基于MIKE Flood的中小河流溃堤洪水演进数值模拟

针对水文资料缺乏的中小河流,以贵溪市罗塘河下游段为例,应用MIKE软件对河流溃堤洪水演进进行了研究。采用瞬时单位线法推求断面各频率的设计洪水,并将其作为洪水演进模型的输入;利用MIKE软件建立了贵溪市罗塘河下游段的一、二维耦合水动力模型,对该河下游段溃堤洪水演进过程进行了模拟;通过模拟分析,得到了溃口流量过程和堤防保护区洪水淹没过程。研究成果可为中小河流洪水风险分析和灾害损失评估提供技术支撑。     

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。     

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。     

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...     

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。     

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。     

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。     

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。     

坝体溃决过程与溃坝洪水演进耦合数值模拟

研究坝体的溃决过程与溃坝洪水演进对于处置由溃坝引起的洪水灾害、提升水利安全具有重要的意义。鉴于目前大多模型均将坝体溃决过程与溃坝洪水演进分别进行模拟,不能反映土体与水流相互耦合的特点,模拟结果精度有限。基于对土体有限抗冲能力的考虑,选取双曲线型冲蚀速率表达式描述坝体冲蚀、采用简化Bishop法搜索临界滑裂面描述溃口边坡坍塌和具有总变差不增特性的MacCormack有限体积法离散控制方程,建立了坝体溃决过程与溃坝洪水演进耦合的平面二维数值模型。实际算例表明模型合理地模拟了溃口的发展过程与洪水演进过程,在溃口急缓流转换区展现了较强稳定性,守恒性良好,可作为溃坝洪水风险评估与洪灾预报的有力工具。     

南水北调中线工程大型跨流域调水渠道倒虹吸工程设计

南水北调中线工程河北省北段总干渠长227.155km,沿途穿过太行山东麓浅山丘陵与平原交接地带,渠道沿线交叉建筑物共322座。其中渠道倒虹吸工程13座,总长13.335km,属总干渠上的主要建筑物,工程设计标准为一等,建筑物级别为1级,防洪标准为100年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核。对口门宽度、结构型式、进出口布置等均进行了多方案比选和优化。     

分区结构网格在泄洪深孔数值模拟中的应用

采用分区结构网格技术对泄洪深孔计算模型进行网格划分,将计算结果与试验结果对比分析,表明对于体型复杂,很难在流动区域内生成一体化网格或一体化网格质量不好的流动区域,分区网格是可行的。     

中山市文明围洪水风险数值模拟分析

为了进行洪水风险图的编制,采用DHI公司的动态耦合FLOOD水动力学模型和dambreak模块,对文明围防洪保护区的洪水进行数值模拟计算分析。建立的数值模型可以有效地反映文明围防洪保护区内各种条件下出现的洪水淹没信息,包括到达时间、淹没历时、淹没水深、洪水流速等,给水利部门和防汛机构制定防汛应急预案、部署应急响应行动、进行洪涝灾情评估、推行洪水影响评价及开展防洪治涝工程体系的规划、建设与管理等工作提供基本的依据,进而为决策者提供科学决策的依据,制定合理的避洪转移方案,减少社会经济损失。     

南水北调中线工程建设管理的若干思考

南水北调中线干线工程线路长,投资大,征迁安置范围广,各类建筑物多,参建单位和参建人员多,协调难度大,建设任务艰巨,精细化管理程度要求高,面临的创新性挑战多,工程建设管理极为复杂。在工程建设管理的实践中,建管体系复杂,设计工作滞后,工程沿线外部环境复杂,各种利益主体诉求多,标段划分不合理,监理工作薄弱,投资控制难度大,是影响工程建设管理工作的深层次问题。加强项目建设总体安排,提高勘测设计工作质量,加大政府协调力度,统筹工程沿线经济社会发展,调动大工程集团优势,发挥工程监理作用,加强工程建设全过程投资控制是提高工程建设项目管理效果的有效途径。     

调水工程水力控制中面向对象可视化仿真的研究

针对南水北调中线实际情况进行了研究，将面向对象的可视化仿真技术应用在长距离调水工程。研究了变速泵控制前池水位的原理及数学模型，分析了泵站前池、水泵和压力管道的线性化数学模型。利用现代数字计算机技术，建立了调水系统中变速泵控制调节前池水位的动态可视化仿真模型，并通过实例证明该模型具有较高的实用价值。     

桃林口水库分水枢纽工程对区间支流洪水影响

桃林口水库下游分水枢纽改造工程的实施,抬高了坝址处设计洪水位,顶托了石门子村支流洪水,利用一维恒定非均匀流计算方法,分析了工程改造对区间石门子村支流洪水的影响。