基于MIKE的水库溃坝洪水数值模拟研究

发布时间：2020-04-02 05:01

【摘要】：中国是全世界河流最多的国家之一,为了充分利用水力水能资源,我国在许多河流上修筑电站,进而形成了大中型水库。虽然大坝溃坝发生的频率较低,但是大坝受超频率洪水、强震以及其它破坏,存在溃决风险,可能诱发大坝溃决。溃坝洪水的主要特点就是发生的突然性、形成历时短、洪水水流急、水位高、洪量大以及时速快等,溃坝洪水发生后,洪水波以涌波及立浪的形式向下游地区迅速推进,下游临近河道地区通常难以防护,溃坝洪水破坏力及推进速度远大于一般洪水,一旦水库大坝发生溃决,下游沿河区域大部分城镇及村落将被淹没或冲毁。鉴于溃坝洪水对下游地区影响之大,为防范于未然,本次研究以湖北汉江支流上游的两个梯级电站为溃坝研究对象,利用MIKE系列软件建立一维及二维耦合模型,分析大坝溃坝原因、溃决方式、溃口形态及溃决历时,模拟不同方案下溃坝洪水在下游河道及城区村庄地区演进的过程,对溃坝洪水淹没结果进行分析,为下游地区制定防洪转移方案,通过本次分析研究得到了以下主要分析研究成果:(1)在模拟过程中,糙率参数根据河段特征及水流特征采用分段设置,总体糙率范围0.028~0.048之间,经率定误差在允许范围内。(2)溃坝洪水呈现单波向下游传播,随着溃坝水位的增高,溃口最大洪峰流量也随之增大。其中各个方案溃口洪峰流量均大于万年一遇洪水最大流量,方案1溃口处最大下泄流量为183822m~3/s,为流域万年一遇洪水最大流量的8.09倍,方案7溃口处最大下泄流量为流域万年一遇洪水的1.2倍。(3)溃坝洪水沿程最大洪峰流量及最高水位从上游向下游呈现递减趋势。(4)分析明确了洪水时间特征。下游五个重点断面相同溃决历时,溃决水位越高,溃坝洪水前缘抵达时间越快;相同溃决历时越长,溃坝洪水前缘抵达时间越慢;相同溃决历时,不同溃决水位,溃决水位越高,洪水洪峰到达时间越慢;(5)各方案溃坝洪水在重点区域的县城地区,最大流速分布符合一般水动力学规律,水流流速在河道深泓线附近水流流速最大,在河道拐弯处以及河谷狭窄区域水流流速较大。(6)溃坝淹没洪水对下游县城区域影响较大,根据不同方案县城区域最大淹没面积分析,各方案下淹没范围在1.74km~2~9.20 km~2之间,占整个城区面积(21.77km2)的5.05%~42.26%。(7)考虑了最不利方案淹没区域的情况,制定出了下游地区防洪转移方案。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV122.4

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本文编号：2611492