堤防决口封堵水力学数值模型研究

发布时间：2017-04-18 10:05

  本文关键词：堤防决口封堵水力学数值模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大坝和堤防工程是人类为了兴水利、除水害修建的重要建筑物,但堤坝一旦溃决,将带来不可估量的生命财产损失,在不可避免的堤坝溃决事故发生后若能迅速制定快速有效的封堵措施,将大大减少堤坝溃决所造成的损失,因此,通过数值模拟等手段研究不同工况下堤坝决口的水力学特性,并据此制定快速的准确有效的抢险封堵措施具有重要的现实意义。本文在研究堤坝溃决的研究背景及意义,分析国内外堤坝溃决水流的理论解和数值模拟方法的基础上,主要研究了以下内容:(1)运用FLOW-3D软件对局部瞬间溃坝、矩形障碍物溃坝及三角形障碍溃坝三个广泛采用的算例进行数值模拟,并将FLOW-3D的计算结果与Soares Frazao、C.Biscarini、Wang等文献结果具有代表性的作了对比,结果基本一致。验证了数值模型的准确性,明确了基于FLOW-3D对堤防决口水力学特性的模拟可行性。(2)在FLOW-3D对前述三个经典算例进行验证的基础上,运用FLOW-3D对直河道下堤防决口不同口门形状、不同口门宽度下的决口水力学特性进行三维数值模拟,从而得到堤防决口在这两种不同条件下的决口处的流场、流量、流速、水头等水力学特性。(3)对决口封堵材料的粒径要求进行简要分析,利用FLOW-3D对立堵、平堵法决口封堵的水力学特性进行了数值模拟,得到封堵过程中决口的水位、水位场分布、流速及流速场分布等水力学特性的变化特征,根据决口处流速分布特点,对封堵技术方案进行了探讨,为堤防抢险及制定堤防决口封堵方案提供依据。
【关键词】：溃坝 堤防决口 FLOW-3D 水力学特性 封堵 数值模拟
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV122.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 堤防决.类型及决.发展的影响因素分析9-10
• 1.2.1 堤防工程主要决.类型9-10
• 1.2.2 堤防决.发展的影响因素分析10
• 1.3 堤坝溃决水流的理论解及数值模拟研究进展10-12
• 1.3.1 堤坝溃决水流的理论解研究进展10-11
• 1.3.2 堤坝溃决水流的数值模拟方法与研究进展11-12
• 1.4 问题的提出及本文的主要研究内容12-14
• 1.4.1 问题的提出12-13
• 1.4.2 本文的主要研究内容13-14
• 第二章 FLOW-3D简介及模型验证14-30
• 2.1 FLOW-3D软件的基本介绍14-17
• 2.1.1 FLOW-3D软件14
• 2.1.2 FLOW-3D的基本方程14-15
• 2.1.3 FLOW-3D中的湍流模型15-16
• 2.1.4 FLOW-3D软件基本结构16-17
• 2.2 溃坝算例验证17-29
• 2.2.1 局部瞬间溃坝算例17-23
• 2.2.2 矩形障碍物溃坝算例23-26
• 2.2.3 三角形障碍溃坝算例26-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 堤防决.水力学特性数值模拟与分析30-60
• 3.1 模型的建立及FLOW-3D边界条件设置30-31
• 3.2 堤防决口不同口门形状的水力学特性数值模拟31-50
• 3.2.1 堤防决口不同口门形状下的水面线分布32-39
• 3.2.2 堤防决口不同口门形状下的流速分布39-50
• 3.3 堤防决口不同口门宽度的水力学特性数值模拟50-59
• 3.3.1 堤防决口不同口门宽度下的水面线分布51-55
• 3.3.2 堤防决口不同口门宽度下的流速分布55-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第四章 堤防决口封堵的水力学特性与封堵料粒径研究60-82
• 4.1 堤防决口封堵的材料选择60
• 4.2 决口封堵材料的粒径研究60-66
• 4.2.1 决口封堵抛石稳定标准与起动、止动流速60-61
• 4.2.2 决口封堵材料粒径的确定61-66
• 4.3 堤防决口不同封堵方法的水力学特性数值模拟及封堵技术方案66-81
• 4.3.1 堤防决的封堵方法66
• 4.3.2 立堵法决口封堵的水力学特性数值模拟66-73
• 4.3.3 平堵法决口封堵的水力学特性数值模拟73-79
• 4.3.4 决口封堵技术方案探讨79-81
• 4.4 本章小结81-82
• 第五章 结论82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张大伟;李丹勋;王兴奎;;基于非结构网格的溃坝水流干湿变化过程数值模拟[J];水力发电学报;2008年05期

2 胡四一，，谭维炎;无结构网格上二维浅水流动的数值模拟[J];水科学进展;1995年01期

3 魏文礼,沈永明,孙广才,刘玉玲;二维溃坝洪水波演进的数值模拟[J];水利学报;2003年09期

4 魏文礼;郭永涛;;基于加权本质无振荡格式的二维溃坝水流数值模拟[J];水利学报;2007年05期

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本文编号：314610