二维非恒定流数学模型在防洪影响评价中的应用

本文介绍了二维非恒定流数学模型的控制方程、定解条件、边界条件、模型剖分、模型调试、计算过程,以及二维非恒定流数学模型在郑武铁路防洪影响评价中的应用实例等。     

二维非恒定流数学模型在防洪影响评价中的应用

在研读近年来众多优秀防洪影响评价报告的基础上,通过仔细对比、研究,归纳二维非恒定流数学模型的应用条件、方法和范围;总结模型应用的具体情况,包括参数率定、工程概化、结果统计与分析;最后,探讨二维非恒定流数学模型在防洪评价实际应用中的问题.为今后更好地进行防洪影响评价提供良好的理论依据和实际解决方法.     

二维恒定流数学模型在防洪影响评价中的应用

在研读近年来众多优秀防洪影响评价报告的基础上,通过仔细对比、研究,归纳二维非恒定流数学模型的应用条件、方法和范围:总结模型应用的具体情况,包括参数率定、工程概化、结果统计与分析;最后,探讨二维非恒定流数学模型在防洪评价实际应用中的问题。为今后更好地进行防洪影响评价提供良好的理论依据和实际解决方法。     

河网二维非恒定流数模在防洪规划中的应用

河网二维非恒定流数学模型具有技术上的先进性 ,计算结果的准确性和使用上的通用性 ,应用在海河流域防洪规划中 ,取得了良好的效果。     

二维非恒定流模型在大辽河河道现状行洪能力分析中的应用

对于水流形态复杂、河道弯曲的感潮河段,利用非结构网格,可较好地模拟出河道内的复杂地形,计算并分析河段的现状行洪能力。本文以大辽河为例,在建模过程中考虑上游不同河段来流与下游潮位的影响;使用河道实测横断面,参考设计资料,结合实际洪水确定计算模型参数。研究成果可为河流上游水库群调度提供决策支持。     

MIKE 21二维非恒定流模型在北京市延芳淀湿地洪水影响分析中的应用

为了研究拟建在北运河滩地上的延芳淀湿地对河道防洪安全的影响,控制湿地建设规模,不增加北运河50年一遇洪水出境洪峰流量,搭建了北运河MIKE 21二维非恒定流模型,模拟湿地建设前后北运河50年一遇洪水演进情况。采用2016年北运河"7.20"洪水监测数据,对模型进行了参数率定;分析了延芳淀湿地建设前后,50年一遇洪水下北运河河道及滩地槽蓄能力、河道水位、流速、流势等水力条件的时空变化。结果表明:滩地内建设延芳淀湿地降低了北运河槽蓄能力,减少了滩地消减洪峰量值,但通过调整湿地地形高程,仍能满足规划要求;湿地建设同时抬升了北运河洪水位,改变了洪水流势,对河道堤防建设有一定影响。研究成果不仅能够为延芳淀湿地的设计建设提供相关水力条件支持,也可以为北运河河道治理及防洪预案修订提供参考。     

非恒定流计算在设计洪水中的应用

针对工程设计洪水分析中遇到的问题和实际需要,采用分区设计暴雨推求分区设计洪水与一维非恒定流河道洪流演进计算相结合的方法推求设计洪水,经检验可以更真实地反映流域内各种人类活动,包括各种水库、防洪堤工程等对流域水文情势的影响。该方法已在工程设计实践中得到应用。     

二维流模型在西关水库溃坝分析中的应用

溃坝洪水一般发生时间短,洪峰流量大,淹没范围广,对于溃坝洪水进行模拟演进分析,并采取相关预防措施十分必要。以迁西县西关水库为例,模拟工况考虑水库坝址下游新建铁路桥1座,分析当西关水库大坝发生溃决时对下游铁路桥的影响。     

基于MIKE21模型的滨海核电厂厂址防洪评价研究

为评价典型滨海核电厂厂址防洪安全,采用MIKE21软件模拟外海高潮位顶托条件下可能最大洪水和1 000年一遇洪水的演进过程,分析了厂址北侧排洪通道上所建大件桥梁对洪水的阻水作用。研究结果表明:相比于桥梁的阻水作用,核电厂的防洪安全主要受降雨所引起的厂址上游小流域洪峰强度的控制,即使在设计基准洪水位和潮位叠加可能最大降雨洪水情景下,核电厂主厂区也不受水淹的影响。     

BREACH模型与MIKE21模型在溃坝风险中的耦合分析

BREACH模型常用来模拟水库大坝漫顶及管涌溃坝模式并获取溃口流量与时间关系,MIKE21模型常用来模拟湖泊、河口、海湾等二维水动力学并获取洪泛区内洪水风险信息要素,两大模型耦合分析在保障水库大坝安全运行及风险管理方面发挥了积极作用。以BREACH模型模拟溃口流量动态数据过程与溃口演变尺寸为基础,通过ArcGIS预处理地形文件、工程建筑物参数与水文数据,构建MIKE21二维水动力学模型并计算网格差值空间,利用Flow Model模块生成溃坝洪水模拟文件,采用判别溃口流量差值是否满足精度要求的迭代法来耦合两大模型,最终结合所要分析水库大坝的工程概况,计算不同风险情况下的水库大坝溃坝洪水淹没水深与范围,进而模拟溃坝洪水演进过程。该方法已成功应用于郑州常庄水库风险分析,结果表明,该方法能客观反映溃坝洪水行洪情况,使用方便,为水库大坝运行管理与应急处置提供了一定的技术支持。     

MIKE21模型在南新联圩洪水模拟中的应用

为了分析江西省南新联圩防洪保护区在圩提溃决后洪水在区内的演进过程,根据南新联圩防洪保护区周围湖泊、河流及圩区情况,建立了模拟保护区内洪水演进的MIKE21模型。分别采用2010年和2012年实测洪水资料对模型进行率定和验证,结果表明模型具有较高的模拟精度。在赣江50 a一遇洪水叠加湖口22.5 m洪水位(1954年型)的工况下,利用所建立的模型对防洪保护区内的淹没水深、流速和洪水演进过程等进行计算分析,获得了南新联圩防洪保护区发生溃堤后的受灾发展情况。研究成果可为南新联圩防洪预警及时发布、转移财产、逃生避险等提供技术支撑。     

非恒定水流的一维、二维耦合数值模型

从数值波在每一时间步长内传播的距离不超过Courant数个网格点的基础出发，采用时间滞后条件，构造了虚拟的重叠计算水域。利用重叠－投影法，在连接（点）处建立一、二维耦合模型，实现了由一维计算水域向二维计算水域的准确过渡。采用一、二维耦合模型和全一维模型对上海市淀南片河网的验证计算表明，一、二维耦合模型能较好地模拟非恒定水流，且具有一定的可靠性和实用性。     

河道立面二维非恒定水温及污染物分布预报模型

通过建立一种立面二维模型，考虑自由水面的变化，采用全显式的有限体积法模拟了河道流动的水温及悬浮污染物质分布。该模型适用于大尺度水域中较长期的流动、水温及悬浮物质迁移问题。通过优化取水口位置高程将水体中污染物质残存总量控制到最少，对水库实际流动、水温、悬浮物质分布的模拟结果与实际观测符合良好。     

基于MIKE模型的南丰景观坝行洪能力影响分析

近年来洪水引发的灾害日益凸显,造成的破坏持续增多,因此进行河道行洪能力影响分析对于加强河流的洪水管理及减少洪水带来的损失具有十分重要的意义。为评价南丰景观坝的防洪安全,基于MIKE水动力软件中的MIKE11、MIKE21模块,构建盱江南丰段的一、二维数值模型,对景观坝建设前后20 a一遇设计洪峰流量进行洪水模拟,然后选取河道水位和流场等指标的变化,分析景观坝的建设对研究河段河道行洪能力影响。研究结果表明,在20 a一遇洪水情况下景观坝上游壅水里程约3 km,且最大壅高约为0.1 m,同时两岸基本无漫堤险情;河道流态无明显变化,但局部流场产生发生一定变化,其中曾巩大桥等四座大桥桥墩处流速有不同程度的减小并产生局部回流,景观坝坝址处流速略有增大。     

黄河下游河道水沙运动仿真模型的开发研究

介绍黄河下游宽浅河段汛期水沙运动仿真模型建立在二维不恒定流与不平衡输沙理论的基础上，采用无结构不规则网络，结合了有限差分法和有限体积法的优点，能较充分地反映滩区、生产堤与滩槽冲淤变化对洪水演进的显著影响，并具有实时动态图象显示和人机对话功能。     

基于MIKE21的濛洼蓄滞洪区洪水演算模拟

为研究蓄滞洪区分洪之后洪水演进情况,以淮河中游濛洼蓄滞洪区为研究对象,采用MIKE21模型对洪水演进过程进行了二维模拟计算。利用2007年实测水位数据对模型参数进行率定后,水位模拟最大相对误差约10%,表明模型具有较高精度。运用该模型模拟计算了最危险分洪方案下蓄滞洪区内任一点的水深、流速、到达时间等洪水淹没要素。研究成果可为濛洼蓄滞洪区防洪救灾提供技术支撑。     

二维明渠非恒定水流BGK数值模型

本文根据BGK波尔兹曼方程及明渠水流中波尔兹曼变量与宏观变量之间的基本关系，导出了明渠水流运动方程，验证了BGK波尔兹曼方程与明渠水流运动方程的一致性，并从理论上证明，圣维南方程是BGK明渠水流模型在局部平衡状态下的一个特例。以BGK波尔兹曼方程为基本方程，利用有限体积离散方法，建立了满足熵原理的二维明渠非恒定水流的BGK数值模型。通过对典型的明渠水流现象的模拟，并与其它计算方法获得的解以及实验结果相比较，表明BGK模型勿须人为的熵修正，能准确地模拟存在不连续运动的明渠水流运动，是一种较好的明渠非恒定水流模型。     

一维不恒定流河网数学模型研究与应用

河道中洪水数值模拟主要用求解描述洪水波运动的圣维南方程组,依数值计算解法不同而产生了不同的模型．在海河流域大清河北支及中下游河道洪水数值模拟的实际工作中,应用了一维河网模型进行洪水的模拟计算,并根据实际情况加入了蓄滞洪区调度、泄洪闸控制调度以及近年来北方河道入渗的特点等条件,计算效果良好．现对模型的理论基础和解法以及实际应用经验作一简述。