河道-泛區(qū)二維水動(dòng)力耦合數(shù)值模擬及其在洪水風(fēng)險(xiǎn)分析中的應(yīng)用.pdf

1、由于水土流失嚴(yán)重且河道淤積加劇，洪水特征漸向峰現(xiàn)提前、洪量驟增及洪水歷時(shí)短發(fā)展，以致洪災(zāi)頻繁發(fā)生，造成重大生命財(cái)產(chǎn)損失。目前，我國(guó)正處于由控制洪水向洪水管理的轉(zhuǎn)變時(shí)期，綜合采用工程措施和非工程措施應(yīng)對(duì)洪災(zāi)是防洪減災(zāi)事業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。對(duì)洪水管理區(qū)域建立水動(dòng)力數(shù)值模型，模擬洪水演進(jìn)全程并獲得淹沒(méi)水深、洪水流速、淹沒(méi)歷時(shí)及到達(dá)時(shí)間等洪水風(fēng)險(xiǎn)信息，并基于此繪制淹沒(méi)區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖，已成為防洪減災(zāi)非工程措施建設(shè)的必要組成部分。
　　本論文在防

2、洪減災(zāi)非工程措施全面建設(shè)背景下，所做研究包含以下結(jié)論：
　?。?）結(jié)合當(dāng)前洪水特征發(fā)展態(tài)勢(shì)及所致洪災(zāi)特點(diǎn)，針對(duì)多種模型無(wú)法模擬潰口附近水流復(fù)雜流態(tài)及水力要素動(dòng)態(tài)銜接問(wèn)題，提出河道-泛區(qū)二維水動(dòng)力動(dòng)態(tài)耦合模型理論，并據(jù)此建立模型。
　?。?）采用多種技術(shù)措施對(duì)所建河道-泛區(qū)二維動(dòng)態(tài)耦合水動(dòng)力數(shù)值模型進(jìn)行優(yōu)化，主要包括：考慮潰口展寬、漫潰堤分流理論、熱啟動(dòng)和潰口形狀變動(dòng)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)河道與堤防動(dòng)態(tài)無(wú)縫耦聯(lián)；利用干水深和濕水深理論提

3、高模型穩(wěn)定性和運(yùn)算效率；綜合采用糙率分區(qū)法和真實(shí)地形法解決密集構(gòu)筑物對(duì)水流運(yùn)動(dòng)的影響；綜合遙感影像、DEM和實(shí)測(cè)斷面數(shù)據(jù)還原河道地形。
　?。?）研究洪水風(fēng)險(xiǎn)分析方法、風(fēng)險(xiǎn)分析與模型檢驗(yàn)方法、洪水影響評(píng)估與避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析及風(fēng)險(xiǎn)圖繪制，為洪水分析計(jì)算及風(fēng)險(xiǎn)圖繪制提供技術(shù)理論支撐。
　?。?）為滿(mǎn)足黃河內(nèi)蒙段冰凌封開(kāi)河漫堤及汛期潰堤的洪水風(fēng)險(xiǎn)分析需求，對(duì)河道及兩岸灌區(qū)建立二維動(dòng)態(tài)耦合水動(dòng)力數(shù)值模型，實(shí)現(xiàn)漫堤和潰堤洪水聯(lián)算功能，模擬

4、分洪洪水在灌區(qū)內(nèi)的演進(jìn)情況，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖。
　?。?）根據(jù)黃河寧夏段漫灘及堤防風(fēng)險(xiǎn)分析需求，對(duì)河道及青銅峽河?xùn)|防洪保護(hù)區(qū)建立二維動(dòng)態(tài)耦合水動(dòng)力數(shù)值模型，實(shí)現(xiàn)河道洪水自由漫灘和潰堤洪水聯(lián)算功能，模擬洪水漫灘運(yùn)動(dòng)及其在防洪保護(hù)區(qū)二維平面內(nèi)的演進(jìn)情況，并基于模型計(jì)算結(jié)果繪制洪水風(fēng)險(xiǎn)圖。
　　本文所建河道-泛區(qū)二維動(dòng)態(tài)耦合水動(dòng)力數(shù)值模型考慮了漫、潰堤位置處流態(tài)的復(fù)雜變化，彌補(bǔ)了一、二維耦合模型的不足，并可實(shí)現(xiàn)二維寬淺