【摘要】：自遠(yuǎn)古時(shí)代我國(guó)就不斷遭受洪澇災(zāi)害,1949年以前的兩千多年中水災(zāi)發(fā)生的頻率位居各類(lèi)災(zāi)害之首。新中國(guó)成立后,中國(guó)推出了大規(guī)模的防洪工程建設(shè),并不斷提高防洪非工程措施的規(guī)劃強(qiáng)度,在主要江河防洪規(guī)劃中一般都安排有滯洪區(qū)或行洪道用以宣泄超標(biāo)準(zhǔn)洪水。近年來(lái),滯洪區(qū)不斷被開(kāi)發(fā)和利用,通過(guò)對(duì)滯洪區(qū)內(nèi)進(jìn)行數(shù)值模擬分析,確定一系列洪水行進(jìn)過(guò)程中的規(guī)律,可對(duì)滯洪區(qū)分洪調(diào)度方面做出指導(dǎo),將洪澇災(zāi)害降到最低。本文以二維非恒定流基本方程為理論基礎(chǔ)創(chuàng)建了小清河滯洪區(qū)的洪流演進(jìn)數(shù)學(xué)模型。模型建立中應(yīng)用有限體積法進(jìn)行方程離散,以無(wú)結(jié)構(gòu)不規(guī)則網(wǎng)格的處理方式進(jìn)行整個(gè)模型的網(wǎng)格布置,采用格林安普特公式計(jì)算模型的下滲率。對(duì)模型中的路堤、橋涵等按其實(shí)際高程輸入模型,小型橋涵及西部采沙坑進(jìn)行適當(dāng)?shù)母呕c合并。模型的入流地點(diǎn)在張坊村附近,出流地點(diǎn)選在東茨村附近。模型驗(yàn)證的洪水頻率為20年一遇和50年一遇,選取不同情況下的12個(gè)位置,分別以模型計(jì)算值與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證結(jié)果基本吻合。利用已建立的小清河滯洪區(qū)數(shù)學(xué)模型,分別模擬了涿州市堤壩現(xiàn)狀條件和規(guī)劃無(wú)安全區(qū)兩種條件下遇20年一遇和50年一遇來(lái)流時(shí)的洪水演進(jìn)過(guò)程,展現(xiàn)其不同時(shí)刻的洪水淹沒(méi)過(guò)程及矢量流場(chǎng),對(duì)整個(gè)來(lái)流歷時(shí)的洪水形勢(shì)進(jìn)行分析。同時(shí)統(tǒng)計(jì)了不同計(jì)算方案條件下對(duì)涿州市的淹沒(méi)情況。應(yīng)用本模型的計(jì)算模式對(duì)水量平衡進(jìn)行計(jì)算時(shí),會(huì)因計(jì)算模式本身存在的不足引起某些單元體出現(xiàn)水量不平衡的現(xiàn)象,即單元體內(nèi)出現(xiàn)負(fù)水深,產(chǎn)生虛假流動(dòng)。本文以單元水量出流修正法對(duì)計(jì)算模式進(jìn)行了改進(jìn),并詳細(xì)介紹了該方法的整個(gè)操作過(guò)程,最后以現(xiàn)狀條件下50年一遇來(lái)流為計(jì)算條件,分別對(duì)模式改進(jìn)前后來(lái)流體積與計(jì)算總體積之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果表明修正后的計(jì)算模式具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:China has been suffering from flood disaster since ancient times, and the frequency of flood occurred in more than 2000 years before 1949 ranked first among all kinds of disasters. After the founding of the people's Republic of China, large-scale flood control projects were introduced, and the planning intensity of non-engineering measures for flood control was continuously raised. In general, flood detention areas or running channels were arranged in the flood control planning of major rivers to discharge excess standard floods. In recent years, flood detention areas have been continuously developed and utilized. Through numerical simulation and analysis of flood detention areas, the rules of a series of flood moving process can be determined, which can guide flood diversion operation in flood detention areas and reduce the flood and waterlogging disasters to the minimum. Based on the basic equations of two-dimensional unsteady flow, a mathematical model of flood flow evolution in Xiaoqing River flood detention area is established in this paper. The finite volume method is used to discretize the equation and the unstructured irregular mesh is used to arrange the mesh of the whole model. The infiltration rate of the model is calculated by using the Greenamputt formula. The embankments, bridges and culverts in the model are appropriately generalized and merged according to their actual elevation input models, small bridges and culverts, and western mining sand pits. The entry location of the model is near Zhangfang village, and the outlet location is near Dongzi village. The flood frequency of model verification is once in 20 years and once in 50 years. Twelve locations under different conditions are compared and analyzed with the calculated values of the model and the design values respectively. The results are basically consistent with each other. Based on the established mathematical model of Xiaoqing River flood detention area, the flood evolution process in Zhuozhou City is simulated under the condition of current situation and planning without safety zone in 20 years and 50 years, respectively. The flood inundation process and vector flow field at different times are presented, and the flood situation of the whole inflow duration is analyzed. At the same time, the inundation situation of Zhuozhou city under different calculation schemes is analyzed. When the model is used to calculate the water balance, the water imbalance in some units will occur due to the deficiency of the calculation model itself, that is, the negative water depth in the unit and the false flow will occur. In this paper, the method of unit water discharge correction is used to improve the calculation model, and the whole operation process of the method is introduced in detail. The data between the incoming flow volume and the calculated total volume before and after the improved model are compared and verified, and the results show that the modified model has some practical application value.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TV873;TV122

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本文編號(hào)：2349603