考虑下渗影响小流域溃漫堤洪水精细化模拟研究及应用

发布时间：2023-11-14 19:52

　　随着极端天气愈发频繁,短历时强降雨逐渐增多,对山洪沟行洪能力造成极大考验,使得堤防溃堤风险加大。在防洪工程措施中,堤防发挥着关键作用,一旦发生溃决,溃堤洪水形成的溃堤波,因其流速较大,传播速度快,具有强大的破坏性,对两岸人民生命财产安全带来巨大威胁。文中综合小流域分布式水文模型与多维耦联水动力模型,在考虑洪水淹没区下渗影响下,对小流域暴雨溃漫堤洪水进行精细化模拟分析。本文主要内容和结论如下:论文研究了溃漫堤洪水多维耦联精细化模拟基本方法。首先基于连续方程和运动方程原理,采用Abbott六点隐式有限差分法,建立河道一维水动力洪水演进模型;同时基于二维圣维南方程组,创建淹没区二维水动力模型;在堤防溃决处,采用圣维南方程与VOF法的标准K-ε双方程原理,依据PISO算法建立溃口三维精细化模型。通过二、三维过渡段将溃口三维模型与淹没区二维水动力模型耦合连接,由此对溃堤分流洪水进行模拟;在河道洪水漫溢处,采用一、二维水动力耦合模型对其进行模拟分析。为充分反映淹没区地形,将线状构筑物作为内边界条件与网格边界进行精准耦联;并采用饱和下渗理论公式,研究淹没区渗漏对溃堤洪水演进过程的影响。基于流域分布式...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外洪水模拟研究进展
        1.2.2 国内洪水模拟研究进展
    1.3 研究内容与技术路线
第2章 溃漫堤洪水多维耦联精细化模拟计算方法
    2.1 溃漫堤洪水模拟基本原理
        2.1.1 河道一维模型基本原理
        2.1.2 溃堤分流洪水三维水动力模型计算原理
        2.1.3 淹没区二维模型基本方程
    2.2 溃漫堤洪水耦联计算方法
        2.2.1 水文水动力耦联
        2.2.2 多维洪水耦联模型
    2.3 淹没区下渗曲线推求
    2.4 淹没区二维模型优化处理
        2.4.1 干湿边界优化处理
        2.4.2 线状地物与网格耦联方法
    2.5 模型稳定条件及时间步长优选
        2.5.1 稳定条件CFL数
        2.5.2 时间步长
    2.6 溃漫堤洪水多维耦联模拟验证
    2.7 小结
第3章 流域产汇流原理及计算实例
    3.1 流域产流计算原理
        3.1.1 下渗损失
        3.1.2 植被截留损失
        3.1.3 降雨及下垫面处理
    3.2 坡面流及河道汇流计算原理
        3.2.1 坡面汇流计算
        3.2.2 河道汇流计算
    3.3 汝箕沟流域产汇流模拟计算
        3.3.1 汝箕沟流域基本概况
        3.3.2 典型历史暴雨洪水选取
        3.3.3 流域产汇流模型构建
        3.3.4 模型参数率定及验证
    3.5 小结
第4章 汝箕沟防洪区溃漫堤洪水模拟计算及成果分析
    4.1 汝箕沟出山口下游概况
        4.1.1 自然地理条件
        4.1.2 防洪建设情况
        4.1.3 洪水灾害情况
    4.2 汝箕沟水动力多维耦联模型构建
        4.2.1 模型范围
        4.2.2 多维耦联模型的建立
        4.2.3 特殊边界处理
        4.2.4 下渗边界条件
        4.2.5 初始条件
        4.2.6 上下游边界条件
    4.3 方案计算结果分析
        4.3.1 溃漫堤洪水过程计算结果分析
        4.3.2 未考虑下渗损失
        4.3.3 考虑下渗损失
        4.3.4 计算结果对比分析
    4.4 小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3864099