溃坝洪水的数学模型应用

根据溃坝洪水传播和运动的特点,采用守恒性较好和能够捕捉间断波的有限体积法,建立了一个包括上游库区洪水演进、溃坝过程和下游淹没影响区洪水演进的溃坝洪水数学模型,并采用经验公式和实验结果分别对溃口流量和二维溃坝洪水传播进行了验证.利用所建立的数学模型对某水库溃坝洪水演进和传播过程进行了模拟计算,溃口流量变化过程、坝上水位变化、溃坝洪水淹没过程和水量守恒等结果分析,表明所建立的溃坝洪水数学模型能较好地模拟洪水从库尾向坝址的传播以及溃坝洪水在下游淹没影响区的演进过程,并且模型计算结果完全能满足水量守恒,可以用于实际工程计算.     

台风暴雨影响区溃坝洪灾淹没损失评估

东南沿海地区受台风暴雨影响易发生山洪、诱发水库溃坝,且水库下游区域往往地势低洼开阔,易积水而出现大面积内涝,对溃坝洪水演进产生一定影响.采用能够考虑下游初始淹没水深的二维洪水演进模型计算溃坝洪水过程,阐述了溃坝洪水数值计算方法、洪水淹没损失分类及损失率确定方法,建立溃坝洪灾淹没损失评估模型.以戍浦江流域为例,确定溃坝洪灾损失率与淹没水深等级关系,对淹没区进行溃坝洪灾淹没损失评估.计算结果表明：水库一旦发生溃坝,洪灾将造成83亿元经济损失,下游社会和生态环境遭到严重破坏,采取有效的预警措施能够显著减少下游的人员伤亡及经济损失.通过溃坝灾害评估,有助于提高水库安全管理水平,为制定防洪避险预案提供支持.     

台风暴雨影响区域的溃坝洪水演进数值计算

针对东南沿海受台风暴雨影响流域中下游地势较低洼开阔,在台风暴雨过程中容易积水,存在大面积初始水深,出现较严重内涝的特点,建立考虑下游区域初始内涝水深的二维溃坝洪水演进数值模型.基于数字高程模型(DEM)的地形数据和矩形网格,采用有限体积法和逼近黎曼格式及逆风守恒格式求解方程,并以戌浦江流域为典型,重点分析该流域存在内涝时上游水库发生溃坝的洪水演进特点.结果表明,溃坝洪水受下游初始淹没水深的顶托,下游区域的淹没水深并不是初始淹没水深和不考虑初始淹没水深溃坝计算所得水深的简单叠加,越往下游初始淹没水深对计算结果的影响越大;如果在计算中不考虑初始淹没水深,将会明显错误地估计洪水所带来的灾害风险.     

溃坝及洪水演进数值模拟研究

溃坝洪水计算包括溃坝模拟及洪水演进模拟两部分。为避免复杂公式推导及求解,对溃坝模拟,采用简化模型,对二维洪水演进模拟,采用有限体积法进行求解,引入通度系数模拟计算区内部的阻水建筑物。采用GIS技术实现了洪水演进动态演示功能。     

上游溃坝洪水在某水库水文计算中的影响分析

当上游有水库,其防洪标准低于下游水库时,下游水库必须考虑上游水库溃坝洪水的影响.否则,会造成计算结果的差异.一旦出现溃坝,必将威胁下游水库的安全.综合国内外研究成果,以某中型水库大坝安全鉴定的水文计算为例,探讨上游溃坝洪水对下游水库调洪演算的影响,并给出上游存在多个这样的水库(防洪标准可不相同)时的处理方法,为类似工程提供参考.     

溃坝洪水演进数值模拟研究

采用基于MacCormack预测——校正技术的隐式数值格式求解控制水流运动的二维浅水方程,建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型。应用该模型对单宽一维瞬间溃坝的水位、流速进行了数值计算,并与理论解进行了比较;最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒时的洪水演进过程,并对模拟结果进行了定性分析。算例说明该数学模型对模拟溃坝洪水波很有效。     

四丰山水库溃坝洪水淹没损失分析

针对水库发生溃坝洪水,计算了溃坝洪水及下游洪水淹没的范围,并分析了洪灾所造成的损失.     

文峪河水库溃坝洪灾损失预测研究

利用GIS软件MapInfo对文峪河水库下游文水县的一些基础资料进行分析处理,利用内插法生成洪水淹没区等高线图和实体地形图等。利用损失率计算模型对淹没区内损失状况进行了预评估。结果表明,当文峪河水库遭受重现期为5000年一遇的洪水时,会发生漫顶溃坝,洪灾所造成的直接经济损失约为24.149亿元,间接经济损失约为4.347亿元。通过对水库溃坝洪水淹没损失的计算分析,可以让防洪决策人员及水库管理人员对发生水库溃坝洪水可能产生的后果做到心中有数,防止灾害发生。     

Arc View GIS耦合HEC—RAS模型的应用研究

以金盆水库为例,利用Arc View GIS耦合HEC—RAS模型模拟了该水库在校核洪水情况下（P=0．05％）,水库下游区域的洪水演进过程,计算洪水淹没范围并成图,并对模拟结果进行了分析．     

基于OpenGL的溃坝洪水实时交互仿真显示

随着计算机技术的突飞猛进,三维空间可视化技术逐步得到应用,将计算机图形学和虚拟现实技术应用于科学计算领域已成为当前研究热点之一.基于平面二维溃坝水流模型、VC和Fortran的混编技术以及OpenGL三维显示技术研制开发了实时交互可视化系统,本系统采用驾驭式交互视算,计算和显示同时进行,并实现人机交互,对溃坝洪水过程进行实时仿真显示,为溃坝洪水演进模拟和分析提供一种科学有效、身临其境的可视化途径.     

考虑库区淤沙影响的溃坝洪水数值模拟

采用有限体积和有限差分相结合的数值方法,建立了一维溃坝水沙数学模型,基于新集水库库区泥沙淤积演算成果,分别对其在蓄水初期进行纯水溃坝计算和淤积一定年限以后进行水沙溃坝计算,合理地模拟了溃坝后断面流量和水位变化过程、河床冲淤变形等结果,并分析了泥沙因素对溃坝洪水波传播的影响.     

龙开口水电站宽尾墩挑流消能断面模型试验

龙开口水电站水库调节库容较小,具有日调节性能,采用坝顶开敞式溢流,下游采取挑流消能方式.坝址处河床狭窄,洪水期泄洪流量大且泄流频率高,是很典型的高坝、大单宽流量泄流枢纽.对于此类工程,消能防冲是需要解决的主要问题.以水工断面模型试验为手段,以堰面流态、水舌形态及冲坑尺寸作为判别标准,通过多个试验方案的分析比较,阐明宽尾墩挑流联合消能方式运用于此工程的优越性,并对宽尾墩的两种体型进行比较,对宽尾墩的具体尺寸进行了适当的优化,提出了消能防冲最优的宽尾墩型式和具体尺寸参数,为设计提供了有力的依据.     

坝前区域3维水温数值模拟研究

为避免大型水库低温下泄对下游水生生物或灌区农作物造成不利影响,准确预测水库的坝前水温分布十分必要。为此,采用三维水温紊流数学模型,以横向平均的二维水温模型的计算结果作为三维模型的入流边界条件和初始条件,以已建成的二滩水库坝前1km范围内的水体为研究对象,进行了三维水温的数值模拟验证。将模拟计算的水温结果与实测的水温结果进行了对比分析,结果表明采用本文提出的方法能够较好地模拟坝前深水库区的水体水温分层流动和进水口前的水体流动特性。     

核电厂低放射性废水对水库库区影响的数值模拟研究

研究核电厂低放射性废水在受纳水体中的迁移扩散规律对环境保护的重要意义.针对某水库库区内一拟建核电厂,在充分考虑水体对流、扩散、核素沉积及衰变等作用的基础上,建立了三维低放废水数学模型.利用该模型,模拟分析了不同排放条件、来流条件和坝前水位情况下,核电厂排污口下游核素的三维分布规律.结果表明:稀释倍率包络线汛期窄长,枯期宽短;低放废水出流后,与环境水体迅速掺混,各方案均未出现5倍稀释包络线;坝前水位145、155m时低放废液对水库中层影响范围最大,坝前水位175m时,低放废液排放对底层影响范围最大;枯水期排放口下游500m处最大相对浓度0.009 52,各层稀释倍率稳定时间均为20d.     

基于DEM的堰塞湖1／3溃决模拟及人员撤离方案研究

建立了堰塞湖1／3溃决下,洪水的水流速度、淹没区域及到达时间等模型.根据模型,利用DEM(三维数字高程模型)和MATLAB软件模拟了汶川地震唐家山堰塞湖1／3溃决后的洪水演进情况,设计了“人员撤离紧迫性”的量化方法,拟订了下游人员撤离方案,为部队和政府相关部门撤离群众提供了数据支持.最后对模型的精确性进行了评价,针对地震堰塞湖应急评估中存在的数据不足、时效性较差等问题提出了建议.     

用明渠非恒定流理论对大藤峡水库进行库容特性研究

本文将大藤峡水库库区流动概化为一维非恒定流动,用河网非恒定流四级解法数学模型模拟了在坝前水位维持不同值的情况下,1968年洪水在库区内的演进,并验证了数学模型及资料概化的合理性。根据电算结果,笔者作出了三参数库容曲线,并就库容特性进行了归纳。笔者的成果也揭示了水库库容除了与入库洪水、坝前水位有关之外,还与洪水的涨落影响有关。这一规律已被国内有关水库实测资料证实。文章最后还就用非恒定流理论制作四参数库容曲线的不可行性及用非恒定流电算方法为调洪演算提供多参数库容曲线的不必要性等问题进行了讨论。     

液压升降坝在山区中小河流治理中的应用

文章从徽水河城区段河道现状入手,通过工程河段水位推算分析,说明坝型改造的必要性.提出在山区中小河流治理中,液压升降坝是一种蓄水和防洪兼顾的理想坝型.     

设计洪水不确定性下的水库防洪风险调度

水库防洪调度中,设计洪水的推求对于水库防洪安全至关重要,而在其实际的推求过程中存在着诸多不确定性因素影响。本文针对设计洪水洪峰、洪量以及洪水过程线多重不确定性,提出了一种水库防洪风险调度模型并进行求解,探求设计洪水不确定性下的水库防洪调度过程。应用Copula函数建立洪峰与最大三日洪量的联合分布模型,采用蒙特卡洛重抽样方法,获取一系列峰量联合设计值;针对传统设计洪水过程线选择的单一性问题,对水库实测洪水过程进行了分类,并对不同类型的洪水过程线进行随机模拟,生成多维不确定性下的设计洪水过程;引入经济学指标条件风险值CVaR(Conditional Value at Risk)来衡量水库防洪调度过程中超过调洪最高洪水位的风险,建立了考虑CVaR的水库防洪调度模型,通过不同的风险系数取值获得不同的水库防洪调度过程。以安康水库洪水过程为例,二次重现期标准下百年一遇设计洪水联合设计值存在着较大的不确定性;采用K-means聚类法把洪水过程分成了三类,并应用蒙特卡洛法对不同类型洪水过程进行随机模拟,获取了考虑不确定性的大量水库设计洪水过程,推求了安康水库不同风险系数下水库防洪调度规则。本文所建立的考虑设计洪水不确定性的水库防洪风险调度模型可为不确定性条件下水库调度规则的制定提供指导。