嫩江湾湿地洪水演进数值模拟研究
发布时间：2020-12-05 09:57
98年长江流域特大洪水以后,人们对湿地防洪问题的重视程度逐渐提高。洪水的来源不仅仅可以是雨水,还可以是上游堤坝泄洪、人为决堤、溃坝、海潮向内陆反涌引起的。这就要求我们对洪水有充分的认识并能对可能发生的洪水灾害提前做出反应,所以能够提前预测水情就显得尤为重要。随着数值模拟技术的提高和计算机性能的飞速发展,利用数值模拟进行洪水演进成为主流趋势。数值模型不仅能把局部有限的实测信息推演到全计算域,还能对历史洪水进行验证、模拟实时洪水以及预测未来洪水。模拟的结果能为相关防洪指挥部门制定防洪减灾决策提供数据支持,具有重要的应用价值。湿地流动属于二维浅水流动,在阅读大量国内外学者的研究成果后,本文首先从最基本的Navier-Stokes方程组出发,根据浅水流动的特征,忽略物理量在垂向的变化并将N-S方程各项沿深度平均,便推导出二维浅水方程.然后阐述了HydroInfo二维水动力模型对浅水方程的离散原理和通量计算方式。其次模拟验证三个经典的二维溃坝算例,结果表明HydroInfo计算结果与实测数据吻合较好,符合物理规律,验证了HydroInfo的模型具有良好的捕捉激波的能力,分辨率较高。并与MIKE2...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究问题的背景
1.2 研究目的和意义
1.3 水动力学模拟国内外研究进展回顾
1.4 研究思路和内容
2 数值模拟理论基础及方法
2.1 水流运动的数学方程
2.2 有限体积法离散
2.3 数值通量计算
2.3.1 改进HLL格式
2.3.2 和谐性证明
2.4 源项处理
2.4.1 底坡源项处理
2.4.2 摩阻源项处理
2.5 时间积分
2.6 本章小结
3 模型对比与验证
3.1 数值模拟软件介绍
3.1.1 MIKE21 FM
3.1.2 HydroInfo
3.2 算例验证
3.2.1 二维矩形部分溃坝模拟
3.2.2 收缩渠道的溃坝问题（LNEC-IST）
3.2.3 二维部分溃坝的绕流问题
3.3 本章小结
4 研究区概况
4.1 建设项目概况
4.1.1 研究区域地理位置
4.1.2 研究区域范围
4.2 研究区域基本情况
4.2.1 地形地貌
4.2.2 水文条件
4.2.3 气候特征
4.2.4 土壤条件
4.2.5 植被资源
4.2.6 湿地资源
4.2.7 工程规划
4.3 本章小结
5 嫩江湾湿地二维水动力模型的建立
5.1 模型建立
5.1.1 网格划分
5.1.2 地形数据
5.1.3 河床糙率
5.1.4 边界条件
5.2 参数率定
5.3 计算参数设置及方案
5.4 计算结果分析
5.4.1 天然状态下水流状态分析
5.4.2 道路建成后水流状态分析
5.4.3 道路整改后水流状态分析
5.4.4 嫩江湾特征点水位及流势对比
5.5 综合分析
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]MIKE 21 FM中的涉水建筑物不同概化方法效果分析[J]. 刘顺萍,果有娜,丁志宏. 海河水利. 2018(06)
[2]HydroInfo数值模拟软件在洪水影响评价中的应用[J]. 侯琳,王勇. 东北水利水电. 2018(12)
[3]城市雨洪数值模拟中建筑物概化方法的研究[J]. 董建武,金生. 水利规划与设计. 2018(10)
[4]MIKE 21二维非恒定流模型在北京市延芳淀湿地洪水影响分析中的应用[J]. 孙晓英,张建涛,张彤,李泽敏,巩媚. 水利水电技术. 2018(01)
[5]基于一维水动力模型分析涉水建筑对河道行洪能力的影响[J]. 郭立兵,王亚东,田福昌. 南水北调与水利科技. 2017(06)
[6]海上溢油漂移扩散的数值模拟[J]. 王昆,林金波,杜静. 水动力学研究与进展(A辑). 2017(02)
[7]基于非结构网格求解二维浅水方程的高精度有限体积方法[J]. 艾丛芳,金生. 计算力学学报. 2009(06)
[8]求解具有复杂地形二维浅水方程的修正HLL格式[J]. 艾丛芳,金生. 大连理工大学学报. 2009(06)
[9]基于修正Roe格式的有限体积法求解二维浅水方程[J]. 刘刚,金生. 水利水运工程学报. 2009(03)
[10]河道、滞洪区洪水演进数学模型[J]. 李大鸣,林毅,徐亚男,周志华. 天津大学学报. 2009(01)
博士论文
[1]水动力数值模拟系统（Hydroinfo）开发及应用研究[D]. 张南.大连理工大学 2018
[2]大安市土地利用变化驱动下的降水入渗与土壤水分模拟研究[D]. 马海燕.吉林大学 2016
[3]浅水方程高分辨率算法的研究[D]. 柏禄海.大连理工大学 2013
[4]溃坝洪水数学模型及水动力学特性研究[D]. 宋利祥.华中科技大学 2012
[5]三维水动力数值模拟及可视化研究[D]. 康苏海.大连理工大学 2011
[6]城市湿地公园建设的研究[D]. 骆林川.大连理工大学 2009
[7]基于非结构化网格的具有自由表面水波流动数值模拟研究[D]. 吕彪.大连理工大学 2010
[8]复杂水流的高分辨率数值模拟[D]. 王昆.大连理工大学 2009
[9]湿地防洪与发展模式研究[D]. 曾涛.河海大学 2005
[10]流域洪水演进建模方法与河网糙率反分析研究[D]. 程伟平.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于fluent的人工湿地二维流场数值模拟研究[D]. 韩殿超.东北农业大学 2017
[2]基于Mike21FM的山区小流域涉水工程防洪影响研究[D]. 张大茹.中国水利水电科学研究院 2015
[3]河道二维洪水演进数值模拟计算的研究及其应用[D]. 董传红.天津大学 2015
[4]青龙河洪水演进数值模拟[D]. 潘薪宇.哈尔滨工程大学 2014
[5]二维浅水流动数值模拟研究及其应用[D]. 陈海鑫.大连理工大学 2013
[6]鄱阳湖区历代防洪方略研究[D]. 焦双娜.华中师范大学 2013
[7]基于有限体积法的二维浅水水流数值模拟技术研究[D]. 吴红侠.安徽大学 2012
[8]浅水间断流动数值模拟及其在溃坝水流问题中的应用[D]. 刘刚.大连理工大学 2009
[9]浅水波的一维和二维数值分析[D]. 蓝霄峰.武汉大学 2005
本文编号：2899272
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究问题的背景
1.2 研究目的和意义
1.3 水动力学模拟国内外研究进展回顾
1.4 研究思路和内容
2 数值模拟理论基础及方法
2.1 水流运动的数学方程
2.2 有限体积法离散
2.3 数值通量计算
2.3.1 改进HLL格式
2.3.2 和谐性证明
2.4 源项处理
2.4.1 底坡源项处理
2.4.2 摩阻源项处理
2.5 时间积分
2.6 本章小结
3 模型对比与验证
3.1 数值模拟软件介绍
3.1.1 MIKE21 FM
3.1.2 HydroInfo
3.2 算例验证
3.2.1 二维矩形部分溃坝模拟
3.2.2 收缩渠道的溃坝问题（LNEC-IST）
3.2.3 二维部分溃坝的绕流问题
3.3 本章小结
4 研究区概况
4.1 建设项目概况
4.1.1 研究区域地理位置
4.1.2 研究区域范围
4.2 研究区域基本情况
4.2.1 地形地貌
4.2.2 水文条件
4.2.3 气候特征
4.2.4 土壤条件
4.2.5 植被资源
4.2.6 湿地资源
4.2.7 工程规划
4.3 本章小结
5 嫩江湾湿地二维水动力模型的建立
5.1 模型建立
5.1.1 网格划分
5.1.2 地形数据
5.1.3 河床糙率
5.1.4 边界条件
5.2 参数率定
5.3 计算参数设置及方案
5.4 计算结果分析
5.4.1 天然状态下水流状态分析
5.4.2 道路建成后水流状态分析
5.4.3 道路整改后水流状态分析
5.4.4 嫩江湾特征点水位及流势对比
5.5 综合分析
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]MIKE 21 FM中的涉水建筑物不同概化方法效果分析[J]. 刘顺萍,果有娜,丁志宏. 海河水利. 2018(06)
[2]HydroInfo数值模拟软件在洪水影响评价中的应用[J]. 侯琳,王勇. 东北水利水电. 2018(12)
[3]城市雨洪数值模拟中建筑物概化方法的研究[J]. 董建武,金生. 水利规划与设计. 2018(10)
[4]MIKE 21二维非恒定流模型在北京市延芳淀湿地洪水影响分析中的应用[J]. 孙晓英,张建涛,张彤,李泽敏,巩媚. 水利水电技术. 2018(01)
[5]基于一维水动力模型分析涉水建筑对河道行洪能力的影响[J]. 郭立兵,王亚东,田福昌. 南水北调与水利科技. 2017(06)
[6]海上溢油漂移扩散的数值模拟[J]. 王昆,林金波,杜静. 水动力学研究与进展(A辑). 2017(02)
[7]基于非结构网格求解二维浅水方程的高精度有限体积方法[J]. 艾丛芳,金生. 计算力学学报. 2009(06)
[8]求解具有复杂地形二维浅水方程的修正HLL格式[J]. 艾丛芳,金生. 大连理工大学学报. 2009(06)
[9]基于修正Roe格式的有限体积法求解二维浅水方程[J]. 刘刚,金生. 水利水运工程学报. 2009(03)
[10]河道、滞洪区洪水演进数学模型[J]. 李大鸣,林毅,徐亚男,周志华. 天津大学学报. 2009(01)
博士论文
[1]水动力数值模拟系统（Hydroinfo）开发及应用研究[D]. 张南.大连理工大学 2018
[2]大安市土地利用变化驱动下的降水入渗与土壤水分模拟研究[D]. 马海燕.吉林大学 2016
[3]浅水方程高分辨率算法的研究[D]. 柏禄海.大连理工大学 2013
[4]溃坝洪水数学模型及水动力学特性研究[D]. 宋利祥.华中科技大学 2012
[5]三维水动力数值模拟及可视化研究[D]. 康苏海.大连理工大学 2011
[6]城市湿地公园建设的研究[D]. 骆林川.大连理工大学 2009
[7]基于非结构化网格的具有自由表面水波流动数值模拟研究[D]. 吕彪.大连理工大学 2010
[8]复杂水流的高分辨率数值模拟[D]. 王昆.大连理工大学 2009
[9]湿地防洪与发展模式研究[D]. 曾涛.河海大学 2005
[10]流域洪水演进建模方法与河网糙率反分析研究[D]. 程伟平.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于fluent的人工湿地二维流场数值模拟研究[D]. 韩殿超.东北农业大学 2017
[2]基于Mike21FM的山区小流域涉水工程防洪影响研究[D]. 张大茹.中国水利水电科学研究院 2015
[3]河道二维洪水演进数值模拟计算的研究及其应用[D]. 董传红.天津大学 2015
[4]青龙河洪水演进数值模拟[D]. 潘薪宇.哈尔滨工程大学 2014
[5]二维浅水流动数值模拟研究及其应用[D]. 陈海鑫.大连理工大学 2013
[6]鄱阳湖区历代防洪方略研究[D]. 焦双娜.华中师范大学 2013
[7]基于有限体积法的二维浅水水流数值模拟技术研究[D]. 吴红侠.安徽大学 2012
[8]浅水间断流动数值模拟及其在溃坝水流问题中的应用[D]. 刘刚.大连理工大学 2009
[9]浅水波的一维和二维数值分析[D]. 蓝霄峰.武汉大学 2005
本文编号：2899272
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