《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》,將公共安全作為科學研究的重要領域,重視對公共突發(fā)事件的預警及處理。大壩由于設計或施工不當造成隱患,隱患發(fā)展到一定程度存在潰壩的風險。此外像超標準洪水、地震、戰(zhàn)爭、恐怖襲擊等不可抗力因素以及人為破壞也可能導致大壩潰決。潰壩一旦發(fā)生,將對下游人民安全及保護區(qū)域的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑等造成巨大的威脅。因此,潰壩洪水演進過程模擬分析,對發(fā)揮防洪減災工作具有重要意義。本文在闡述潰壩模擬關鍵問題和基本方法的基礎上,重點介紹了二維洪水演進時潰口擬定、潰口最大流量、潰口流量過程、率定驗證、邊界條件等方面的處理方法,并將該方法運用到石泉大壩洪水演進實例分析中。潰口流量過程作為潰壩洪水演進模型計算的重要邊界條件之一,受潰口形狀、洪水頻率、河道底坡、河谷形狀、潰口上下游相對水位關系等多因素的影響。本文在總結典型潰壩流量計算公式的同時,采用MIKE21FM算例模型對潰口流量過程進行模擬,模擬結果與經(jīng)驗公式進行對比,表明按堰流公式計算潰口流量過程時,結果相對安全可靠。洪水演進過程受沿途地勢和建筑物的影響,不同地區(qū)洪水演進過程具有一定特殊性。論文將潰壩洪水分析方法、洪水演進數(shù)值模擬技術運用到石泉大壩潰壩分析中,針對石泉大壩現(xiàn)狀,擬定潰口位置、形狀、潰決時機和底部高程,以確定潰壩工況。運用GIS(Arcgis和GPS)技術對庫區(qū)河道進行概化,利用DEM圖確定模擬區(qū)域高程;同時,用實測地形控制點對其進行修正,創(chuàng)建MIKE21二維地形模型。利用SMS工具對模擬區(qū)域進行網(wǎng)格劃分,檢驗網(wǎng)格稀疏對洪水演進過程影響的無關性。分析不同設計水平年下,潰壩下泄流量、潰壩洪水水位、淹沒范圍、洪水流速分布、洪水流速矢量分布、洪水水深等結果。論文重視對山區(qū)特性彎道部位、河流頂沖部位及潰口下游重點縣城等地區(qū)的洪水演進特性的分析。結果表明,山區(qū)河道彎曲下切和束窄對洪水演進過程存在顯著影響。
【學位單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TV122.4;P208
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 背景與意義
    1.2 國內(nèi)外潰壩研究現(xiàn)狀
        1.2.1 混凝土壩潰口破壞形式研究進展
        1.2.2 潰壩潰決流量研究現(xiàn)狀
        1.2.3 潰壩洪水演進研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容及技術路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術路線
2 混凝土壩潰決流量研究
    2.1 潰壩最大流量
        2.1.1 潰壩流態(tài)
        2.1.2 瞬時潰壩最大流量
    2.2 潰壩流量過程概化
    2.3 潰壩模型率定驗證方法
    2.4 潰壩算例分析
        2.4.1 MIKE21 FM潰壩模擬
        2.4.2 典型方程計算
        2.4.3 本節(jié)小結
3 洪水演進二維數(shù)學模型構建
    3.1 基本原理
    3.2 初始條件
4 石泉大壩潰壩模擬研究
    4.1 工程概況
        4.1.1 洪水過程線
        4.1.2 樞紐調(diào)度及泄水建筑物泄流
        4.1.3 區(qū)間洪水
    4.2 數(shù)學模型參數(shù)
        4.2.1 計算范圍和條件
        4.2.2 計算河段網(wǎng)格生成
        4.2.3 動邊界處理
        4.2.4 參系數(shù)取值
    4.3 潰壩計算工況
    4.4 基于GIS地形處理
        4.4.1 地形圖矢量化
        4.4.2 格式轉(zhuǎn)化與數(shù)據(jù)拼接
        4.4.3 矢量數(shù)據(jù)處理
    4.5 石泉至喜河段率定驗證
5 石泉大壩潰壩洪水演進計算結果及分析
    5.1 潰壩下泄流量過程
        5.1.1 不同工況下泄流量過程
        5.1.2 本節(jié)小結
    5.2 潰壩洪水水位分布
        5.2.1 不同工況下洪水水位分布
        5.2.2 本節(jié)小結
    5.3 潰壩洪水流速分布
        5.3.1 不同工況下洪水流速分布
        5.3.2 本節(jié)小結
    5.4 潰壩洪水流速矢量分布
        5.4.1 不同工況下流速矢量分布
        5.4.2 本節(jié)小結
    5.5 特征斷面水深分布
6 結論與展望
    6.1 論文的主要結論
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻
在校學習期間所發(fā)表的論文、專利、獲獎情況

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陳淑婧;王秋生;于沭;王洪洋;;土石壩漫頂潰決模型的分析比較[J];河海大學學報(自然科學版);2016年05期

2 于志明;王駟鷂;;我國氣象災害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的影響[J];農(nóng)業(yè)經(jīng)濟;2015年06期

3 徐富剛;楊興國;周家文;;堰塞壩漫頂破壞潰口演變機制試驗研究[J];重慶交通大學學報(自然科學版);2015年06期

4 廖威林;周小文;何勇彬;;城市地區(qū)水庫潰壩洪水演進模擬[J];長江科學院院報;2014年10期

5 馮民權;楊志;;不同頻率洪水遭遇下潰壩洪水演進的二維模擬[J];西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版);2014年06期

6 程文龍;史英標;吳修廣;;基于AUSM~+-UP格式的有限體積模型及其在錢塘江河口的應用[J];水力發(fā)電學報;2013年03期

7 方崇惠;段亞輝;方朝陽;方波青;;定量計算混凝土拱壩潰口范圍可靠度方法研究與應用[J];水利學報;2013年03期

8 安晨歌;傅旭東;馬宏博;;幾種潰壩模型在潰決洪水模擬中的適用性比較[J];水利學報;2012年S2期

9 張成林;;大壩瞬時全潰最大流量計算公式對比分析[J];人民黃河;2012年11期

10 李全明;李玲;王云海;李鋼;;尾礦庫潰壩淹沒范圍的定量計算方法研究[J];中國安全科學學報;2011年11期

相關博士學位論文 前1條

1 王立輝;潰壩水流數(shù)值模擬與潰壩風險分析研究[D];南京水利科學研究院;2006年

相關碩士學位論文 前1條

1 王領元;應用MIKE對河流一、二維的數(shù)值模擬[D];大連理工大學;2007年

本文編號：2828644