二维水动力模型在防洪影响评价中的应用研究

为了探究二维水动力模型在防洪影响评价中的实际应用效果,文中建立了连云港至宿迁高速公路跨新沂河特大桥上下游河道二维水动力模型,计算得到不同频率洪水条件下桥前壅水高度、壅水长度及桥址附近流场图。经分析,新沂河特大桥建设会造成桥前局部区域水位壅高、流速减小,桥孔及近岸流速略有增加。二维水动力模型计算成果基本合理,可以应用于防洪影响评价项目中,为桥梁建设方案提供理论依据。

二维水动力模型在滩岸环境整治工程洪水影响评价中的应用

河道水力学计算和数值模拟是建设项目防洪与河势影响论证的重要基础。文章选用非结构化三角形网络进行数值模拟,采用实测水文资料率定和验证,构建基于MIKE21的二维水动力模型,分析工程建设对河流防洪形势的影响。模型在汉江干流老河口段岸线综合整治及生态修复工程(上游段)中进行了应用,准确模拟了工程建设前后汉江干流水位、流速、流态的变化,分析了工程建设对河道行洪安全、河势稳定的影响。模型在滩岸环境整治工程洪水影响评价中具有较好的适用性。

二维水动力模型在水利工程航道通航条件影响评价中的应用

运用Mike21软件建立二维水动力模型,分析淮河干流浮山以下段行洪区调整和建设工程中,冯铁营引河分洪闸对淮河航道水流条件的影响。经计算,分洪闸分洪在淮河航道产生的横向水流流速小于0.30 m/s,工程对淮河航道的水流条件影响满足规范要求。该计算结果得到了物理模型试验的验证,为淮河干流浮山以下段行洪区调整和建设工程的航道通航条件影响评价提供技术支撑。研究成果可为分析大流量临河类水利工程航道通航条件影响,即分析影响水流条件提供借鉴。

基于河道二维水动力模型的防洪影响研究

为研究三河渡大桥建设对淮河入江水道水文情势及河势的影响,构建河道二维水动力模型以分析桥梁桥轴线与二维水流方向的夹角,模拟桥梁建设前后入江水道水位、流速、流态等水力条件的变化情况,并分析了河道疏浚措施对消除工程壅水影响的效果。结果说明,工程建设对入江水道沿线水位、水流流态的影响主要集中在桥位附近,呈向上下游递减趋势,通过河道疏浚可减少工程建设对水位抬升的影响。研究成果可为类似工程跨越宽阔水域的防洪影响分析提供参考。

二维水动力模型在蓄洪区洪水影响评价中的应用研究

蓄洪区运用不同于一般河道行洪,无法给定某一洪水标准下具体位置确定的水位流量,因此目前广泛采用二维水动力模型进行计算,在进洪全过程中分析工程建设对蓄洪区运用可能造成的各种不利影响,从而为洪水影响评价结论提供可靠的支撑。

溃堤洪水的二维水动力模型及其应用

为了减少堤防溃决造成重大的生命财产损失,加强防洪减灾非工程措施建设,建立了溃堤洪水的二维水动力模型,对溃堤洪水的精细化仿真模拟。该模型考虑了溃堤口门展宽变化,局部网格加密处理,并采用干湿水深理论与热启动技术对模型进行优化。将该模型应用于黄河内蒙段南岸灌区的溃堤洪水演进模拟,利用2008年杭锦旗奎素段实际溃堤数据对所建模型进行验证,结果表明:流场分布均匀且光滑,计算结果合理可靠,模型具有较高的计算精度及可靠性。采用该模型模拟了沙圪堵工程与奎素段堤防同时溃决的情形,并绘制了洪水风险图,为该地区防洪风险管理决策提供了重要的技术支持。

精细化二维水动力模型在防洪评价中的应用——以滹沱河部分河段为例

为克服在防洪评价工作中常遇到复杂河道地形或者一些特殊的阻水构筑物,一维模型或常规的二维模型应用容易受到限制的问题,以滹沱河部分河段为例将基于非结构网格的具有良好激波捕捉能力的Godunov格式用于防洪评价。该河段中存在着大量的挖沙坑、桥墩、十多处丁坝,局部流态复杂。为充分考虑这些影响,建立了基于高分辨率地形的精细化二维Godunov水动力模型,并对该河段50年一遇的设计洪水进行了数值模拟。结果表明,新建模型能够很好地模拟复杂研究区域的水流状态,与商业软件的计算结果也比较接近。通过与原有该河段一维计算结果比较发现,项目区位置处水面高程降低了2.95 m,分析认为主要原因是河道地形变化所致,另一原因是新建模型能够提供更合理的计算结果。该研究案例表明基于Godunov格式的精细化二维水动力模型可成功用于复杂河道防洪评价,能够为同类型的防洪评价工作提供参考。

二维水动力模型的并行计算研究

建立了二维水动力并行模型;针对MPI不能实现进程迁移现状,自主开发了并行通讯平台,平台机群负载平衡采用基于蚁群算法的人工智能算法,并根据模型需要制定了相关通讯协议;对长江内江段进行数值模拟,结果表明当网格数一定时,存在一最优客户端数,当客户端数小于最优客户端数时,并行算法所需时间小于串行算法时间,并随着客户端数增加,所需时间也逐渐减少;反之,所需时间则逐渐增大。

基于二维水动力模型的溃坝洪水数值模拟研究

【目的】研究水库溃坝洪水影响。【方法】以辛庄水库为例,通过建立二维水动力模型,模拟了不同溃决方案下溃坝洪水演进过程,计算了下游高速铁路处淹没水深、流速、冲刷深度等,分析了溃坝洪水对下游高速铁路的安全运行影响。【结果】水库未溃决时,溢洪道最大下泄洪水能够正常通过铁路涵洞,对下游工程影响较小;水库大坝正面溃决的影响要比侧面溃决的影响大,下游部分铁路路基顶面过水,影响铁路正常运行;大坝溃决后最大流速是未溃决时的2.15~2.48倍,涵洞处最大冲刷深度是未溃决时的1.56倍。【结论】二维水动力模型可较好的模拟溃坝洪水演进过程和淹没范围,研究成果可为水库溃坝洪水灾害预防提供参考和数据支撑。

二维水动力模型在姚江大厍船闸通航影响分析中的应用

为分析引排水工程对船闸通航的影响,以大厍船闸为例,在"姚江西排"工程的背景下,利用MIKE 21软件构建了二维水动力模型,设计了11个引水工况和2个排水工况,计算了各工况下的水动力条件及河道冲淤情况。计算结果表明,各引水工况下,船闸引航道处水流纵向流速均在0.01~0.02m/s,横向流速均小于0.01m/s,且无冲淤发生;排水工况下,船闸引航道处水流纵向流速在0.12m/s以下,横向流速小于0.09m/s,在河道内有局部轻微冲淤;综合评价引排水工程对大厍船闸的通航无明显影响。研究成果可为类似船闸通航影响分析提供参考。

基于HEC-RAS和二维水动力模型的斜交桥梁壅水计算优化

文章以成都市某斜交跨河桥梁工程为背景,采用HEC-RAS模型与二维水动力模型分别模拟计算,通过对比工程2模型计算结果,指出所得结果的差异来自两者对地形处理方式的不同;通过HEC-RAS模型计算工程后桥梁壅水作用,表明桥墩的概化方式、桥墩在控制断面上的投影方式对模型计算结果影响较大。采用二维模型计算所得的工程前后水位差作为校准值,以此探究HEC-RAS模型采用3种投影方式的结果。根据计算的结果,选定综合投影方式作为该河道HEC-RAS模型最佳概化投影方式,研究成果对实际工程有一定的指导作用。

二维水动力模型在无资料河段水位流量关系分析中的应用

无论是工程设计还是水文监测,河道设计断面水位流量关系的拟定都十分重要。目前,主要通过低中高水流量监测,结合设计断面大断面测量成果进行拟定。对于一些工程,特别是海外工程,设计河段可能没有任何水文监测资料,同时难以调查到历史洪水,但工程前期方案设计时,需要尽可能准确地拟定出设计断面的水位流量关系。为此,尝试采用二维水动力学模型分析计算设计断面的水位流量关系,并与传统一维水动力模型计算成果进行了对比。结果表明,二维水动力模型对于水力特征较为复杂的河道更具适应性。

二维水动力模型在跨河桥梁防洪影响补偿中的应用

跨河桥梁建设将对河道防洪造成一定的不利影响。文章以204国道跨新沂河特大桥为例,采用二维水动力模型对桥梁建设前后及采取补偿措施后新沂河流场进行数值模拟,从补偿效果、补偿工程量等方面综合考虑,给出推荐方案。

基于二维水动力模型的水工建筑物设计方案

为保障水工建筑物的质量,降低水工建筑失事后的危害程度,提出基于二维水动力模型的水工建筑物设计方案。通过对水工建筑物初始设计,建立二维水动力数学模型,设计水工建筑物结构。通过仿真实验证明,基于二维水动力模型的水工建筑物设计方案较常规设计方案的建筑结构安全性提升29.5%,具有较强的安全性。

基于二维水动力模型的河道整治工程应用研究

本文简要的介绍了河道与提防现状以及存在的问题然后从抚河再改道工程、抚河再改道和疏浚工程同时施工、抚河再改道和三阳闸工程同时施工以及抚河再改道、疏浚和三阳闸工程同时施工四种情况出发对河道整治工程进行了效果分析,通过分析的结果显示河道整治工程能够有效的遏制河道与提防目前存在的问题。

基于二维水动力模型的斜交桥梁防洪影响研究

斜交桥梁由于上下游桥墩间相互干扰,阻水效应较正交情况下更加明显,对河道行洪的影响更为复杂。本文基于MIKE21软件建立昌景黄铁路跨金东河二维水动力学模型,研究大桥实施后桥墩对该河段行洪能力及河势的影响,为防洪评价提供依据。

二维水动力模型在多座桥梁行洪影响分析中的应用

河道内经常会存在先后建有数座桥梁的情况,每座桥梁壅水范围相互叠加影响,难以通过常规计算分析桥梁建设对河道行洪的影响。本文以连霍高速新墟互通新增匝道工程为例,采用二维水动力模型对桥梁建设前后河道流场进行数值模拟,从流速、水位、流场角度为工程建设前后对河道行洪影响分析提供理论依据和技术支持。计算方法可供类似工程借鉴。

基于二维水动力模型的大型水库水源地保护区划分

为了科学确定大型水库水源保护范围,以引汉济渭工程黄金峡水库为例,通过构建二维水动力模型,模拟水库成库后库区流场,并耦合二维对流扩散模型模拟库区污染物的迁移转化,计算主要污染物降解所需的距离。结果表明,污染物入库后,COD衰减至水源保护区相应水质标准限值所需距离约5 km,氨氮衰减距离需7 km。模拟结果可为确定大型水库水源保护范围提供依据。

基于二维水动力模型的取水口对航道水流条件影响分析

取水口工程在航道内进行取水作业时,必定会对航道水流条件造成一定的不利影响。本文以江苏远征化工有限公司东门河航道取水口工程为例,针对洪水期、平水期和枯水期三种工况,分别采用二维水动力模型进行了流场数值模拟。模拟结果在水流流速、流向等方面,均与实际较为相符,可作为航道主管部门审批类似工程的技术支撑。

二维水动力模型在渭河防洪评价中的应用

二维水动力模型可以模拟水体在自然和人工水系统中的演进,应用越来越广泛。通过对渭河岐山县岐星段进行实地查勘、大断面测量,利用无人机倾斜摄影系统进行数据采集,生成立体模型、DEM数字高程模型并绘制1∶500地形图。根据历史资料进行河势演变分析,利用曼宁公式、二维水动力数学模型进行洪水分析计算,并对计算结果分析比较。二维模型考虑了沿程的水位变化、能量传递、弯道的能量耗散,整治工程实施后,工程河段100 a一遇洪水二维水动力模型计算水位比实施前上升0.10~0.48 m。