收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

城市雨洪的水动力耦合模型研究

耿艳芬  
【摘要】:随着全球气温的变化,我国经济的迅速发展,城市化进程的加快,自然集水区的减少,近年来城市暴雨洪水的灾害日趋严重。城市高强度的降雨形成的降雨洪水不同于溃坝和河道排放能力不足引起的水灾害,其主要是由于排水管道系统不能及时排走城市地表雨水,造成部分地区淹没,严重的形成内洪,导致城市交通、供水、供电、供气、通讯等生命线工程瘫痪,给人民的生命财产带来损失。因而研究城市雨洪的非恒定过程可以为排水管道的设计和改造、防灾减灾决策、城市雨洪的预报及水资源利用等提供依据,具有重要的研究意义和实际应用价值。 论文在前人理论研究和科学实践的基础上,回顾了城市雨洪的研究现状和分析了其形成的原因以及城市化对城市雨洪的综合影响,阐述了本文的选题意义和主要工作内容。 首先,建立一维模型。该模型采用一维圣维南方程和Preissmann窄缝假设,既可以计算排水管网中的有压流动,又可以计算无压自由表面流。模型采用交错网格和半隐式格式求解,增加了离散模型的通用性和稳定性;采用递推关系将变量集中于连接汊点,减少了求解变量的数目,增加了求解计算的效率;对管段内流动计算进行了重新推导,使得其可以计算同一管段内的异向流。通过经典Stocker溃坝,有压无压过渡流管道,以及排水管网模拟等算例对模型进行了验证,然后将模型成功应用到川崎市(kawasaki)地下排水管网的模拟,验证和模拟的结果说明模型能够处理干滩和小水深,具有较好的数值稳定性、鲁棒性和较高的计算效率。 其次,建立地面径流水动力模型。该模型将二维水动力模型和一维河网模型耦合,二维模型应用有限体积法和有限差分法相结合的离散方法,采用非结构网格,因而对复杂的计算区域有较好的适应性,在城市雨洪模拟时可以根据各个区域的不同性质、地形等进行网格剖分,减小了概化带来的计算误差。一维模型和二维模型通过经验公式的方法建立耦合连接关系,通过对托赛河(Toce)流域城市淹没试验,一、二维连接降雨和洪水淹没等算例对模型进行了检验和验证,并应用模型模拟了概化的小集水域,研究了阻力、坡度、降雨强度以及对流项等对集流时间的影响。 第三,建立一、二维耦合的城市雨洪模型。该模型采用经验公式将地面径流模型和地下排水管网模型连接形成了完整的城市雨洪模型。连接后的模型既可以模拟地面河道和集水域之间的水流交换,也可以模拟地面径流和地下管流间的相互交换。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 时连勇;;小城镇分流制排水管网雨污混流现状及分析[J];科技资讯;2010年05期
2 陶德明;;基于ArcGIS的城市排水管网GIS设计[J];地理空间信息;2011年04期
3 陈艳,付仲良;三维排水管网组成要素的模型设计[J];地理空间信息;2005年02期
4 杨戈;肖雷;;市政排水管网维护和管理浅议[J];黑龙江科技信息;2010年16期
5 杨云龙,张计宏,陈启斌;排水管网常用管材技术经济比较[J];科技情报开发与经济;2004年01期
6 韩谷;;城市排水系统研究[J];中国西部科技;2006年04期
7 胡林;;WebGIS的发展现状和实现方法研究[J];福建电脑;2007年05期
8 李铁钰;;排水管网GIS系统数据质量控制研究[J];硅谷;2009年22期
9 王密森;吴利萍;林琳;;城市排水分流制形成之初探[J];科技信息;2009年30期
10 彭海琴;马晋;李娟;何国富;;浅析GIS技术在排水管网上的应用研究[J];科技经济市场;2010年12期
11 张震芳;信昆仑;郭姣;;浅谈地理信息系统与排水模型软件的结合使用[J];四川环境;2008年04期
12 冯学军;佘坤茹;;市政排水管网规划和优化设计的探讨[J];今日科苑;2009年12期
13 李春娜;叶正寅;王刚;;基于二维非结构网格的GMRES隐式算法[J];西北工业大学学报;2007年05期
14 赵庆贺;白俊强;许晓平;袁晓军;;二维非结构网格Euler方程高效解法[J];科学技术与工程;2008年01期
15 周涤宇;刘杰;;一种改进的求解输运方程的并行Sn扫描算法[J];计算机工程与科学;2008年04期
16 彭恒初;吴望一;;基函数法在黏性可压缩流动中的研究与应用[J];北京大学学报(自然科学版);2009年06期
17 朱大余;;浅析高层住宅给排水工程中的问题及预防措施[J];科协论坛(下半月);2010年04期
18 黄士力;徐健;汪德爟;陆东燕;;风暴潮变分同化模型[J];水动力学研究与进展A辑;2010年04期
19 朱军政;曹颖;;FVCOM模型在象山港三维潮流盐度计算中的应用[J];海洋环境科学;2010年06期
20 赵春霞;王凯;马海峰;魏延福;程舜;;二维水流数学模型在涉水工程中数值模拟研究[J];水科学与工程技术;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李英;邢柯;;浅谈城市雨洪控制利用[A];河南省土木建筑学会2009年学术年会论文集[C];2009年
2 张红勇;;浅谈提高市政排水管网效能[A];河南省土木建筑学会2009年学术大会论文集[C];2009年
3 胥卫平;李括;司训练;;城市雨洪资源利用及补偿机制未来研究方向探讨[A];第二届生态补偿机制建设与政策设计高级研讨会论文集[C];2008年
4 隆万容;;南方城市雨洪基础设施安全保障对策探析[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
5 许岩;宋运忠;;基于改进基因群体感应耦合模型的基因系综时钟同步[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
6 付峥;刘凯欣;;可应用于真正非结构网格的CE/SE方法[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
7 王瑞利;林忠;闫伟;温万治;;结构网格与非结构网格的联合使用技术[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
8 孙军荣;何胜祥;刘敏;;CCTV检测技术在排水管网项目中的应用[A];地理信息与物联网论坛暨江苏省测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
9 熊济时;吴崇健;徐志云;曾革委;;基于波方法的三维结构-声场耦合计算研究[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
10 郭正;刘君;瞿章华;;动网格技术在二维非结构网格中的实现[A];第十届全国计算流体力学会议论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 耿艳芬;城市雨洪的水动力耦合模型研究[D];大连理工大学;2006年
2 马立山;水信息技术在城市雨洪系统中的应用研究[D];天津大学;2011年
3 陈绍英;耦合哈密顿系统的同步研究[D];中国工程物理研究院;2004年
4 朱仲元;干旱半干旱地区天然植被蒸散发模型与植被需水量研究[D];内蒙古农业大学;2005年
5 原国红;季节冻土水分迁移的机理及数值模拟[D];吉林大学;2006年
6 王兰;超燃冲压发动机整机非结构网格并行数值模拟研究[D];中国空气动力研究与发展中心;2007年
7 杨树青;基于Visual-MODFLOW和SWAP耦合模型干旱区微咸水灌溉的水—土环境效应预测研究[D];内蒙古农业大学;2005年
8 占玉林;滨江流域水文模型研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
9 李杨;季节冻土水分迁移模型研究[D];吉林大学;2008年
10 姜振强;多分支水平井产能评价与参数优化研究[D];中国地质大学(北京);2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐翘;基于支持向量机的城市防洪标准和排涝标准的耦合研究[D];浙江大学;2006年
2 王靖;农田生态系统冠层光合与蒸散耦合模型研究[D];南京气象学院;2003年
3 张俐;基于GIS的水量水质耦合模型应用研究[D];武汉大学;2005年
4 高芬;白洋淀生态环境演变及预测[D];河北农业大学;2008年
5 梁冠民;水平井筒段长度优化设计[D];中国石油大学;2008年
6 李祥春;煤层瓦斯渗流过程中流固耦合问题研究[D];太原理工大学;2005年
7 李朗;江苏沿江开发带地下水开采三维渗流场一地面沉降耦合数值模拟[D];河海大学;2006年
8 石强;基于约束非线性规划的水平井射孔分布优化研究[D];中国石油大学;2009年
9 孙苗苗;油藏多孔介质中蒸汽流动与传热本构关系研究[D];大庆石油学院;2009年
10 常胜昆;基于商业软件的排水管网系统建模技术研究[D];北京工业大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 宋玉宁 单占义 记者 刘军;高邑投资1250万元编织城区排水管网[N];河北经济日报;2006年
2 本报记者 肖意通讯员 邬益华 李强;排水管网清源社区宣传启动[N];深圳特区报;2008年
3 张兴衍;市区河流五年内除“污根”[N];深圳商报;2006年
4 本报记者 浦美玲;昆明斥资50亿拦截城市污水[N];云南日报;2010年
5 记者 夏静 通讯员 张晶;武汉谋变 告别逢暴雨必涝[N];光明日报;2011年
6 记者 王磊;弋江区再投巨资改造第二批老旧小区[N];芜湖日报;2010年
7 本报记者 栗溶 夏合琴 实习记者 苏布达;青城从此不再内涝[N];呼和浩特日报(汉);2011年
8 记者 王文安;假如洪水来袭晋中城区能否挺住?[N];晋中日报;2011年
9 记者 张燕 周芳;问诊城市“内急”[N];第一财经日报;2011年
10 通讯员 臧志明;松江城区排水系统来个“兜底翻”[N];东方城乡报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978