汾河太原城区段二维洪水演进数值模拟

发布时间：2018-04-15 23:25

本文选题：洪水演进 + 橡胶坝　；参考：《太原理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：汾河是山西境内最大的河流,全长约为710km,自北向南贯穿整个太原地区。近年来,太原市政府为了改善城市环境和提高河道行洪能力,对汾河太原城区段河道进行整治和美化工程建设。太原城区段一二期综合治理工程包括蓄水工程(布置7座橡胶坝)和湿地建设,在市中心形成一条绿色长廊,改善河道生态环境。汾河属于季节性河流,降雨主要集中在七八月份,洪水历时短、洪峰流量大。针对不同流量洪水,如何合理地运行管理橡胶坝迎汛,是保证城市防洪安全的重大问题。论文根据太原城区段河道水流特性,对太原城区段河道进行二维洪水演进数值模拟,研究五年一遇和百年一遇洪水流经工程段的水位、流量、流速变化,对保证河道安全防洪具有重要的意义。主要研究内容及结论如下:(1)通过阅读国内外洪水演进相关文献资料,对国内外研究现状有了较全面了解,对洪水演进的数值模拟方法进行归纳和总结。(2)建立二维洪水演进数学模型,该模型用分步杂交法求解方程。首先对工程前天然河道进行网格划分,采用1978年9月1日~16日实测水文资料进行计算,并与一维结果进行对比分析。结果表明,模型能够比较好地反映洪水演进规律。(3)利用本数学模型对汾河兰村~二坝段(一二期美化工程建设后)河道进行洪水演进分析计算。计算1%频率洪水,7座橡胶坝全塌时,通过工程区的洪水演进过程;计算20%频率洪水,5种不同塌坝方案下,通过工程区的洪水演进过程。分析了不同位置水位、流量随时间变化规律。(4)计算结果表明,洪水以波的形式传播,在传播过程中,波峰逐渐坦化。20%频率洪水洪峰从兰村到达1#橡胶坝处需要约3.5小时,洪峰流量由1394m3/s降至1262m3/s;1%频率洪水洪峰从兰村到达1#橡胶坝处需要约1小时,洪峰流量由3777m3/s降至3262m3/s。(5)当1%频率洪水通过工程河段时,河段水深变化范围4.2m~4.6m。最大流速2.66m/s,出现在5#坝前左岸附近。河道中水位均小于外堤堤顶高程,洪水能够安全通过。(6)1#坝的塌坝高度直接影响洪水在泄洪蓄水渠和浑水渠的流量分配比例,是橡胶坝调度的一个关键指标,同时蓄水渠下游各坝高度若与1#坝高相同,此时橡胶坝对上游水位无顶托作用。(7)当20%频率洪水通过工程河段时,对5种塌坝方案比较,橡胶坝坝高采用方案C(1#~7#坝塌坝高度分别为0.8m,0.8m,0.8m,0.8m,1.2m,1.45m,1.6m)时,洪水仅在主河槽内通过,未漫上内堤,既保证河道安全行洪,又能保护两岸平台绿化,避免水体浪费,为最优方案。(8)论文中对20%频率洪水下,不同橡胶坝坝高泄水时通过的水位、流量等计算结果,可对太原已建一二期汾河美化工程橡胶坝运行管理提供重要的参考价值。
[Abstract]:The main research contents and conclusions are as follows : ( 1 ) In order to improve the urban environment and improve the flood discharge capacity of the river , it is of great significance to study the flood evolution of the river course of Fenhe River . The main research contents and conclusions are as follows : ( 1 ) To establish a two - dimensional flood evolution mathematical model . ( 5 ) When 1 % frequency flood passes through the engineering river section , the water depth of the river reaches 4.2m ~ 4.6m . The maximum flow velocity is 2.66m / s . The maximum flow velocity is 2.66m / s . When 20 % frequency flood passes through the engineering river , the flood can be adopted safely .

【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV122

【参考文献】