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GIS支持下的黑河金盆水库溃坝洪水数值模拟

李洋  
【摘要】: 大坝溃决形成的洪水,流量大,传播速度快,其破坏性极大。近半个世纪以来,大坝的溃决时有发生,给人类生命和财产安全带来了巨大的损失,大坝的安全问题也备受关注,其相关研究也越发活跃。 溃坝洪水波的运动情况十分复杂,影响因素较多,早期多是通过物理模型来进行研究。随着计算技术和数值方法的不断进步,越来越多的研究者对溃坝问题采用了数值计算的方式来模拟,数值计算的优越性也得到了越来越多的体现。 本论文是在前人研究成果的基础上,针对土石坝溃坝的特点,建立了一套从入库洪水过程开始包括水库调度计算、溃坝过程模拟和下游蓄洪区溃坝洪水波传播计算的数学模型计算方法,更为切合实际地分析溃坝洪水波的演进规律。 本论文的主要研究内容及结论为: 1.在综述现有研究成果的基础上,采用现有的溃口形状演变的简化处理模式,针对溃坝洪水波的特点,建立一个包括考虑入库洪水过程、溃坝过程模拟和下游蓄洪区溃坝洪水波传播计算的数学模型,可以对库区调蓄作用、溃坝过程及下游洪泛区的洪水影响进行计算。 2.结合黑河金盆水库具体情况,利用所建立的模型,采用地理信息系统软件MapInfo,应用圣维南二维非恒定流理论对万年一遇溃坝洪水在蓄洪区的演进规律作了较深入的探讨,直观地给出了研究区域土地行政区划图及DEM地形图,给出了不同时刻的洪水淹没图、水深分布图。同时根据二维洪水演进计算机模拟分析结果,给出了城镇淹没状况、蓄洪区水量及洪水淹没面积与时间的关系曲线。 3.根据综合分析,绘制出整个西安行政区范围内洪灾风险图,使有关的规划者,决策者及当地的居民对金盆水库溃坝造成的灾害情况有所认识,能够及时地组织居民避险;同时,根据风险图,可适当控制淹没区的发展,把居民地及重要工矿用地建在风险小的地方,使黑河大坝一旦发生溃坝后,洪水淹没损失达到最小。 总之,为蓄洪区的土地合理利用和管理提供有力的依据。


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