起的淹没状况进行模拟。     

基于GIS的澧南垸分洪洪水三维可视化淹没模拟

研究适用于中小型蓄洪垸分洪洪水淹没模拟的可视化技术.利用Arcgis Engine 9.3在Visual Studi0 2008平台下,运用C#语言来建立澧南垸分洪洪水淹没程序.考虑到蓄洪垸分洪洪水的特殊性,选用给定水位的编程思路,近似地模拟了分洪洪水的蓄洪过程,并与相关成果的数值计算结果做比较.结果表明,该程序能较好地反映澧南垸分洪洪水的淹没过程,可以动态演示澧南垸分洪洪水的蓄洪过程,自定义查询淹没时的水位、范围和容积等洪水要素特征.该编程思路在类似于澧南垸的中小型蓄洪垸有更好的适应性,可以为澧南垸的防洪调度及防洪规划提供参考和依据.     

沭西片防洪保护区洪水淹没风险特征

沂沭泗流域沭西片防洪保护区外河洪水有山区性洪水特征,其特点是洪峰水位高、历时短、总洪量小,溃堤洪水过程的精确计算是保护区洪水分析的关键和难点.为了精确模拟溃堤洪水过程及其在保护区演进规律,构建了一二维实时动态耦合水动力学模型.河网一维水动力数学模型采用1993年、2003年和2012年的实测洪水资料进行了率定与验证;防...     

济南市城区增长背景下洪涝模拟研究

为准确规划评估未来发展条件下城市抗洪能力,以济南市城区为例,基于城市增长SLEUTH模型,预测研究区域到2035年城区增长状态。并在城市增长背景下建立济南城区二维洪涝模拟Caflood模型,针对济南市“0718”特大暴雨过程,通过模拟结果对比2007年与预测的2035年洪涝情景,进行济南市城区增长对暴雨洪水的影响分析。结果显示:SLEUTH模型校准结果较好,并准确预测城市增长状态;Caflood模型验证结果平均误差为0.135m;预测2035年淹没情景与2007年模拟淹没情景基本类似,但2035年淹没水深峰值提前,高危险性区域面积增加,且“南水北淹”情景更为严重。研究结果既验证了两个模型的有效性及适用性又能在一定程度上反映出城市增长对城市洪涝的影响,能为济南市城区规划以及防洪预警工作提供理论指导依据。     

指标权重算法对Fisher最优分割在水库汛期分期中的影响研究

汛期分期是水库洪水资源利用的重要内容之一,Fisher最优分割被广泛用于汛期分期研究,但指标权重对Fisher最优分割结果的影响程度尚不明确.以信江流域七一水库为例,比较了变异系数、熵权、主成分分析3种方法计算指标权重结果的差异及其对Fisher最优分割结果的影响.结果表明:3种指标权重计算方法均适用于在Fisher最...     

中小尺度流域洪水模型模拟比较研究

中小尺度流域洪水模拟是水文预报和防洪减灾的重要基础工作,选择适宜的水文模型对制定水文预报方案具有重要意义。以长江上游支流沿渡河流域为研究对象,对比分析了3种不同类型的水文模型(新安江模型、TOPMODEL、人工神经网络模型)对场次暴雨洪水过程的模拟效果及适用性。结果表明:各模型在模拟场次和验证场次的平均NSE效率系数均超过0.7,平均径流深误差均低于12%,可见3种模型在沿渡河这一湿润地区典型中小尺度流域均有较好的适用性。在验证期,新安江模型模拟的径流深相对误差均未超出许可误差20%的范围,且NSE系数均值达到0.826,然而Topmodel和BP模型模拟下各场次洪水的NSE系数虽均大于0.6,但个别场次结果精度较低。此外,新安江和BP模型的实测与模拟流量点群更接近1∶1线,在流量模拟方面更好,Topmodel的流量模拟整体偏大。总的来说,新安江模型在流域的适用性更好,Topmodel和BP模型次之。