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河道、滞洪区一二维洪水演进数学模型的研究与应用

范玉  
【摘要】: 我国是洪水灾害严重的国家,目前,我国的江河和城市防洪整体水平偏低。因此,在利用工程措施控制洪水的同时,加强洪泛区的综合管理,调动多种技术与非技术的科学管理手段,是建立和完善有中国特色的现代防洪减灾保障体系,减轻洪灾损失,降低洪水风险的重要举措。随着电子计算机和现代计算技术的发展,数值模拟和仿真技术已逐渐成为一种重要的研究手段。 本文由N-S方程开始,系统的推导一维、二维非恒定流方程,采用有限体积法对浅水环流方程进行离散。对滞洪区内的河道断面、铁路、公路、堤防等大量的实测资料进行搜集、整理、分析,利用无结构不规则网格技术,对地形进行自动划分,生成了适合河道洪水计算的一、二维河道型网格和滞洪区的二维地面型网格,然后建立河道、滞洪区耦合计算的一二维网格嵌套模型,并详细介绍了其工程应用方法。 本文从研究水流运动的根本机理出发,以洪水运动规律为基础,通过建立的天津市五洼滞洪区洪水演进数学模型,对天津市滞洪区五洼联用进行数值模拟,利用实测资料对河道和滞洪区进行了模型验证,并实施了百年一遇洪水方案的初步计算。 通过上面模型的模拟计算,得到洪水在滞洪区的淹没时间、范围、历时、淹没水深等重要的水情信息,确定五洼滞洪区的使用时机和相应的分洪量大小,同时也可以提供村庄、农田、道路、居民区等受淹数据,为天津市的洪水实时调度提供科学依据,这对于确定整体防洪措施,制定减灾方案都具有重要的实用意义。


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