不同溃决模式下冰湖溃决洪水演进模拟及危险区划

发布时间：2017-07-27 17:25

  本文关键词：不同溃决模式下冰湖溃决洪水演进模拟及危险区划

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【摘要】：冰湖溃决洪水峰高量大、传播快、温度低且常伴生泥石流,一旦突发冰湖溃决洪水,将对下游地区的生命财产和生态环境造成毁灭性灾害。近年来,冰湖溃决洪水事件发生频率增加,已成为西藏防洪减灾的关键问题。本文以a河流域上典型冰碛湖及其下游区域为研究对象,构建冰湖溃决模型计算不同溃决模式下冰湖拟溃决洪水的发生和演进过程,分析下游淹没情况,结合人口和社会经济分布,作出危险区划,进一步提出西藏地区冰湖溃决洪水灾害防洪减灾对策。首先综述了溃坝洪水研究,认为目前高强输沙理论未建立,溃口冲刷过程未能准确表达;对梯级溃坝和冰湖溃决洪水研究较少。重点对冰湖7个方面的相关研究做了介绍,并提出了冰湖溃决模式新的表达方式。在明晰溃坝理论与方法的基础上,选择典型冰湖,分析其可能溃决模式,拟定不同种计算方案,构建冰湖溃决模型,计算不同溃决模式下冰湖拟溃决洪水的发生和演进过程。在二维洪水演进模拟中,研究了随地形变化的糙率赋值方法,构建了二维模拟区糙率场。根据洪水演进结果,分析了不同溃决模式对洪水特征的影响。溃口大小是影响各洪水特征的主要因素,小溃口模式具有维持洪水特征的性质;瞬时溃与逐渐溃模式影响坝下断面流量过程形状与冰湖放空时间;a河来水影响洪水持续时间。最不利情况下冰湖溃口的洪峰流量为135741m3/s,A镇为研究区重镇,一旦溃坝,洪水将迅速抵达A镇,最快仅为3.5分钟,留给人们的反应时间很短。溃决洪峰抵达A镇的时间将在15分钟左右,A镇的洪水持续时间为2小时8分钟至3小时,A镇河段两岸的最大淹没水深在4-9m之间。b河与a河流速的差异很大,冰湖溃决洪水将对b河口附近产生很大的冲击。各工况的最大淹没面积约在86-95 km2之间,出现时间在137-205.5分钟之间。最不利工况10,137分钟时淹没面积达到最大94.68 km2,对工况10淹没最大时刻的淹没面积按8个水深等级划分,统计各水深等级对应的面积,水深为3-7m的范围居多,约占53%。最后,研究区域被划分为重点保护区、重要保护区、一般保护区和安全区四个危险等级,设置了避灾路线,提出了西藏地区冰湖溃决洪水灾害防洪减灾对策。
【关键词】：冰湖 不同溃决模式 洪水演进 数值模拟 危险区划
【学位授予单位】：长江科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV122.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 研究历史及现状11-15
• 1.2.1 溃坝水流理论研究11-12
• 1.2.2 溃坝洪水数值模拟12-13
• 1.2.3 洪水灾害危险区划研究13-14
• 1.2.4 存在问题14-15
• 1.3 研究内容15-16
• 1.4 技术路线16-17
• 第二章 冰湖研究17-28
• 2.1 冰湖分类17-18
• 2.2 冰湖现状及分布18-19
• 2.3 冰湖溃决危害19-20
• 2.4 冰湖相关研究20-26
• 2.4.1 冰湖变化分析研究20-21
• 2.4.2 冰湖的溃决条件研究21
• 2.4.3 冰湖稳定性评价21-22
• 2.4.4 冰湖的溃决模式研究22-23
• 2.4.5 溃口发展过程研究23-24
• 2.4.6 冰湖溃决洪水计算24-25
• 2.4.7 不同坝体溃坝洪水洪峰流量比较25-26
• 2.5 存在问题26-28
• 第三章 冰湖溃决模型原理与方法28-41
• 3.1 冰湖坝址出流模型28-33
• 3.1.1 冰湖坝址峰顶流量28-30
• 3.1.2 冰湖坝址流量过程线30-33
• 3.2 一维洪水演进模型33-35
• 3.3 二维洪水演进模型35-41
• 3.3.1 Mike21fm简介35-37
• 3.3.2 Mike21fm模型建立37-40
• 3.3.3 藏东南地区水动力模拟需要注意的问题40-41
• 第四章 不同溃决模式下冰湖溃决洪水演进模拟41-63
• 4.1 工程概况41-43
• 4.2 计算方案拟定43-46
• 4.2.1 典型冰湖溃决模式分析43-44
• 4.2.2 工况设置44-46
• 4.3 模型重要参数的确定46-50
• 4.3.1 重要参数的确定46-49
• 4.3.2 二维地形制作及其合理性分析49-50
• 4.4 模拟结果分析50-61
• 4.4.1 洪水流量特征50-56
• 4.4.2 洪水时间特征56-59
• 4.4.3 平均流速59-60
• 4.4.4 工况10洪水最大水深和最大流速的空间分布60-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第五章 危险区划分及减灾对策63-78
• 5.1 危险区划分方法63-64
• 5.2 研究区洪水淹没分析64-67
• 5.2.1 溃决洪水淹没情况64-65
• 5.2.2 不同工况最大淹没面积65-67
• 5.3 淹没损失情况分析67-68
• 5.4 危险区划分结果68-72
• 5.4.1 危险区划过程68-71
• 5.4.2 避灾路线设置71-72
• 5.5 冰湖溃决洪水防洪减灾措施72-76
• 5.5.1 工程措施72-73
• 5.5.2 非工程措施73-76
• 5.6 本章小结76-78
• 第六章 结论与展望78-81
• 6.1 结论78-79
• 6.2 展望79-81
• 参考文献81-86
• 附录86-87
• 致谢87

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本文编号：582568