洪水与风暴潮共同作用下的溃堤洪水一维、二维耦合模型及应用

为了解决复杂条件下河道洪水漫堤、溃堤和潮水倒灌的问题,建立了在洪水和风暴潮共同作用下的天然河道漫溃堤洪水在防洪保护区的一二维水动力耦合模型。在兼顾计算效率和精度的基础上,分区剖分网格,设置合理的网格面积;根据植被和地物的不同,分区设置糙率;通过宽顶堰的方式将河道一维模型和防洪保护区二维模型进行侧向耦合;采用基于侵蚀的渐变溃破坏方式模拟河道溃堤过程,实现了河道上游发生洪水和下游遭遇外海风暴潮的复杂情况下精细化模拟。实例研究表明,所建模型可灵活处理复杂多变的水力条件,模拟结果合理可靠,可为防汛部门制定决策提供有力的科学依据。     

黄河宁夏段2012年洪水分析

通过对2012年黄河宁夏段洪水的实测流量、水位、洪水组成、比降、演进过程及含沙量的综合分析,研究了洪水成因、特点,水库调蓄、灌区引排水对洪水的作用和影响,并与历史资料进行了对比。2012年洪水洪量大、历时长、水位涨幅大、含沙量小,洪水演进过程受灌区排水及河滩地影响,不同河段呈现出不同的洪水过程。黄河宁夏段洪水受龙羊峡和刘家峡水库调蓄作用明显,如果黄河上游唐乃亥以上和循化至兰州区间同时发生洪水,龙、刘两座水库调蓄还不能满足黄河宁夏段防汛需求,结合宁夏河段实际状况,考虑已有的水文测报、调蓄洪水机制,在防灾减害等方面提出了尽快修建大柳树水利枢纽工程的相关建议。     

黄河下游漫滩洪水演进模式及“96.8”洪水演进特点分析

在系统分析实测资料和洪水期间航片资料的基础上，概化了黄河下游不同时期漫滩洪水演进模式，初步揭示了中常洪水演进特点及发生机理，指出滩区行洪及滞洪条件的改变是“９６．８”洪水传播２时间增长、洪峰沿程变莆剧烈的主要原因，洪峰变形及传播 增长主要发生在具有广阔滩地的夹河滩至艾山河段。     

黄河卫宁段河南溃堤洪水风险及沟渠倒灌影响

黄河卫宁段河南溃堤洪水灾害风险较大,引排水沟渠倒灌危害较为严重,威胁沿岸交通、通信、水利工程等基础设施以及人民群众生命财产安全,为加强洪灾预防与应对措施建设,基于一、二维水动力学数值模拟方法及沟渠倒灌影响评估方法,采用非结构化网格与内边界处理技术合理优化了复杂边界与线状地物阻挡水效果,建立了考虑排水沟渠倒灌影响的溃堤风...     

考虑2012年洪水后黄河宁夏段河道的计算水面线

利用安宁渡水文站1934-2010年系列资料,增加黄河宁夏段2012年实测洪水资料,综合河道地形地貌、河床组成、滩内植物等确定各河段的综合糙率,其中卫宁段为0.020～0.034,青石段为0.018～0.034以此为基础兼顾跨河建筑物对洪水位的影响,结合相关泥沙预测结果,由下至上逐段推出不同频率洪水的设计水面线、2020年设计水面线、施工期水面线.研究结果表明:考虑2012年洪水的水面线更符合现状河道情况,成果更为合理.     

山东黄河“96.8”洪水演进及漫滩情况概述

1996年8月，黄河下游连续发生两次洪水，其中8月5日14时花园口站第一号洪峰流量为7600m3／s，13日4时30分花园口站第二号洪峰流量为5520m3／s，由于二号洪峰推进速度明显快于一号洪峰，在孙口站附近与一号洪峰汇合，形成单一洪峰向下推进，22日下午洪水安全入海。由于1号洪峰各站最高水位在花园口至夹河滩河段均超过历史最高值，致使140多年未曾漫滩的高滩也大部漫水。夹河滩至高村河段长82km，洪峰传播时间长达100小时，洪水传播速度每小时不足1km。10日0时洪峰到达高村站，洪峰流量削减到6200m3／s，相应水位为63．87m，接近历史最高的198…     

黄河下游过渡型河段漫滩洪水演进规律探讨

利用黄河下游高村至孙口河段漫滩洪水观测资料 ,分析了过渡型河段漫滩洪水演进规律及其影响因素 .结果表明 :过渡型河段河槽弯曲 ,滩地多、面积大、连通性差 ,在险工、护滩控导工程控制下 ,主槽相对稳定 ,河道横向淤积分布不均 ,主槽冲淤变化大 ,滩地低洼、蓄滞洪能力大 .滩地蓄滞洪能力、主槽排洪能力与不同量级不同类型洪水的不同组合 ,是造成漫滩洪水洪峰流量削减、洪峰形状变形、传播时间变化的主要原因     

黄河下游漫滩洪水调控模式研究

针对漫滩洪水特性提出了改善黄河下游“二级悬河”的方案,应用动床模型试验对改善方案进行了模拟研究。结果显示：控制漫滩可以有效的减缓“二级悬河”的发展,加大主槽累计冲刷量,减小滩区淹没面积及改善河道横比降。如果黄河下游遭遇大漫滩洪水,可以在控制漫滩条件下排放最大洪峰流量不超过10 000 m3/s的过程洪水。     

黄河宁夏段洪水冰凌特性与防洪效益分析

通过实测数据与历史洪水调查资料对黄河宁夏段洪水发生时间及过程、洪水遭遇情况、冰凌发生几率进行了阐述,分析了近20 a来防洪工程建设后的防洪效益。结果表明:黄河宁夏段冰凌灾害多发河段主要分布在石空—渠口农场、青铜峡—叶盛、望洪—石嘴山河段;宁夏河段1950—2010年间有54 a出现封河,20世纪90年代以来年年封河;经简化计算,建设防洪工程后年均防洪效益为7 180万元,防凌效益约为100万元。     

“96.8”洪水黄河下游控导护滩工程漫顶情况及原因分析

“96·8”洪水期间，黄河下游有多处控导护滩工程漫顶，其中有近年来新修工程，也有修建多年的老工程；有符合规划治导线要求的河道整治工程，也有按现治导线已废弃的工程，而且分布于铁谢以下至河口全河段，漫顶工程数量之多、分布河段之长均为历史之最，成为“96·8”洪水过程中黄河下游出现的新情况。现就下游控导护滩工程漫顶情况及原因简析如下：1工程漫顶情况“96·8”洪水期间，黄河下游有140处控导护滩工程的1500道坝漫顶，其中河南38处。287道坝，山东102处、1213道坝。山东、河南两局所属地（市）河务局均有工程漫顶，河南河段漫…     

三峡溢流坝段动力模型试验研究

利用大型三向六自由度地震模拟振动台，对我国三峡工程溢流坝段进行了动力模型试验，试验真实模拟了复杂的大坝结构及坝体与库水的动力相互作用。在全面分析了大坝的动力特性其在多类地震输入下的地震反应后，对大坝的抗震安全性作出评估，得出了一些可作为设计今年依据的有益结论。     

黄河宁夏段氨氮污染状态分析

通过对黄河宁夏段氨氮污染状况水质监测数据的时间和空间分布进行分析。对宁夏全区氨氮污染源进行调查发现：水质迭不到功能区水质目标的河段在银川至石嘴山段，主要集中在枯水期，污染主要来自工业和城镇生活的点污染源．氨氮主要的陆域排放源是银川市和石嘴山市。氨氮点污染源排放显著地影响着黄河宁夏段枯水期水质，对丰、平水期水质影响不明显。黄河宁夏段流量大于600m^3／s时。水质在氨氮方面达到规划水质目标，小于600m^3／s时，污染源必须减量排放。排放量应视当时的流量而定。     

青天河浆砌石重力坝溢流坝段抗震安全评价

根据青天河浆砌石重力坝的工程地质条件,选择溢流坝段建立了坝体和坝基的三维有限元模型,采用三维有限元法和振型分解反应谱法对坝体进行了地震响应分析和安全评价。考虑水工结构物受地震荷载作用的荷载组合,按受拉最不利组合原则组合静态响应和动态响应,从而得到综合的静动力响应,并在此基础上对大坝进行强度和抗滑稳定性分析和评价。结果表明:在地震基本烈度为Ⅶ度时,在静动荷载共同作用下,坝体强度满足规范要求;坝基面抗滑稳定安全系数3.47,大于规范允许最小安全系数,抗滑稳定性满足规范要求,但是坝基承载能力不足,需进行相应的加固处理。     

变权物元模型在溃坝洪水受灾区划分中的应用

为更好地进行流域防洪规划和制定防灾预案,根据溃坝洪水演进特征及其对经济财产的破坏作用,提出了一种基于淹没区受灾严重程度划分受灾区的评估方法。结合国家相关标准将溃坝洪水淹没范围划分为6 种区域: 溃决区、毁灭区、重灾区、中灾区、轻灾区和安全区。在受灾区的划分上,对传统物元可拓模型加以改进,利用变权物元与评价等级紧密联系的优势来确定受灾区的归属问题,使受灾区的划分更科学、直观、有效。     

黄河下游高含沙洪水河床形态及调控指标

利用水库调控高含沙洪水是维持黄河下游主槽不萎缩的重要途径。基于黄河下游实测高含沙洪水冲淤特性的分析,按流量大小对高含沙洪水进行了分类,提出了黄河下游高含沙洪水的分类调控思路及相应的调控指标。大漫滩高含沙洪水,在满足黄河下游防洪要求的前提下,控制洪峰流量大于1.5倍的平滩流量,来沙系数在0.012~0.04 kg·s/m~6范围内。一般高含沙洪水,控制黄河下游洪水流量接近平滩流量,并尽可能控制来沙系数在临界值附近。高含沙小洪水,控制黄河下游洪水流量在2 500 m~3/s以下,洪水沙量小于2亿t。高含沙洪水经过分类调控后,可较大限度地利用滩地淤沙、主槽输沙能力排沙及花园口以上较大的主槽库容滞沙,维持或提高黄河下游主槽过流能力。     

二龙山水库溢流坝段修补加固设计

本文主要介绍二龙山水库混凝土溢流坝修补加固设计,对混凝土溢流面和闸墩不同破坏部位采取了不同的修补加固方案进行修补加固处理,实施后效果较好。     

黄河下游高效输沙洪水研究

在进行以输沙入海为目的黄河小浪底水库调水调沙方案的制定时,必须同时考虑两个目标,即(1)提高洪水输沙效率,减少河道淤积;(2)节省输沙用水,降低水资源消耗.同时满足输沙效率较高和输沙用水较省这两项要求的洪水可称为高效输沙洪水.以黄河下游1950-1985年间历次洪水的实测资料为基础,运用统计方法,研究了黄河下游的高效输沙洪水.研究表明,输沙效率随输沙用水的增大而增大,只有某种中等的输沙用水量与中等的输沙效率的组合,才可能是较优或最优的.高效输沙的排沙比可以取为0.85～1.00之间.基于1950-1985年资料进行了研究,结果表明,黄河下游流量在2 600～4 800m~3/s之间,含沙量在30～50kg/m~3之间,排沙比在0.85～1.00之间的洪水,可以作为高效输沙洪水.若考虑排沙比＞0.85,这样的洪水在1950-1985年间的274次洪水中出现过27次.     

柏坑水库大坝溢流段橡胶坝的设计与安装

橡胶坝是一种新型的挡水建筑物，它具有坝型美观、不阻洪、施工期短、操作简易及造价相对低廉等优点，近几年来在水利工程中的推广应用非常迅速。奉化市柏坑水库在大坝溢流坝段采用充气式、双锚固、堵头式橡胶坝，在不影响防洪的前提下拦蓄洪水尾水，充分利用水资源，取得了较好的经济效益。     

Numerical simulation of flow and bed morphology in the case of dam break floods with vegetation effect

The purpose of this study is to establish a depth-averaged 2-D hydrodynamic and sediment transport model for the dambreak flows with vegetation effect. The generalized shallow water equations are solved using an explicit finite volume method with unstructured quadtree rectangular grid, and in the hydrodynamic model, a Harten-Lax-Van Leer(HLL) approximate Riemann solver is used to calculate the intercell flux for capturing the dry-to-wet moving boundary. The sediment transport and bed variation equations in a coupled fashion are calculated by including the bed variation and the variable flow density in the flow continuity and momentum equations. The drag force of vegetation is modeled as the sink terms in the momentum equations. The developed model is tested against lab experiments of the dam-break flows over a fix bed and a movable bed in vegetated and non-vegetated channels. The results are compared with experimental data, and good agreement is obtained. It is shown that the reduced velocity under vegetated conditions leads to a decrease of the peak discharge and a rise of the water level of rivers and also an enhancement of the sediment deposition.     

Breach模型与River2D模型在土石坝溃坝中的耦合分析

Breach是一个用于对土石坝进行溃坝分析以获取时间和流量关系的模型,River2D是一个用于模拟下游洪泛区内溃坝洪水演进以获取全要素风险信息的模型。两个模型的耦合分析在保护水库的安全及管理水库的运行方面有着预防的作用。