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。     

改进DB-IWHR模型及其在尾矿库溃坝影响分析中的应用

为预测尾矿库溃坝对下游的影响,基于修正的Shields曲线,改进了DB-IWHR模型中临界剪应力的计算,并通过唐家山堰塞坝实例验证了改进DB-IWHR模型具有更高的溃坝溃口和下泄流量过程演化精度。采用改进DB-IWHR模型及二维水动力模型建立了某尾矿库溃坝影响数值分析模型,预测了尾矿库漫顶溃坝时下游的淹没范围、淹没深度、淹没出现时间以及溃坝对下游关键敏感点的影响程度,分析了改进模型对溃口初始宽度及冲刷侵蚀参数的敏感性,结果表明:改进DB-IWHR模型结合二维水动力模型能较好地模拟尾矿库溃坝过程和下泄沙流演进过程,结果符合沙流演进的一般规律;该模型对于初始溃口宽度的敏感性不强,但对于冲刷侵蚀参数的敏感性较强。     

改进的二维洪水淹没分析模型在小流域山洪风险评估中的应用

文章引入干湿水深理论对传统二维洪水淹没分析模型进行改进,提高了模型计算精度和稳定性,并将改进的二维洪水淹没分析模型用于辽宁东部小流域山洪风险评估计算中。研究结果表明:相比于传统模型,改进的二维洪水淹没分析模型在计算精度上得到明显改善,计算断面水位和实测断面水位之间的误差绝对值减少0.44m,流量误差相对值减少7.43%,且计算的区域淹没分析结果更为合理。模型可实现小流域山洪可能最大淹没范围,并定量评估洪水可影响的人员数量和造成的经济损失,研究成果可为小流域山洪风险评估提供方法参考。     

波浪对非淹没水平圆柱作用的数值分析

该文选取URANS方程为控制方程结合k-?湍流模型,采用Level-Set方法追踪自由面,建立一种用于研究波浪与非淹没水平圆柱作用问题的二维数值模型。运用该数值模型对较小KC数条件下波浪与单个以及两个串联非淹没水平圆柱作用问题进行深入的探讨。结果表明,在单个非淹没水平圆柱工况中,不同波幅以及淹没深度条件下数值模型对水平圆柱竖直方向波浪力随时间的演化曲线做了准确预测,并揭示了波幅以及淹没深度对圆柱波浪力的影响规律;在两个串联非淹没水平圆柱工况中,圆柱间距对上游圆柱波浪力的影响较为明显:圆柱间距较大时,上游圆柱波浪力的大小以及演化规律与单个圆柱工况相近;而圆柱间距较小时,上游圆柱波浪力负向峰值明显增加。     

用水深平均k-ε紊流模型计算淹没丁坝流场

在二维水深平均水流运动方程的基础上,给出了考虑水深局部变化的二维水深平均k-ε紊流模型闭合方程组。采用控制体积离散方程,运用SIMPLER方法求解。通过数值计算,得到淹没丁坝水流流场和水面线的变化。其计算结果与水槽试验的实测资料基本吻合。     

大清河洪水溃堤及漫溢风险分析

文章以辽宁省营口市大清河为研究对象,基于丹麦水力研究所的MIKE FLOOD一、二维耦合水动力模型,构建了主河道一维及洪水淹没区二维的耦合模型。设定模型参数并验证模型,模型计算水位与实测水位拟合较好,精度满足要求。采用侧向连接和标准连接方式模拟了发生超标准洪水情况下的洪水溃堤及洪水漫溢淹没过程,得出洪水淹没范围,为防汛应急处置及避洪转移提供科学依据。     

平原区暴雨内涝风险数值模拟研究

采用水力学方法探讨平原区暴雨内涝风险数值模拟研究,采用MIKE11建立黄河故道一维水力学模型,采用MIKE21 FM建立区域二维水力学模型,采用MIKE FLOOD对一维、二维模型进行耦合计算,模拟区域1978、2000、2003年暴雨内涝演进过程和淹没范围等,计算结果与涝灾实际淹没情况及区域地形地貌基本相符,可为下一步洼地治理、涝灾应急预案制定等提供参考依据。     

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.     

地表及管网互馈联合的城市内涝模拟模型——以江苏省响水县中心城区为例

针对江苏省盐城市响水县中心城区短时强降雨导致的城区内涝问题,联合二维水动力学模型与SWMM模型,构建了地表及管网双向互馈的响水县城内涝模拟模型。使用该联合模型对区域内1,5,10 a一遇暴雨重现期下的内涝淹没范围、淹没水深、淹没历时进行模拟分析,并采用当地2012年"8·10"大暴雨导致的内涝过程来验证模型精度;综合考虑多项指标构建内涝风险评估体系,并绘制成内涝风险图辅助进行防灾预警。结果表明:5个易涝点实地调查水深与模拟水深差距范围在0.04～0.23 m之间,平均水深相对误差为19.3%,模拟所得值基本能够反映易涝点的淹没情况。该模型可初步应用于响水县城的内涝过程模拟,在防内涝设计、城市内涝预测及治理等方面具有一定的实用价值。     

青山水库溃坝洪水模拟计算

采用二维浅水模型对青山水库溃坝洪水进行了模拟计算,根据主坝可能出现的溃坝风险,模拟了主坝溃决后保护区内洪水的演进过程,模型的计算结果提供的淹没水深、淹没范围以及流速等洪水风险信息,为青山水库防洪风险管理提供了依据。     

城市排水管网一维与二维模拟技术对比研究

针对一维排水管网模型和一维二维耦合模型的选择展开探讨,从建模难易度、模型精确度、对数据的要求等多方面对比分析两种模型的特点。以南方某小区排水管网为例,基于SWMM和DigitalWater Simulation模拟软件分别构建一维排水管网模型和一维二维耦合模型。结果显示,两种模型模拟的节点水深差异不大,但一维排水管网模型无法模拟城市内涝的淹没过程,如果需对淹没水深和淹没时长进行统计,需要建立一维二维耦合模型。     

二维非恒定流洪水演进模拟模型开发及应用

简要分析了目前二维洪水淹没模拟的研究进展,基于流域20 m DEM数据和实测流量资料,利用二维洪水淹没模拟模型对北京雁栖河下游河道在设定频率下洪水淹没情况进行了模拟,采用Nash-Sutcliffe系数对模型模拟水位结果进行了验证,结合GIS技术对模拟范围、模拟水深、淹没土地进行了分析.结果表明,模型模拟水位误差在0.235 m左右,Nash.Sutcliffe系数为0.78,模拟结果可靠.该模型系统能为洪水风险图绘制、洪泛区管理、洪灾损失评价等提供强有力的技术支撑.     

MIKE软件在工程防洪评价中的应用

MIKE软件常用于洪水演进分析,其中MIKE11的核心是水动力模型(HD),HD模块利用Abott六点隐式格式求解一维河流非恒定流方程,MIKE21模型采用ADI逐行法对质量及动量方程分别进行时空上的积分,每个方向及每个单独的网格线产生的方程矩阵用追赶法求解。文章应用MIKE软件建立富春江一、二维耦合水动力洪水淹没模型,模拟不同重现期洪水淹没,对某油库码头工程进行防洪评价计算,分析了不同水文条件下工程前后的水位、流速变化评价其对河道防洪的影响。     

出山店水库溃坝洪水数值模拟研究

溃坝洪水严重威胁下游地区人民的生命财产安全,准确预测溃坝洪水的影响范围至关重要。针对出山店水库的溃坝洪水,应用高精度二维浅水动力学模型模拟洪水在下游河道的演进过程,采用洪水灾害风险指标量化洪水的灾害程度,研究不同溃决情景下溃坝洪水的动力学特性、下游地区淹没范围和受灾程度的变化情况。结果表明:溃坝初始阶段淹没面积增加主要与流量峰值有关,最终淹没面积大小与溃决后水库下泄水量密切相关。     

潖江滞洪区洪灾风险区划研究

该文采用二维非恒定流模型对渑江滞洪区洪水演进进行数值模拟,根据模拟结果,在GIS平台上对渑江天然滞洪区百年一遇洪水进行了淹没范围、最大流速、淹没历时、淹没水深的计算,从而得出洪灾致灾因子评价指标体系,进行了洪灾风险区划,为洪灾损失评估提供科学依据。     

二维水动力学模型在蓄滞洪区洪水演进模拟分析中的应用

在黄墩湖滞洪区建立二维浅水流洪水演进模拟模型,采用基于有限体积法的数值求解,了解蓄滞洪区洪水波运动传播特性,有效捕捉洪水间断波。模拟不同组合分流方式下洪水演进过程,水量是守恒的,统计洪水淹没历时、淹没范围、淹没水深等致灾参数均比较合理,对蓄滞洪区的科学运用和防洪减灾具有指导意义。     

无资料地区山洪预警动态临界雨量计算

文章基于水位流量反推原理,以辽宁西部某无资料地区山洪为研究实例,计算该区域山洪预警的动态临界雨量,并结合二维水动力学模型对区域山洪进行了淹没范围分析。分析结果表明:水位流量反推方法可较好的解决无资料地区山洪预警动态临界雨量的计算问题,确定的不同时段临界雨量和区域实际情况较为吻合。山洪淹没分析可确定淹没水深和淹没范围,成果可为山洪预警和防洪决策提供重要依据。     

南水北调中线左岸排水渡槽洪水风险分析

基于高精度地形,采用二维水动力学模型进行模拟计算,模拟宴曲沟左岸排水渡槽在现状地形条件下洪水演进过程,得到洪水最大淹没范围、最大水深、最大流速、淹没历时等水力要素,分析排水渡槽和总干渠洪水风险,为工程安全运行提供技术支撑。     

典型城市地区小型水库溃坝洪水计算方法研究

探明溃坝发生过程,准确预测洪水淹没范围,分析溃坝后果,对水库防灾减灾和应急抢险工作具有重要意义。为此,以深圳市小型水库头陂水库为研究对象,采用经验公式估算入库洪水和最终溃口参数,基于改进的DAMBRK原理和二维模型计算溃坝下泄流量和洪水演进过程,调查淹没范围内受灾人口并制定转移方案。系统性地计算了典型城市地区小型水库头陂水库的溃坝全过程,可为我国缺少监测资料的小型水库溃坝计算提供理论参考。     

山丘区小流域洪水风险模型研究及应用

一维水动力演进模型能快捷进行长河段洪水演进预报,二维演进模型能准确进行山丘区小流域水流运动的模拟,提供洪水淹没范围、淹没深度等信息。基于一维、二维演进模型的不同特点,提出基于无结构化网格划分流域计算网格的一、二维耦合山丘区小流域洪水风险分析模型。利用该模型对太平溪流域P=10%设计暴雨条件下的洪水进行模拟分析,制作该设计暴雨条件下太平溪流域的洪水风险图,并通过耦合模型分析、风险图成果利用,研究太平溪流域的洪水风险因素,提出洪水风险应对对策及措施。利用耦合模型进行洪水风险分析,将成为山丘区小流域洪水风险管理的一项重要技术支撑。