基于二维浅水方程的城市地面洪水演进数值模拟研究

探究城市内涝灾害数值预报对城市的防洪减灾及灾害评估具有重要意义。基于三角形非结构网格,采用Godunov型有限体积法建立了一个高精度的二维浅水水动力数值模型。该模型使用Roe格式计算界面通量,可以较好地捕捉洪水的动边界运动,模型将静水压力项放入源项中,减少了由于地形底坡项带来的数值解伪震荡。该模型对动边界以及负水深处理技术进行了改进,能够有效提高模型模拟的精确度和静水和谐性。在应用3个算例对模型进行率定的基础上,将模型应用于浑河、太子河之间浑太胡同区域的地表洪水演进的模拟中。结果表明:浑太胡同内洪水演进的水深、流场变化均较为合理,组合溃堤各水深淹没面积均为最大,模拟结果很好地验证了城市区域雨洪的流动演变过程,证明该模型可以用于复杂地形的城市由降水形成的暴雨积水及地表洪水演进模拟过程,模型可快速为城市防汛减灾提供积水情况及涝情信息。     

渤海及辽河口湿地海域风暴潮过程的数值模拟研究

近岸潮间带湿地分布有盐沼植物,这些植被具有衰减波能、减少潮汐和波浪对岸线及岸堤的侵蚀程度,以及有效降低海洋灾害损失等重要作用。基于非结构三角形网格,该文采用有限体积法建立了深度平均二维浅水数值模型,应用Roe格式求解界面通量,并引进干湿边界技术处理风暴潮和涨潮落潮等引起的复杂动态边界问题。在动量方程的源项中加入植物拖曳力来表达植被对水流的阻碍作用,首先对孤立波和长周期波在斜坡海岸的传播进行了分析和验证;其次采用Jelesniansca 65台风模型计算9711号台风"温妮"过境期间北黄海及渤海海域的风场和气压场的变化过程,进而数值探究了9711号台风对研究海域水位和流场结构的影响;最后讨论了9711号台风"温妮"期间辽河口红海滩湿地水域风暴潮的陆地入侵和增减水特征。