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相似文献
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1.
土石坝溃决流动一般为逐渐溃坝流动,对逐渐溃坝流动进行数值模拟分析有重要现实意义。该文使用自主开发的无网格粒子法求解器MLParticle-SJTU,对土石坝溃决的逐渐溃坝流动进行了数值模拟。首先建立了溃坝过程中坝体高度随时间变化的模型,在此基础上引入MPS方法,计算了溃坝过程中的流动形态以及流量,计算结果与其他研究者的模拟结果相吻合。此外,还采用二维模型计算考察了溃坝时间对溃坝水流流动形态及壁面砰击压力的影响,并对其中几个工况进行了三维模拟。  相似文献   

2.
用守恒元和解元法数值模拟二维溃坝洪水波   总被引:9,自引:1,他引:8  
张永祥  陈景秋 《水利学报》2005,36(10):1224-1229
本文采用守恒元和解元方法(简称CE/SE法)来求解二维浅水方程,该方法从守恒积分型方程出发,严格遵守物理意义上的守恒律,通过设立守恒元和解元,从而提出一种新的数值模拟方法。用该方法计算得到的全溃的溃坝洪水波的数值解和理论解与文献中的实验值符合的较好。在此基础上,进一步对二维局部溃坝洪水波的演进过程进行模拟,结果表明,CE/SE法精度较高,稳定性较好,其溃坝洪水波的间断具有很高的分辨率,能很好的模拟溃坝洪水波的运动过程。  相似文献   

3.
为承应本系列论文提出的建立在梯级水库群连续溃决风险分析基础上的特级土石坝分级标准,本文阐述了溃坝计算、洪水演进和连溃分析模型的基本原理,通过对冲刷模型、泄流渠水深计算方法等方面的改进,提出了一个数值分析稳定、对输入参数敏感性低的溃坝分析方法。通过实际工程算例分析表明,本文方法不仅适用于单坝溃决洪水分析,计算成果符合工程实际,而且对连溃分析也具有很好的操作性。溃坝风险分析可作为土石坝风险等级确定的重要手段,也为实施本系列论文建议的等级标准提供了基础支撑条件。  相似文献   

4.
基于加权本质无振荡格式的二维溃坝水流数值模拟   总被引:5,自引:1,他引:4  
魏文礼  郭永涛 《水利学报》2007,38(5):596-600
将加权本质无振荡WENO(Weighted essentially nonoscillatory)格式和Runge-Kutta时间离散的思想应用于二维浅水控制方程的求解中,建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型。应用该模型对一维矩形明渠中大坝瞬间全溃所致的水流运动进行了数值计算,并与理论解进行了比较,证实了方法的可靠性。最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒时的洪水演进过程,模拟结果与实际相符。算例表明采用WENO格式所建立的高分辨率溃坝模型能够很好地模拟溃坝波的演进过程。  相似文献   

5.
二维溃坝洪水波演进的数值模拟   总被引:24,自引:3,他引:21  
采用基于MacCormack预测-校正技术的隐式数值格式求解控制水流运动的二维浅水方程,建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程数学模型.应用该模型对矩形明渠中缓、急流过渡的水面曲线进行了数值计算,并与理论解进行了比较。最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒时下游有多个障碍物的洪水演进过程,算例说明该数学模型对模拟溃坝洪水波很有效。  相似文献   

6.
基于一二维耦合技术的溃坝洪水模拟研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
程涛  何万成  赵海镜 《水力发电》2022,(3):21-23+81
以印度尼西亚巴丹托鲁水电站溃坝洪水模拟为例,对于地形条件复杂的河流,利用MIKE软件基于一二维耦合技术构建溃坝洪水计算模型,对拟定的溃坝工况进行数值模拟。建立的溃坝洪水一二维耦合模型适用于不规则计算域和地形,通过引入了新的动态耦合技术,避免了采用单一模型时遇到的计算效率、网格精度和准确性方面的问题。通过数值模拟得到了溃口流量过程和下游海滩地区洪水演进过程,并对下游敏感区域进行淹没影响分析。模拟成果为水电站工程设计、溃坝洪水风险分析和灾害损失评估提供了技术支撑。  相似文献   

7.
二维溃坝洪水波的演进绕流和反射的数值模拟   总被引:8,自引:1,他引:7  
陈景秋  张永祥  韦春霞 《水利学报》2005,36(5):0569-0574
本文采用改进的时空守恒元和解元方法(简称CE/SE法)构造了求解二维浅水方程的数值格式,建立了模拟大坝瞬间全溃和局部溃所致的洪水演进、绕流和反射过程的数学模型。应用此数学模型对局部溃坝的洪水的演进、绕流和反射的情况进行了模拟。算例结果表明CE/SE法精度高、稳定性好,很好的展示了溃坝波的运动特性,是一种研究溃坝洪水波较高精度的数值方法。  相似文献   

8.
本文对土石坝的溃坝模式进行了简述,针对土石坝漫顶溃坝模拟分析的概化数学模型编制了计算程序,并结合大洼水库溃坝的工程实例进行数值模拟,与该工程实例的实测数据进行了比较分析,进一步说明土石坝漫坝计算过程中数学模型与假设对计算结果、精度、风险分析的重要性。  相似文献   

9.
洪水巨大的冲击力对坝区及堤岸构筑物造成很大的破坏,准确计算溃坝洪水对构筑物的冲击荷载对于建筑物的安全设计是十分必要的。采用有限体积法和中心迎风格式建立了二维数值模型,用于计算溃坝洪水对构筑物的作用力,并将该模型应用于全局溃坝和局部溃坝的物理模型试验。计算结果表明:该模型能够准确地模拟全局溃坝工况下洪水对构筑物冲击荷载的变化情况,而对于局部溃坝工况,本模型的计算结果较为平滑,无法模拟实际水流紊动的过程,但其最大冲击荷载的计算值与试验测量值相接近。相比于三维数值模型,本文所建立的二维数值模型程序简单、计算效率高、计算结果与实测结果总体吻合较好,能够有效地用于预测溃坝洪水对构筑物的冲击荷载。  相似文献   

10.
溃口近区二维数值模拟与溃坝洪水演进耦合   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
基于黏土心墙砂石坝的溃决过程,以及溃坝洪水传播和运动的特性,建立黑河金盆水库大坝溃口近区二维数值模型和下游地区溃坝洪水演进耦合数学模型。使用DAMBRK法计算逐渐溃坝,并应用其结果进行后续模拟。采用Abbott-Ionescu六点隐式有限差分格式求解一维模型,采用单元中心的有限体积法求解二维模型方程。采用侧向连接方式,将黑河两岸计算水位点与二维网格单元相连,实现一、二维模型的耦合。采用所建立的二维模型对溃口近区进行计算与模拟,得到计算区域某一时刻的水深及流速分布。应用所建耦合模型对黑河金盆水库万年一遇入库洪水漫顶致溃坝洪水进行数值模拟,得到一维河道内各断面的水位和流量变化过程,以及二维计算区域内不同时刻的水深分布图、流速矢量图和淹没范围变化过程。溃口的形成过程不仅包括漫顶水流的直接作用,同时包括溃口形成过程中两侧漩涡状水流的反冲刷作用。耦合模型可以同时兼顾河道内的水流变化以及河道外计算区域内的洪水演进过程,从而减少由于计算结果偏大或偏小所带来的防洪资源浪费和防洪措施不利等不良影响。  相似文献   

11.
1-D and 2-D mathematical models for dam break flow were established and verified with the measured data in laboratory. The 1-D and 2-D models were then coupled, and used to simulate the dam break flow from the reservoir tail to the dam site, the propagation of dam break waves in the downstream channel, and the submergence of dam break flow in the downstream town with the hydrodynamics method. As a numerical example, the presented model was employed to simulate dam break flow of a hydropower station under construction. In simulation, different dam-break durations, upstream flows and water levels in front of dam were considered, and these influencing factors of dam break flow were analyzed, which could be referenced in planning and designing hydropower stations.  相似文献   

12.
耦合溃口演变的二维洪水演进数值模型研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
为更好地模拟溃坝洪水过程,本文采用源项法耦合了溃口演变模型DB-IWHR与基于GPU加速技术的二维水动力模型,建立了一个包含上游库区二维水动力过程、溃口演变和下游淹没区二维洪水演进的高性能耦合模型。模型中所用源项法为在同一时间步长内,通过二维浅水方程的源项将溃口演变模型计算的流量转换为二维水动力模型溃口上下游各标记网格水深的变化值,以此来实现溃口上下游之间的水量交互。该模型的优势在于所用源项法简单易实现,充分考虑溃口的冲刷过程及上下游水动力过程,同时引入GPU技术加速计算。最后,将耦合模型应用于一个土石坝和两个堰塞坝溃决算例,所得结果与实测吻合较好,模型运行快速高效,这表明基于源项法的耦合模型可实现对土石坝、堰塞坝溃坝等灾害事故的合理高效预测,为应急抢险工作提供有力支撑。  相似文献   

13.
研究坝体的溃决过程与溃坝洪水演进对于处置由溃坝引起的洪水灾害、提升水利安全具有重要的意义。鉴于目前大多模型均将坝体溃决过程与溃坝洪水演进分别进行模拟,不能反映土体与水流相互耦合的特点,模拟结果精度有限。基于对土体有限抗冲能力的考虑,选取双曲线型冲蚀速率表达式描述坝体冲蚀、采用简化Bishop法搜索临界滑裂面描述溃口边坡坍塌和具有总变差不增特性的MacCormack有限体积法离散控制方程,建立了坝体溃决过程与溃坝洪水演进耦合的平面二维数值模型。实际算例表明模型合理地模拟了溃口的发展过程与洪水演进过程,在溃口急缓流转换区展现了较强稳定性,守恒性良好,可作为溃坝洪水风险评估与洪灾预报的有力工具。  相似文献   

14.
二维溃坝波传播和绕流特性的高精度数值模拟   总被引:13,自引:2,他引:13  
本文建立了二维浅水方程的高分辨率差分模型,即将浅水方程作空间差分分裂,分别沿x、y方向应用组合型的通量限制二阶TVD格式,采用Van Leer的MUSCL型限量函数,用以解决二维溃坝的计算问题.首先分别与一维理论解和其它二维结果的比较,表明本文的方法非常成功.然后对全溃和部分溃情况下的溃坝波传播和绕流问题进行了数值研究,给出了精细的数值结果,揭示了其复杂的运动特性.  相似文献   

15.
土坝溃坝模型在夹河子水库中的应用   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
根据平原水库溃坝的特点 ,运用土坝溃坝的水流理论 ,以坝址为研究对象 ,分别建立瞬时溃坝模型和逐渐溃坝模型 ,确定了溃口宽度、最大流量和坝址流量过程线 ,为二维溃坝洪水模拟提供上边界条件 ,为水情自动测报和水库防洪优化调度研究等提供科学依据 .以夹河子水库溃坝的实际情况为例 ,对两种模型进行分析比较 ,结果表明 ,两种模型均符合实际 .  相似文献   

16.
Dams are important structures having many functions such as water supply, flood control, hydroelectric power and recreation. Although dam break failures are very rare events, dams can fail with little warning and the damage at the downstream of the dam due to the flood wave can be catastrophic. During a dam failure, immense volume of water is mobilized at very high speed in a very short time. The momentum of the flood wave can turn to a very destructive impact force in residential areas. Therefore, from risk point of view, understanding the consequences of a possible dam failure is critically important. This study deals with the methodology utilized for predicting the flood wave occurring after the dam break and analyses the propagation of the flood wave downstream of the dam. The methodology used in this study includes creation of bathymetric, DEM and land use maps; routing of the flood wave along the valley using a 1D model; and two dimensional numerical modeling of the propagation and spreading of flood wave for various dam breaching scenarios in two different urban areas. Such a methodology is a vital tool for decision-making process since it takes into account the spatial heterogeneity of the basin parameters to predict flood wave propagation downstream of the dam. Proposed methodology is applied to two dams; Porsuk Dam located in Eski?ehir and Alibey Dam located in Istanbul, Turkey. Both dams are selected based on the fact that they have dense residential areas downstream and such a failure would be disastrous in both cases. Model simulations based on three different dam breaching scenarios showed that maximum flow depth can reach to 5 m at the border of the residential areas both in Eski?ehir and in Istanbul with a maximum flow velocity of 5 m/s and flood waves having 0.3 m height reach to the boundary of the residential area within 1 to 2 h. Flooded area in Eski?ehir was estimated as 127 km2, whereas in Istanbul this area was 8.4 km2 in total.  相似文献   

17.
用格子Boltzmann方法模拟涌波的反射与绕射   总被引:4,自引:1,他引:3  
刘峰  胡非 《水利学报》2004,(3):22-28
本文应用格子Boltzmann模型建立离散动力学模型,并利用Chapman Enskog对模型的方程组进行展开,建立了模拟二维浅水动力学的方程组。在从理论上证明了它严格地满足质量和动量的基本守恒定律的基础上,应用所建立的模型进行数值试验,模拟了溃坝涌波现象及其与固壁和建筑物的相互作用。利用这一模型计算了溃坝波与水中方柱和圆柱的相互作用,以及明渠内的涌波的反射和绕射复杂流场。该模型具有显式的表达形式,易于编程应用;粒子运动是彼此独立的,适合于并行数值计算;边界条件易于处理;易于处理多相流动微观机制等优点。  相似文献   

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