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。     

西江干流(大藤峡至高要段)洪水演进数值模拟

针对西江干流河道特点,考虑洪水归槽的影响,建立了河道一维非恒定流洪水演进数学模型,采用Preissmann四点偏心隐式差分格式离散圣维南方程组,应用追赶法求解非恒定流圣维南方程组。根据实测资料对西江干流(大藤峡至高要段)洪水演进过程进行验证,结果表明:模型能较好的模拟流量变化过程,模拟值与实测值符合较好,验证了该模型是合理可行的。可用于洪水预报、枯季调水等研究。     

复式河道一维洪水演进数值模拟

针对复式河道的特点,建立复式河道一维非恒定流数学模型,采用四点线性隐格式离散圣维南方程组,在动量方程中通过对主槽宽度进行修正,很好地解决了漫滩瞬间流量波动问题。通过2006年汛期调水调沙期间的实测资料对黄河下游白鹤—孙口河段洪水演进过程进行验证,结果表明,计算的洪峰变化过程比较符合实测情况,洪水传播时间的计算值与实测值基本吻合。     

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。     

巢湖闸下河网洪水演进及闸门调度数值模拟

以巢湖2020年汛期超历史洪水为例,建立了多闸联合调度的裕溪河-牛屯河河网一维非恒定流模型,用于模拟分析巢湖洪水外排过程及闸门调度对裕溪闸-牛屯河环形河网的影响。以实测资料对该模型进行了验证,结果表明：（1）模型能够可靠预测巢湖闸下环形河网水动力过程,并能预测闸门启闭影响下的河网水量动态分配情况。（2）铜城闸作为关键节点闸门,其开启分洪可以增泄巢湖洪水,但同时也降低了通过裕溪闸的泄流量,巢湖闸增泄量约占铜城闸泄量的1/3～1/2。（3）过度利用铜城闸分洪会造成裕溪闸泄洪能力发挥不足,从而会增大牛屯河的防洪压力。2020年洪水期间,得益于适时适度地开启铜城闸进行分洪,增泄了4亿m3水量,相当于巢湖水位平均下降约0.46 m。因此,在实际操作中应合理运用铜城闸的防洪减灾功能。     

韩江南北堤防洪保护区溃坝洪水演进数值模拟研究

洪水分析计算是洪水风险图编制的基础。基于一维、二维水力学耦合模型,建立了韩江南北堤防洪保护区溃坝洪水演进数学模型,分析探讨了韩江南北堤瞬溃后溃口流量水位关系、主要地物特征点的水位和流速变化以及洪水演进过程。结果表明:溃口峰值流量出现在溃坝瞬间,随外江水位下降,溃口流量减小,至溃坝99 h后基本为0。湘桥区距溃口最近,受洪水破坏最严重,最大流速值超过1. 3 m/s。云路镇、登岗镇和湘桥区由于地势较低,最大淹没水深普遍在2 m以上。     

基于洪水演进模拟的溃堤洪灾损失评估

由于堤防内经济快速发展与防洪管理水平不相符等问题,超标准洪水容易诱发溃堤灾害,这些均会造成严重的生命财产、经济和生态环境损失。以鄱阳湖区某重点堤防为例,提出基于水动力学的溃堤洪水演进模拟方法,提出方法采用MIKE 21软件进行溃堤洪水演进分析,根据土地利用类型不同合理确定下垫面糙率值。同时,基于Python平台建立了一种具有明确物理意义的生命、经济和环境损失定量评估模型。研究成果可为洪水保护区洪水灾害预警及风险管控提供参考。     

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。     

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。     

城市地区水库溃坝洪水演进模拟

因水库下游的地形、边界、糙率等存在明显不同,城市水库溃坝后的下泄演进与山区水库可能存在显著差异。针对城市水库下游区域建筑物众多、糙率复杂的特点,利用地理信息系统(GIS)技术生成高仿真的数字高程模型(DEM),对不同地表类型赋予不同的糙率值并生成糙率场。以深圳龙口水库为例,利用MIKE21水动力模块构建溃坝洪水演进模型,假设主坝瞬间全溃后对下泄洪水进行演进模拟。计算结果表明:模型能较好地模拟城区建筑物的雍水效应,较能反映城市主干道在洪水演进过程中的引导作用以及局部地区洪水迅速涨落和消退的特点,说明高仿真的DEM和多元分布的糙率场对保证城市水库溃坝模拟演进的合理性具有重要作用。     

珠江三角洲大系统洪水模拟分析及防洪对策探讨

本文在综合分析了珠江三角洲水系构成和水动力条件、洪水数值预报研究现状和既往研究成果的基础上，开发了涵盖三角洲河网及八大口门全水域的河口大系统水动力模型。模型将三角洲河网、八大入海口门、伶仃洋和黄茅海海湾作为一个整体，模拟其在径流和潮汐共同作用下复杂河网区各河道的水位、流量，河汊的分流比，口门的泄量分配比及海湾流态。模型用1999年7月最新的地形和水文同步资料进行了模型的大规模率定和验证。并计算分析了全三角洲水域的洪水情势，研究了三角洲目前受洪水威胁的主要问题所在，探讨了问题的成因和治理对策。成果可为科学制定三角洲水系的防洪规划和治理措施提供技术依据。     

山区河流溃坝洪水演进分析

山区河流地形复杂,河岸陡峭,岸线曲折,河床形态极不规则,当发生溃坝洪水时,可能出现常见洪水条件下难以预测的水情及流态。山区河流溃坝洪水演进分析,是为山区河流抵御洪水灾害和建立相应防洪措施提供依据。针对山区河道,基于不可压缩和Reynolds值均布的Navier-Stokes方程建立溃坝水流运动的二维数学模型。采用非结构三角形网格进行模型网格划分,动边界技术处理干湿边界,率定后的河道糙率范围为0. 020～0. 035。利用该模型研究了6种溃坝工况条件下的洪水传播特性。数值模拟结果表明:溃坝后下游河道各断面的断面平均流速均未超过6 m/s,山区段河道形态对溃坝洪水演进过程有着显著的影响,河道束窄段及弯道能有效地抑制洪水波的传递,支流的倒灌能极大削减洪峰流量,主河道旁侧支毛沟形成的环流可消耗主流能量。     

长距离溃堰洪水演进二维数值模拟

建立了用于模拟溃堰洪水演进的平面二维水流数学模型。采用非规则四边形网格划分计算区域,用有限体积法求解水深积分方程,显式MacCormack预测—校正格式步进计算,采用基于界面属性与单元属性的动边界技术处理干湿变动网格。模拟了唐家山堰塞坝溃堰过程及溃堰洪水在长约70 km河道中的演进过程,给出了各溃堰方案下溃口及沿程测站的水位流量过程,以及沿程最大洪峰流量,模拟结果充分反映了河道平面形态变化、漫滩及槽蓄对洪水演进的影响,为堰塞坝溃坝预案的制定提供了科学依据。     

嫩江下游洪水演进及对洪泛区植被影响分析

为揭示嫩江下游洪水演进规律及对洪泛区植被的影响,利用MIKE FLOOD建立了嫩江江桥—大赉河段的一、二维水动力耦合模型,选取1998年与2013年汛期实测资料对河段糙率进行了率定与验证,并模拟了典型河段4种不同重现期洪水的演进过程。在此基础上基于2000—2019年MODIS卫星的MOD13Q1数据集,获取了不同洪水频率淹没范围内的植被指数(NDVI、EVI),评估了嫩江下游不同重现期洪水扰动对植被的影响。结果表明:模型在率定期与验证期的模拟效果符合甲级预报精度,模型模拟精度较高;不同重现期内的植被指数具有较强的季节变化规律,且洪水对植被具有明显的破坏作用,但这种破坏作用在嫩江流域周期性相对较短,表明该地区植被的可恢复性较强;同时受洪水频繁淹没程度影响,不同重现期的植被指数符合中度干扰假说。     

尾砂库溃坝洪水演进过程模拟

为全面评价尾砂库溃坝风险,主动应对可能出现的溃坝事故灾难,以黄荆坝尾砂库为例,建立溃坝洪水演进数学模型,经过模拟分析,得出了溃口流量过程和重要区域淹没情况.结果表明,溃坝初期溃口流量不断增加,随着库水位不断降低,溃口流量随后逐渐减小;黄荆坝上游来水越大,尾矿库发生溃决的的时间越短,淹没范围和淹没水深越大.     

某近海核电站海啸洪水演进数值模拟研究

为了应对可能出现的海啸洪水对于核电厂的安全级蓄电池、应急柴油发电机组及应急配电装置的破坏,本文通过数值模拟研究核电厂厂区洪水演进过程及其影响。首先,确定"防洪设计基准潮位"及"超设计海啸洪水参数",作为数值模拟的计算依据。其次,构建平面二维海啸洪水数学模型,模型计算采用基于无结构网格的有限体积法,以应对海啸洪水及核电厂区地形复杂等特点。再次,按设计基准洪水位与可能的超设计海啸洪水组合形成数学模型超设计洪水计算方案,开展不同极端工况下核电厂区的洪水演进情况及其对厂区重要建筑影响的数值模拟。海啸参数研究结果表明,该核电厂址可能最大海啸增水为1.16 m,最大风暴潮增水为5.30 m,海啸模拟中超设计基准海啸采用2.71 m和5.28 m两种代表波高组合。数值模拟结果进一步表明,当考虑最高天文潮位与可能的海啸增水与可能的风暴潮增水组合工况时,各方案海啸洪水最大波高高于厂址防洪水位7.20 m,海啸洪水可能威胁核电站厂区防洪安全;在海啸洪水淹没厂区过程中,不同方案海啸洪水进入厂区至整个厂区淹没所需时间长短相差不大,约144～169 s;当洪水流至核岛厂房附近时,厂房周围流速伴随着海啸洪水涨、退...     

长江中游不稳定流洪水演进研究

文章根据长江中游行洪的主要特点,以河段流量模网络研究长江中游7个控制站的汛期水位流量关系并进行验证,以河段流量模曲线组研制长江中游不稳定流洪水演进模型,并进行验证。还进行了城陵矶泄洪能力研究和特大洪水不稳定流洪水演进。     

一维洪水数值模拟技术在流域防洪规划中的应用

南美洲厄瓜多尔境内的Guayas河流域中下游社会经济发达,但洪水问题突出,是该国流域综合规划的防洪重点地区。通过综合规划论证,拟兴建由堤防、水库、蓄滞洪区、分洪道和挡潮闸组成的防洪工程体系。基于MIKE11软件平台构建了Guayas河流域中下游河网洪水一维数值模型,对平原感潮河网的洪水演进规律和规划的防洪工程体系联合运用进行了模拟计算。在模拟中,通过合理概化河网、优化河道断面布置,以及采用堰闸过流公式代替圣维南方程作为堰闸工程所在断面的水流运动方程,有效避免数值振荡问题。在模拟结果的基础上拟定了洪水安排方案和防洪工程规模。