大沽夹河流域水文水动力耦合模型研究及应用

发布时间：2017-10-26 02:27

  本文关键词：大沽夹河流域水文水动力耦合模型研究及应用

  更多相关文章： 水文模型 一维水动力学模型 耦合模型 过流能力

【摘要】：丘陵、平原混合地区流域下垫面变化剧烈、产汇流条件复杂,河道内水流运动不仅受上游来水的作用,而且还受下游回水顶托、其它支干流流量等因素的影响,传统的流域水文模型中河网汇流部分无法描述这些影响因素而导致流域出口断面的洪水预报精度降低。针对这一问题,本文以烟台大沽夹河流域为研究对象,首先在水文学方法中加入河道水流运动物理机制的描述,建立适合于丘陵、平原混合地区的水文学模型和水力学模型,以求尽可能地反映流域汇流真实情况；其次借助计算机等工具求解圣维南方程组,得到河道内不同断面的流量和水位,以补充传统洪水预报无法得到的信息,提高预报精度；最后,将模型应用于研究大沽夹河的洪水预报和分析流域控制断面的过流能力。本文主要的研究内容和成果包括：(1)针对传统的流域水文模型无法描述各种因素如何影响河道复杂水流运动规律这一问题,首先分析了研究区域的气候和下垫面特点,选择了适合北方干旱半干旱地区的大伙房模型作为流域水文模型；然后详细研究了有限差分法的Preissmann四点偏心隐格式的一维水动力学模型的原理和构建方法,并着重分析了一维水动力学模型构建过程中所涉及到的特殊模型参数和河网内外边界条件等处理方法；最后研究了水文水动力模型耦合的方法及其计算机实现。所建立的水文与水动力学耦合模型将作为河道洪水预报和控制断面过流能力分析的技术手段。(2)为了验证研究的水文水动力学耦合模型的优势及其计算的可靠性,分别利用MIKE11HD模型代替一维水动力学模型(Preissmann四点差分隐格式)和纯水文学方法—大伙房模型,进行了流域出口断面的洪水模拟。研究结果表明：两种水动力学模型计算结果误差很小,水文水动力学耦合模型计算稳定可靠；所研究建立的水文水动力学耦合模型的模拟结果优于纯水文学方法——大伙房模型,尤其是洪峰流量、峰现时间模拟结果更佳,该模型能较好地反映流域产汇流特性和水流运动。本文所建立的耦合模型可作用丘陵、平原混合地区的洪水预报工具。(3)针对门楼水库至内外夹河汇合段经常出现没达到安全流量却出现河道漫滩这一问题。首先,研究分析了出现这一现象可能的主要影响因素；其次,以上述水文水动力学模型为基础,建立了整个大沽夹河流域的耦合模型；最后,设计了多种模拟方案,分析了不同外夹河流量和入海口潮位变化条件下对清洋河(内夹河)的过流能力的影响,为门楼水库实时调度决策提供技术支撑。研究结果表明：当水库泄流量大于外夹河入流量时,对南关大桥控制断面过流能力影响最大的是门楼水库泄流量；当水库泄流量小于外夹河入流量时,对南关大桥控制断面过流能力影响最大的是外夹河入流量；潮汐顶托对南关大桥控制断面过流能力基本无影响。门楼水库的最大泄流量需控制在1200 m3/s,一旦外夹河发生洪水,必须降低水库泄量以保证清洋河河道防洪安全。最后,总结本文主要研究内容和研究成果,分析有待进一步完善的问题并进行讨论。
【关键词】：水文模型 一维水动力学模型 耦合模型 过流能力
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV131.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 流域水文模型的研究现状11-12
• 1.2.2 河道洪水演算的研究现状12-15
• 1.3 存在问题及发展趋势15-16
• 1.4 本文研究内容及技术路线16-18
• 1.4.1 论文主要内容16-17
• 1.4.2 本文研究的技术路线17-18
• 2 工程背景18-25
• 2.1 研究区域概况18-22
• 2.2 研究区域洪水预报存在问题分析22-23
• 2.3 模型与方法的选择23-24
• 2.4 本章小节24-25
• 3 水文水动力耦合模型研究25-39
• 3.1 引言25
• 3.2 水文模型25-26
• 3.3 一维非恒定水动力学模型26-34
• 3.3.1 差分方程的建立及求解26-29
• 3.3.2 河网计算29-32
• 3.3.3 水力学参数处理32-34
• 3.3.4 模型参数条件分析34
• 3.4 MIKE11水动力模块34-35
• 3.5 耦合模型的建立35-37
• 3.5.1 耦合的目的35-36
• 3.5.2 耦合模型的建立36-37
• 3.5.3 计算机实现37
• 3.6 本章小结37-39
• 4 福山水文站上游区域水文水动力耦合模型的应用39-55
• 4.1 引言39
• 4.2 水文模型建立39-41
• 4.3 水文水动力耦合模型建立41-42
• 4.4 MIKE11 HD模型建立42-45
• 4.5 结果分析45-54
• 4.5.1 耦合模型模拟结果分析45-48
• 4.5.2 与MIKE11模型计算结果对比分析48-49
• 4.5.3 与大伙房流域模型计算结果对比分析49-52
• 4.5.4 1990年以后洪水模拟52-54
• 4.6 本章小结54-55
• 5 控制断面洪水过流能力分析研究——以南关大桥为例55-69
• 5.1 引言55-56
• 5.2 模型建立56-57
• 5.3 模拟方案设置57-58
• 5.4 南关大桥过流能力分析58-68
• 5.4.1 模拟结果58-65
• 5.4.2 影响分析65-67
• 5.4.3 结论67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 6 结论和展望69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况76-77
• 致谢77-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘曾美;覃光华;陈子q，

本文编号：1096619