一、二维洪水演进数学模型在滞洪区的应用

采用无结构不规则网格技术对滞洪区地形进行自动剖分,根据三维流体动力学方程建立了适合滞洪区计算的一、二维洪水模拟模型,将地形条件概括为地面型通道、河道通道、特殊型通道和连续堤或缺口堤4种通道对方程进行了离散,利用天津市大清河滞洪区的实测资料对模型进行验证,结果吻合较好,并模拟了百年一遇洪水在本滞洪区的演进情况.为防洪减灾和经济发展提供了可靠的依据.

一维河网嵌套二维洪水演进数学模型应用研究

建立了一维河网嵌套平面二维洪水演进数学模型,并以长江干流螺山-汉口河段和汉江支流东荆河水系作为应用对象,对该地区分蓄洪区调度方案进行模拟。对东荆河分洪民垸、杜家台分蓄洪区等实施分洪后汉江、长江干流洪水位变化和各分洪区进洪后洪水演进、淹没过程进行了初步模拟。结果表明,分洪对降低距分洪闸较近的分洪口门河道水位最为明显,对下游水位也有较明显的降低效果,但对上游水位影响较小,同时也表明模型构建合理、运用方便、稳定性好,符合实际物理过程,具备推广应用价值。

二维水流数学模型在船厂工程防洪影响评价中的应用

本文通过采用MIKE21模型软件建立二维水流数学模型对长江某船厂工程洪水的流势、流态变化,以及洪水对船厂工程的影响进行数值模拟研究。经模拟分析,汛期遇100 a一遇洪水时,工程局部最大壅水值为0.43 cm,壅水影响长度为105 m,流速最大增加值为0.06 m/s,工程前后河道水动力特性和流场的变化不大,水流流态及水流流速分布无明显变化,对防洪影响不大。结果表明,使用MIKE21模型软件建立二维水流数学模型方法分析合理,为建设项目对防洪影响的计算与分析提供了可靠的方法,为建设项目安全运行提供了保障。

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。

HEC-RAS二维恒定流与非恒定流模型在洪水淹没计算中的敏感性比较分析

以广州市派潭河的某河段数据为例,文章利用HEC-RAS建立了二维河道水动力模型,并对模型在恒定流与非恒定流工况下的洪水淹没计算结果进行了敏感性比较分析。结果表明,恒定流模拟的计算结果淹没程度更加严重,且随着重现期增加,恒定流与非恒定流模拟的计算结果淹没程度的差异逐渐变大。

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。

基于二维平面水流数学模型的平原河道上跨改建桥梁流场影响分析

模型基于全方位不可压缩与雷诺数均匀分布的纳维斯托克斯方程,并服从于非线性布西尼斯克方程假定和静水压强的假定,通过对皖北平原河流上跨桥梁的河道二维水流数学模型研究,分析了平原河流在上跨桥梁改建后的流场变化,对比流速、流向变化,分析认为工程实施后,河道流速较小,减轻了洪水期现状河道的岸坡及主河槽的冲刷,受桥墩阻水作用影响,桥墩局部流场发生细微变化,但对河道流场的影响程度和影响范围较小,在较短河段内便可消除,工程对整个河道的流场影响较小。

二维水流数学模型在桥梁工程防洪评价工作中的应用

数学模型是防洪评价工作中的一种重要技术方法,文章介绍了二维水流数学模型的计算原理、边界条件并将其应用在雄东片区A社区对外道路工程N9路跨新盖房分洪道特大桥防洪评价工作中,得出项目建设前、后工况下洪水演进的过程及水位、流速、流向及流势流态变化情况,分析项目建设对河道行洪的影响,为科学合理评价桥梁工程的行洪影响提供依据。

河道洪水演进的二维水流数学模型

提出了河道洪水演进二维水流数学模型的计算模拟方法．考虑了上、下游洪水边界的控制条件及糙率随河道流量变化的调整，并与采用不同尺度流、波分离方法得到的一维洪水波演进的理论解进行了比较，以永定河上游芦沟桥至金门闸河段为例，进行了计算验证，结果吻合良好．

一维-二维耦合的防洪保护区洪水演进数学模型

针对防洪保护区溃堤及漫堤洪水演进数值模拟面临复杂计算域、河道-防洪保护区洪水耦合作用等问题,建立了基于侧向联解的一维-二维耦合水动力学模型。通过构造并求解Riemann问题实现一维-二维模型耦合,有效克服了基于堰流公式的传统方法难以处理模型间动量交换的缺点,也避免了堰流公式中流量系数选取的不确定性;提出了时间步长自适应匹配方法,解决了一维模型和二维模型时间步长不一致问题。算例研究表明,该模型可有效模拟河道-防洪保护区耦合系统中漫堤洪水和具有任意溃口形状的溃堤洪水演进过程,具有较好的推广应用价值。

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。

一维—二维耦合的水库下游地区洪水演进数学模型及应用

针对水库下游地区河道洪水与漫堤洪水模拟需求,建立了一维—二维耦合的洪水演进数学模型。一维模型采用Pressimann格式离散求解,二维模型采用能够适应复杂几何形状和多种流态的Osher格式求解,一维—二维连接处采用堰流公式实现水流交互。应用该模型模拟白溪流域2015年"苏迪罗"台风实际洪水,可得到洪水在计算区域的演进过程和淹没情况。对比模拟结果与实际情况可知,该模型计算合理、准确,计算结果可为防汛部门防洪预案制定、防汛调度决策提供技术支撑。

基于一维、二维数值模拟的码头工程洪水影响研究

依托广州市某码头工程,采用大范围的一维河网数学模型与局部河道二维潮流数学模型相结合的方法,进行了洪水影响模拟和分析。结果表明,码头工程建设引起的水流流向及流速变化仅局限在工程位置附近,基本不会对工程所在河段的河势造成影响,对前航道的行洪能力影响也较小。

基于黎曼近似解的溃堤洪水一维-二维耦合数学模型

采用一维-二维耦合数学模型对溃堤洪水进行模拟,可以发挥两者优势,提高计算效率。将基于黎曼近似解Godunov格式的一维、二维水流数学模型通过堰流公式进行耦合,实现交界面的水力要素交互;一维、二维模型均采用中心形式的有限体积法求解,分别采用HLL格式和Roe格式计算界面通量,具有一致的空间同步性。通过经典算例验证了模型的可靠性和稳定性,应用耦合模型对1998年松花江干流胖头泡溃堤洪水进行了模拟计算,较好地模拟了溃堤洪水的演进过程与淹没范围,对200年一遇洪水的分洪效果进行了分析,为此区域的分洪利用及松花江中上游防洪调度提供参考依据。

澜沧江景洪水道Ⅴ级航道整治平面二维水流数学模型研究

在分析景洪水道基本特征的基础上,结合定床模型试验提出的Ⅴ级航道整治方案,采用平面二维水流数学模型进行了水面线和流场分析计算,研究了景洪水道Ⅴ级航道整治后通航条件的变化,结果表明在整治工程实施后该河段通航条件能基本满足Ⅴ级航道标准。

湖南澧水武圣宫滩航道改道平面二维水流数学模型研究

湖南澧水武圣宫滩位于淞虎航线53 km航道内,是湖南省水路运输体系的重要一环,为提高其通航标准以及航运价值,对该处航道进行改道处理。着重分析河段的演变趋势和碍航特性,提出澧水武圣宫滩航道的改道方案。通过数值模拟试验,研究航道改道工程实施后,河段通航条件的变化情况,分析不同来流条件下及最低通航水位时的参数变化趋势,以及开挖航道的稳定性。数值模拟试验结果表明:方案实施后澧水武圣宫滩左汊开挖区水流条件及航道稳定性满足需要,河段航道改道在技术上可行,为类似险滩的治理提供可靠的理论依据。

基于二维水动力学模型的洪水演进数值模拟

蓄滞洪区内的洪水具有明显的二维特性。现从二维洪水演进模型的基本原理、数值求解、实例分析、模型的验证等方面进行了论述。该模型由前人采用fortran自行开发的基础上进行修改和调试。模型结合显式有限差分法和有限体积法的优点，划分的网格在计算域复杂的几何形状处理方面有极大的灵活性。该模型可模拟洪水的淹没水深、淹没历时、洪水流速、洪水最大水深、洪水前锋到达时间等。模型中引入通道的概念，通道被划分为多种类型，不同类型通道的计算对应不同的程序代码。以贾口洼蓄滞洪区为例，开展蓄滞洪区淹没情况模拟计算。通过对1954年历史洪水的模拟，验证了该模型的可行性。有关成果为蓄滞洪区防洪减灾与应急管理提供技术支持，同时为相关领域的洪水风险分析和评价等提供借鉴。

基于无人机技术与数学模型的蓄滞洪区洪水演进分析

蓄滞洪区是防洪减灾体系中的重要组成部分,研究蓄滞洪区破口后洪水演进过程对灾害避险规划以及保障工程安全具有重要意义。基于无人机倾斜摄影技术快速获取研究区域密集点云数据并构建三维模型,利用高精度DEM数据构建二维水动力数学模型,对洪水影响区各处的洪水到达时间、水位变化过程、淹没深度、淹没面积进行比较分析。

基于二维水流数学模型的江心洲防洪影响评价

在赣江某江心洲保护利用工程中,为评价该工程对河道防洪安全的影响,采用二维水流数学模型对其兴建前后的河道水位、流速进行了计算和对比分析。结果表明,在河峰型洪水P=5%条件下,拟建工程附近水位变化幅度为-4~5cm;拟建工程对计算河段的整体流场影响不大,对江心洲岛上及左、右汊局部流场有一定的影响,流速变化幅度为-26.3~22.5cm/s。该江心洲保护利用工程对其所处河段行洪安全的不利影响较小。

蓄滞洪区二维洪水演进系统的建立

应用二维洪水演进数学模型的计算结果,通过运用VC++、数据库等的混合编程,建立了一套融地理信息系统、 查询、检索和办公自动化为一体的二维洪水演进系统,为防洪规划和调度服务。