支沟堰塞湖溃决引发主河洪水演进分析

发布时间：2017-06-11 10:01

  本文关键词：支沟堰塞湖溃决引发主河洪水演进分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国是堰塞湖分布最广、类型最多的国家,冰碛堰塞湖是其中最具威胁的类型之一。冰碛堰塞湖主要发育在高海拔的山区,如西藏就发育有冰碛堰塞湖925个。以冰碛松散堆积体为主要成分的冰碛堰塞坝,坝体稳定性一般较差,较其它类型的冰湖更易溃决。近年来,我国发生了多起支沟堰塞湖溃决引发的主河超常洪水灾害,造成巨大生命财产损失。支沟冰碛堰塞湖溃决洪水是我国铁路、高速公路建设未应对过的新风险,此外,西藏地区的河道还往往具有宽窄相间的复杂形状,因此推算溃决洪水在复杂情况下的演进过程,对线路工程可能受灾范围进行预测,成为具有明确应用背景的课题。以帕隆藏布流域河道为原型设计了室内水槽模型实验,模拟了主河溃决洪水和支沟溃决洪水。发现支沟溃决洪水入汇主河时出现分流扩散现象、到达河道突缩段时因流态紊乱导致局部阻力损失增大,洪峰流量和水深在汇口和突缩段均明显衰减。帕隆藏布流域支沟充分发育,呈羽毛状排列在主河或大支流两岸。支沟与主河汇口密集排列,且支沟内分布大量高危险度冰湖,研究溃决洪水在汇口处的流态具有重要意义。本文利用Fluent模拟了米堆冰湖溃决洪水的入汇过程,研究了洪水在汇口处的流态特点,绘制了流速、压力和角速度分布云图,总结了洪水冲刷区域、遭受洪水冲击危害的区域、固体淤积区域。分析了洪水在汇口处可能造成的危害及相应减灾对策。验证了水槽实验入汇现象,说明了汇口处的洪峰消减真实存在。近似演进计算法中的洪峰展平法直接用于复杂河道支沟溃决洪水计算误差较大,针对水槽实验得出的衰减现象,对李斯特万公式和谢任之公式进行修正,在原式基础上添加了折减系数以适用于复杂情况下的洪水计算。经米堆冰湖溃决洪水案例计算分析,表明修正后的公式精度明显提高,可作为一种与铁路公路选线原则方案确定阶段精度要求相匹配的溃决洪水风险快速评估方法使用。简述了西藏线路工程水毁概况与防治原则,总结归纳了溃决洪水对线路工程的主要危害模式。针对拟建高等级线路工程,以泥石流堵河水深最高25m和溃决洪水涨水高度最高10m为判据,提出了采用高线位的立体绕避减灾对策；针对已有线路工程,采用修筑路基防护结构的减灾对策。
【关键词】：支沟溃决洪水 水槽实验 修正公式 演进计算方法 汇口模拟 减灾对策
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV122.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 堰塞湖与坝体溃决12-14
• 1.1.1 堰塞湖成因12-13
• 1.1.2 堰塞坝的溃决13-14
• 1.2 溃决洪水14-15
• 1.3 本文研究背景15-19
• 1.3.1 帕隆藏布流域概况15
• 1.3.2 帕隆藏布地貌环境15-16
• 1.3.3 帕隆藏布流域冰川、冰湖发育概况16-17
• 1.3.4 帕隆藏布冰湖溃决概况17-19
• 1.4 本文研究意义、研究内容和技术路线19-21
• 1.4.1 研究意义19
• 1.4.2 研究内容19-20
• 1.4.3 技术路线20-21
• 第2章 复杂河道溃决洪水演进水槽实验21-39
• 2.1 实验概述21-26
• 2.1.1 实验研究内容21
• 2.1.2 实验仪器21-22
• 2.1.3 模型实验设计22-23
• 2.1.4 实验方案设计23-26
• 2.2 实验结果与分析26-37
• 2.2.1 支沟溃决洪水27-30
• 2.2.2 主河洪水30-35
• 2.2.3 主河缓慢涨水35-36
• 2.2.4 支沟洪水与主河洪水差异分析36
• 2.2.5 河道突缩对溃决洪水的影响分析36-37
• 2.3 本章小结37-39
• 第3章 支沟溃决洪水汇口入汇过程模拟39-48
• 3.1 汇口模拟的意义39
• 3.2 Fluent二维模拟概述39-41
• 3.2.1 控制方程39-40
• 3.2.2 Fluent常用湍流模型40-41
• 3.2.3 多相流动模拟的方法41
• 3.3 汇口模拟过程41-47
• 3.3.1 计算模型41-42
• 3.3.2 边界条件42
• 3.3.3 模拟结果42-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 支沟堰塞湖溃决引发主河洪水计算方法研究48-81
• 4.1 溃决洪水计算内容48
• 4.2 溃坝水力计算的条件48-49
• 4.2.1 溃坝型式的确定48-49
• 4.3 溃坝水力计算所需的基本资料49
• 4.4 溃坝计算方法简述49-50
• 4.5 本文针对支沟溃决洪水演进计算方法的选择50-57
• 4.6 洪峰展平法公式修正57-60
• 4.7 溃决洪水传播时间计算方法60-61
• 4.8 支沟溃决洪水演进分析程式61-63
• 4.9 米堆冰湖溃决洪水案例分析63-79
• 4.9.1 米堆沟及光谢错概况63-64
• 4.9.2 溃决原因64-66
• 4.9.3 冰湖溃决过程与灾害影响66-67
• 4.9.4 米堆冰湖溃决洪水演进计算参数率定67-79
• 4.10 本章小结79-81
• 第5章 针对线路水毁灾害的减灾对策81-89
• 5.1 西藏线路工程水毁概况81-82
• 5.2 线路工程水毁防治原则82-83
• 5.3 溃决洪水对线路工程的危害模式83-85
• 5.4 线路工程的防灾减灾对策85-89
• 5.4.1 针对拟建线路工程的减灾对策85-87
• 5.4.2 针对已有线路工程的减灾对策87-89
• 第6章 结论与建议89-91
• 6.1 结论89-90
• 6.2 不足与建议90-91
• 致谢91-92
• 参考文献92-96
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果96

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