北汝河一维洪水演进水动力数学模型

针对北汝河河道特点,建立了北汝河前坪坝址至大陈闸段一维河网洪水演进数学模型,采用实测洪水资料对模型进行验证,计算结果和实测资料吻合较好,具有较高的精度,可为本段河道的洪水特性研究及河道综合治理提供计算平台。     

某水库溃坝洪水演进数值模拟研究

水库大坝的修筑,使得水能资源得到了更好的利用,但是也不能忽略水库大坝的工程事故带来的风险性灾害.一旦发生溃坝事故,将会对下游区域造成巨大的灾害影响.以某大型水库为研究对象,采用MIKE Flood耦合模型对溃坝洪水频率、大坝溃决历时和终溃高度等因素对溃坝水流的影响进行模拟计算.模型采用逐渐溃形式对溃坝洪水演进情况进行模...     

水工数值模型在河道洪水验算中的应用

文中利用DHI开发的MIKE11、MIKE21软件分别建立现状堤防条件下的一、二维洪水演进模型。由于河道存在着一维特性,通过对河道内洪水演进进行一维数值模拟,二维数值模拟耦合,取得了较好的效果。在对河道一维洪水数值模拟中,可以看出,一维模型建模简单,可以随时根据河道断面更新数据对模型进行修改,同时模拟时间较短,可以为河道整治,防洪规划提供科学依据。二维数值模拟所需资料多,精度高,可以校核一维洪水数值模拟结果的准确性。     

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。     

四点差分法在河道洪水演进中的应用

介绍河道洪水演进中“四点差分法”的数学模型，提出了下游边界条件的处理方法，简化了下游边界条件的确定。计算形式虽复杂，但方法与原理简单，只要确定好了下游边界条件，即可运用计算机计算。     

黄河河道萎缩及其对洪水演进的影响

由于近几年黄河来水来沙偏少，下游河道连年断流、高含沙洪滴水频繁发生，造成黄河干、支流下游河槽连年淤积，断面主槽缩窄，滩槽高差减小，过洪能力降低，漫滩流量减小，同流量水位偏高。河道萎缩使漫滩机遇增多，洪峰削减率大，洪水传播时间延长，威胁堤防安全。     

河道与蓄滞洪区联合防洪数值模拟研究进展

基于目前河道与蓄滞洪区联合防洪过程中存在的问题,本文通过对河道与蓄滞洪区联合防洪过程中洪水演进数值模拟的一维模型、耦合模型、全二维模型的优缺点和适用性进行系统化的分析,揭示了未来防洪数值模拟的发展方向。研究结果可为洪水风险图绘制、洪水预警预报提供重要依据,对防洪减灾决策具有重要指导意义。     

弯曲复式河道水流特性数值模拟研究

为了解二维、三维模型在弯曲复式河道水流数值模拟中的应用情况,利用物理模型试验数据验证二维模型的计算结果,并对断面水面线进行了分析。可以看出,二维数模不适用于弯道水流的局部模拟,而适用于宏观水流流动的模拟。采用三维模型分析了弯曲复式河道中的二次流现象,结果表明,三维数模对于弯道水流的二次流、垂线流速分布模拟效果比较理想,可以得到弯曲河道水流运动的基本规律。     

大型调水工程多河流洪水演进数值模拟研究

 根据大型调水工程总干渠与沿程河流交叉情况、总干渠线路布置及交叉河流洪水过程等特性,建立了多河流二维洪水演进数学模型。并将其应用于模拟某大型调水工程总干渠左侧7条河流300年一遇的洪水演进过程。模拟过程中对坐标变换、网格划分、数值离散、动水边界及干床处理、计算成果可视化等关键技术问题进行了研究,并提出了相应的处理方法。计算分析了与总干渠交叉的各河流洪水演进过程、交叉断面水位变化过程和总干渠左侧洪水水面线等。并对计算成果数据进行了动态可视化处理,生动地显示了洪水演进的全过程。计算的各河流洪水过程和最高洪水位为工程设计提供了科学的参考依据。     

蓄,滞洪区的洪水演进数值模拟与风险分析

一、二维联合洪水演进数值模型可反映蓄，滞洪区内分洪洪水沿河槽纵向泄流和河槽内，外的横向水流交换过程，用通度系数模拟蓄滞洪区复边界；采用模糊区划式将蓄，滞洪区划分为５类风险区，并绘制洪水险图；在此基础上，对洪水风险进行定量评估。     

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。     

黄河下游高含沙洪水演进及河床冲淤过程的数值模拟

高含沙洪水通过黄河下游河道时往往发生严重淤积,因此,数值模拟研究高含沙洪水的演进过程,对理论研究及实际工程需求均具有重要意义.以往的泥沙数学模型通常不考虑高含沙量对水流控制方程的影响.而这将会影响高含沙洪水演进过程的模拟.本文建立了黄河下游高含沙洪水演进过程的一维非恒定非均匀沙数学模型,该模型不仅在水流控制方程组中采用浑水的连续方程与动量方程,而且通过引入滩槽划分及"二级悬河"处理等技术考虑黄河下游复杂地形下的水沙演进.以1977年的典型高含沙洪水过程为例,分析高含沙量对洪水演进的影响,并率定出模型中的恢复饱和系数、不饱和系数等关键参数.将率定后的模型参数应用于1992年下游实测洪水的模拟,验证模型的适用性.计算结果表明:考虑高含沙的影响后,洪峰流量、水量、传播时间的模拟误差减小,说明在数值模拟高含沙洪水的演进中有必要采用浑水控制方程.     

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。     

Analysis of dynamic wave model for flood routing in natural rivers

Flooding is a common natural disaster that causes enormous economic, social, and human losses. Of various flood routing methods, the dynamic wave model is one of the best approaches for the prediction of the characteristics of floods during their propagations in natural rivers because all of the terms of the momentum equation are considered in the model. However, no significant research has been conducted on how the model sensitivity affects the accuracy of the downstream hydrograph. In this study, a comprehensive analysis of the input parameters of the dynamic wave model was performed through field applications in natural rivers and routing experiments in artificial channels using the graphical multi-parametric sensitivity analysis (GMPSA). The results indicate that the effects of input parameter errors on the output results are more significant in special situations, such as lower values of Manning’s roughness coefficient and/or a steeper bed slope on the characteristics of a design hydrograph, larger values of the skewness factor and/or time to peak on the channel characteristics, larger values of Manning’s roughness coefficient and/or the bed slope on the space step, and lower values of Manning’s roughness coefficient and/or a steeper bed slope on the time step and weighting factor.     

三维溃坝洪水在复杂淹没区域演进的数值模拟

溃坝数值模拟为溃坝洪水的灾害性分析提供科学依据。针对溃坝洪水在复杂淹没区域中的演进过程,建立了耦合VOF法的三维k-ε紊流数学模型,采用等效糙率法处理了复杂下垫面,兼顾考虑了建筑物群的滞水及阻水作用。运用无结构贴体网格划分技术,建立了六面体单元网格模型。离散格式为二阶LUD空间离散格式和二阶Crank-Nicholson时间离散格式,并采用PISO算法进行了数值求解。通过Testa等人的物理模型的实验结果验证了该模型的准确性。结合东武仕水库溃坝在下游复杂淹没区域中的洪水演进过程进行了数值模拟和分析,并绘制了溃坝洪水风险图。     

天然河道洪水演进数值模拟及动态可视化研究

为使洪水演进中计算获得的枯燥的水文数据变得直观形象,进一步丰富洪水演进可视化手段,运用以一维水动力学为理论基础的MIKE11 HD模型对北江流域白石窑坝下至连江口段洪水演进进行了数值模拟,借助MIKE11 GIS的“纽带”作用,结合ArcGIS平台实现了洪水演进过程的动态可视化。结果表明模拟计算精度和可视化精度良好,反映出洪水在滞洪区和峡谷区演进过程中的不同演进特点。直观形象的洪水演进过程有利于决策者全面把握洪水进程,提高流域防洪决策能力。     

联安围防洪保护区洪水演进模拟分析EI北大核心CSCD

针对联安围防洪保护区地形多变,水系复杂的特点,以水力学方法为理论基础,构建了一维水流模型与二维非恒定流模型水动力耦合的洪水模拟模型,综合考虑研究区丘陵地形、不同重现期洪水、防洪系统薄弱堤段等组合情景,进行基于情景方案的河道溃决洪水演进模拟及风险分析,模拟不同情景下保护区内的淹没面积、水深、溃口流量过程和洪水演进过程。结果表明,该模型能综合反映溃堤洪水造成的影响,可为洪水灾害的预警提供技术支持。     

洪水演算中堰闸调控的处理

以描述河道洪水运动的圣维南方程组为理论基础，用虚拟单元河段法提出了一种洪水演算中堰闸调控的处理方法，用综合流量系数作为反映堰闸水流局部能量损失的模型率定参数，该方法既简便又有明确的物理概念，并在实际的洪水演算中得到了成功的应用。