童家湖蓄滞洪区洪水演进数值模型研究

为更加科学、有效地运用童家湖蓄滞洪区,降低洪涝灾害损失,以二维非恒定流基本控制方程为理论基础,根据童家湖蓄滞洪区1:5000实测地形资料,基于非结构三角形网格,采用有限体积算法建立了蓄滞洪区洪水演进数学模型。依据所建立的模型,模拟分析了设计分洪条件下分蓄洪区内洪水演进过程,还选取了蓄滞洪区内若干有重要代表意义部位,在其模拟计算的水位增长及流速变化过程基础上,进一步分析了分洪不同时段蓄洪区各区域的洪水淹没趋势。模拟结果显示:童家湖分洪开始约2 h,分洪洪量主要在分洪口附近填洼;分洪前20 h洪量主要集中在蓄滞洪区南部;20 h后,北部洼地填满后蓄滞洪区内联通,各处水位同步涨落。模型可以较完整地反映童家湖蓄滞洪区内洪水演进过程,研究成果可为童家湖蓄滞洪区分洪准备、撤离转移等工作提供决策参考。     

兰沟洼蓄滞洪区分洪口门合理宽度分析

利用MIKE洪水分析软件研究兰沟洼蓄滞洪区分洪口门开启宽度与洪水水位、流量间的相关关系。建立了包括白沟河、南拒马河和兰沟洼蓄滞洪区的水动力学模型,基于现有的研究成果和实测资料,采用最新的地形图和水文成果进行洪水演进分析。在保证大清河水系北支整体洪水调度安全的前提下,分析合理的分洪口门宽度。     

基于数字流域系统的漳卫河系洪水演进模型建立

以海河流域漳卫河系为研究对象,采用数字流域系统应用开发软件水动力学模型对洪水演进过程进行了零维、一维、二维耦合模拟计算,模拟了漳卫河系发生50年一遇洪水时主要河道以及蓄滞洪区分洪后各控制断面(点)洪水演进情况,输出洪水要素、河道水面线、控制站水位(流量)过程、蓄滞洪区控制点水位、蓄滞洪区最大入流、出流等结果,为漳卫河系防洪调度提供技术支撑。     

蓄滞洪区设立对汾河下游防洪的影响

通过对汾河下游洪水特性和流域防洪状况的分析,针对汾河下游的河道特点、流域防洪状况,基于水流的连续方程和运动方程,建立了河道一维洪水演进模型,并合理规划蓄滞洪区。利用建立的模型对汾河新绛县南梁桥—河津水文站河段进行了数值模拟。结果表明:模型计算流量与实测流量吻合较好;通过设定的蓄滞洪区分洪后,水位降幅明显,可减轻流域内防洪重点地区新绛、稷山、河津的防洪压力。     

蓄滞洪区洪水演进数学模型研究及应用

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.采用恩县洼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,预报了公路建设后蓄滞洪区洪水位的变化及风浪对洪水最大淹没范围的影响,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.     

恩县洼蓄滞洪区洪水演进数值模拟

为研究恩县洼蓄滞洪区洪水演进过程,采用EFDC模型根据蓄滞洪区内不同地形条件对该区域进行二维数值模拟计算。在模拟时采取了两种不同方案进行对比模拟,通过对方案模拟结果比较分析,表明蓄滞洪区出流量大小对洪水演进影响很大,同时也表明EFDC模型模拟二维洪水演进效果较好,可为蓄滞洪区防洪减灾等提供技术支持和研究方法。     

西三洼洪水演进数值模拟及洪水风险分析

为模拟西三洼蓄滞洪区洪水演进,对其洪水风险进行分析,以一、二维非恒定流控制方程为基本理论,采用有限体积法,结合西三洼地形资料及大清河流域水文资料,建立一、二维耦合的洪水演进数学模型。采用63·8洪水实测资料对模型进行验证,结果基本吻合。对不同工况及重现期下的设计洪水进行洪水演进模拟计算并绘制洪水风险图。研究表明:该模型可模拟西三洼蓄滞洪区各分洪口门开扒时间、各时刻淹没面积、淹没水深及滞洪量等水情信息及其变化过程;规划情况(增加安全区)的滞洪总量大于现状情况滞洪总量;发生百年一遇洪水时,西三洼蓄滞洪区77%地区都遭受洪水侵害,其中57%区域为危险区,11%区域为重灾区,5%区域为中灾区。研究成果可为防汛部门制定科学合理的防洪减灾规划提供参考依据。     

大黄堡洼蓄滞洪区洪水演进过程分析研究

以大黄铺洼为例,建立二维水动力学模型,进行二维洪水演进计算,分析大黄堡洼在不同分洪条件下的洪水演进过程,提出分区启用建议,为防汛决策提供技术支持。     

考虑下渗的河道与蓄滞洪区洪水演进过程模拟

基于霍顿(Horton)下渗和有限体积法,建立了考虑动态下渗的一二维耦合水动力学模型,并选择海河流域漳卫河系与大名泛区联合防洪体系作为典型应用区域,利用典型场次洪水对河道模型进行了率定和验证,同时探讨了下渗对于河道行洪、蓄滞洪区分洪以及洪水演进过程的影响。结果表明:考虑动态下渗的河道模型具有较高模拟精度,3场典型洪水洪峰误差都在10%以内;河道下渗会明显推迟蓄滞洪区的启用时间,并减小分洪流量和洪水总量;蓄滞洪区下渗对分洪过程影响较小,但会加快蓄滞洪区的退水速度。     

黄庄洼蓄滞洪区洪水演进数值模拟研究

建立了潮白新河、永定新河及黄庄洼蓄滞洪区联合调度的一、二维耦合水动力学模型,模拟计算了20年一遇、50年一遇设计洪水在蓄滞洪区的演进过程,分析了蓄滞洪区淹没面积、蓄水量的变化过程。此项研究可为蓄滞洪区防洪工程建设、土地利用、分洪决策等提供有益的参考。     

轨道交通建设对蓄滞洪区运用影响研究

随着经济社会快速发展和人口增加,城市附近蓄滞洪区内轨道交通项目建设速度明显加快,国内外就其项目建设对蓄滞洪区运用产生的影响研究较少。以武汉市轨道交通21号线工程为例,采用动边界模拟技术,建立蓄滞洪区二维水流数学模型,在此基础上就轨道交通建设项目对蓄滞洪区运用的影响进行分析研究。研究成果表明:武湖蓄滞洪区内轨道交通工程桥墩、车站等占用有效蓄滞容积相对较小;工程建设对蓄滞洪区分洪流量、历时、水位及流场过程的影响较小,对蓄滞洪区退洪流量、历时、水位及流速过程等影响不大,不会对蓄滞洪区运用带来明显不利影响,其研究方法及成果可供工程规划设计单位及防洪管理部门参考。     

广东北江清西围临时蓄滞洪区调度优化研究

广东潖江蓄滞洪区采用新形势下的调度原则以后,使得清西围缺少了相应的调度方式。为此,建立了一维和二维耦合水动力数学模型,并采用该模型模拟计算了在北江300 a一遇洪水的工况下,潖江蓄滞洪区改变调度原则后,清西围不同开启时机、不同扒口位置及参数的调度运用方案。计算结果表明:广东潖江蓄滞洪区与清西围联合运用,可使石角站的洪峰流量削减至50 a一遇以下,从而能保障北江下游地区的防洪安全;当清远站的洪峰流量Q达到13 600 m~3/s时,启用清西围下游的恒屏段扒口(Z=10.9 m,B=300.0 m)的方案最优。相关研究成果可为广东潖江清西围的管理决策的研制提供科学依据,同时也能对北江下游防洪体系的优化调度运行提供参考。     

基于MIKE FLOOD的洪泽湖周边滞洪区洪水演进模拟研究

基于实测断面资料建立了研究区的一维水动力模型,基于高精度DEM以及1∶10000地形图建立了研究区的二维水动力模型,并用MIKE FLOOD将一维模型和二维模型进行耦合,构建了洪泽湖周边滞洪区一、二维耦合的洪水演进数学模型。利用2003年历史洪水资料对模型参数进行了率定,并以2007年历史洪水资料进行了验证。以洪泽湖百年一遇设计洪水为模型上边界,二河闸、三河闸以及高良涧闸的现行调度方案的水位-流量关系为模型下边界,对洪泽湖百年一遇设计洪水方案进行模拟计算,当蒋坝水位达到14.33m时,洪泽湖周边滞洪区开始滞洪,得到开始滞洪后不同时段研究区内各类洪水风险要素的动态分布情况以及最大淹没水深、淹没历时,验证了模型的合理性,可用于蓄滞洪区洪水演算分析。     

大名泛区洪水演进数值模拟

利用结构化网格的有限体积法,建立了二维浅水方程的高精度、低计算负荷的数值计算模型。对结构化网格的处理采用一种自适应网格加密方法,提出四叉树的网格构造,以提高网格对地形和水力变化的敏感度。推导出一种具有激波捕捉能力的二维浅水方程的守恒形式,采用单元中心式有限体积离散。方程的离散采用Godunov格式,利用近似Riemann解求解界面通量,并介绍和采用了具有二阶精度的HLLC算法。对在此基础上,建立大名泛区二维洪水演进模型,获取了不同时段的淹没范围栅格图像、不同时刻淹没水深、洪泛区的蓄水量变化过程以及泛区内点的水力要素信息,为泛区的防洪规划和实时洪水预报提供理论参考。     

二坝蓄滞洪区分洪口门裹头工程稳定性研究

蓄滞洪区是调节河道超标准洪水的重要区域,建设蓄滞洪区对于保障区域防洪安全十分重要。为了研究长江芜湖河段二坝蓄滞洪区分洪口门裹头在扒口分洪工况条件下的稳定性,本文依据分洪口门设计资料构建了分洪口门裹头工程的三维数值分析模型,模型重点考虑了高压旋喷桩的三维加固效果以及地层的实际特征。采用强度折减法研究了裹头工程的稳定性状况,并且分析了分洪口门的变形规律。在蓄滞洪区扒口分洪工况,强度折减法计算的结果显示,相比背水侧堤身的变形,分洪口门裹头的变形量很小。堤防背水侧堤身首先出现塑性贯通区,口门稳定性最薄弱的部位在背水侧堤身,采用强度折减法计算的安全系数为2.05,大于规范要求值。说明裹头工程设计安全可靠,采用高压旋喷桩加固分洪口门十分有效,该研究成果可为类似工程设计提供参考。     

含多个行洪区的淮干中游段洪水模拟Ⅰ:模型建立

淮干中游分布着16个行洪区,堤内有堤。建立具有良好模拟精度和较高计算效率的洪水模拟模型是科学管理淮河流域洪水的难点和关键。基于MIKE11软件,以行洪时间和蓄洪量不变为原则,把行洪区概化为一维河道;提出了在缺少行洪区实测地形资料的情况下,利用行洪区水位-库容关系曲线概化行洪区河道断面的方法;针对行洪区各口门的不同控制方式,采用相应的概化方法并设置合理的控制参数,模拟洪水在主河道与多个行洪区之间的转换过程;采用2007年和2003年实测洪水资料,对模型进行率定和验证,结果表明该模型精度较高,能快速模拟行洪区进退洪过程及其调度规则。模型可服务于淮河中游洪水的科学安排与实时决策,其建模思路对闸坝众多的复杂河道洪水演进模拟具有一定借鉴意义。     

耦合渗漏项的季节性河道洪水演进模型研究

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。