平原河网地区不同频率设计暴雨下的洪水位计算方法

摘要

平原河网地区一般地势平坦、河道比降十分平缓、水流方向往复不定，又往往濒临海洋使得外泄洪水受潮汐影响，这一系列因素均造成平原河网地区洪水排泄困难，防洪压力较山丘地区大。另外，平原河网地区一般为我国经济发达地区，防洪任务较重，使得此类地区防洪措施的研究显得尤为重要。本文选取太湖流域为研究对象并重点了分析计算阳澄片骨干河道洪水水位。该区域内经济发达、城市群和人口密集、平原感潮河网典型，对该类型区域防洪研究具有代表性。 本文针对感潮平原河网区的地形、下垫面特点，将流域按10米等高线划分为山丘区和平原区；再根据下垫面产流方式的不同划分产流面为水面、水田、旱地及非耕地及城镇道路四种下垫面类型，然后采用传统的降雨径流水文学方法，结合地形和下垫面因子，分析各单元流域上的产、汇流：在河道洪水演算中采用基于Preissmann四点线性隐式差分格式的求解圣维南方程组的水力学方法。在前人工作成果的基础上，建立流域面上的产水模型和水量模型，并通过陆域宽度将两个模型进行数据连接，将相对封闭的全流域的比较完整的边界条件进行数值模拟，为最后定解数学模型提供适定条件。 流域防洪受暴雨、流域下垫面、工程建设与调度等多种工程因素与非工程因素影响。在十一项治太工程修建完成后，太湖流域防洪形势有了较大改变。本文以新形势下的各项防洪措施为基础，利用在全流域上建立的一维环网状河网水动力学模型对流域中的防洪控制工程进行数值模拟，计算研究区域内各设计频率下的洪水水位，并提出相应的防洪策略，为流域防洪提供科学的依据。

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文摘

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声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.1.1我国的洪涝灾害

1.1.2平原河网区洪涝特性

1.2国内外研究进展

1.2.1产、汇流计算

1.2.2河网水流计算

1.3主要研究内容

1.4论文技术路线

第二章研究区域概况

2.1太湖流域概况

2.1.1自然地理

2.1.2地质地貌

2.1.3气候特点

2.1.4流域水系

2.1.5湖泊、水库

2.1.6社会经济

2.1.7水资源

2.1.8水利工程

2.2太湖流域水利分区与圩区

2.2.1水利分区

2.2.2圩区

2.3太湖流域洪涝灾害与典型暴雨

2.3.1太湖流域洪涝灾害概况

2.3.2太湖流域洪涝灾害成因

2.3.3太湖流域典型洪水

第三章产汇流计算

3.1设计暴雨计算

3.1.1面雨量计算方法

3.1.2雨量频率参数估算方法

3.1.4设计暴雨过程分配方法

3.2产流分区

3.3产流计算模型

3.3.1山区产流计算

3.3.2水面产流计算

3.3.3水田产流计算

3.3.4城镇产流计算

3.3.5旱地及非耕地产流计算

3.3.6总产流量计算

3.4山区汇流计算

3.4.1坡面汇流

3.4.2地下汇流

3.4.3山区河道洪水演算

3.5水库调洪演算

第四章平原河网水流计算

4.1一维明渠非恒定流方程(组)

4.1.1圣维南方程组

4.1.2四点线性隐式差分格式

4.1.3圣维南差分方程组

4.1.4河道追赶方程

4.2节点方程组求解

4.2.1节点方程组建立

4.2.2节点方程组求解

4.3河网概化

4.3.1基本河道的概化

3.3.2湖泊概化

3.3.3流域面上调蓄作用的概化

4.4定解条件

4.4.1外边界条件

4.4.2内边界条件

4.4.3初始条件确定

第五章实例分析：阳澄片防洪水位计算

5.1设计暴雨计算

5.1.1雨量资料整理与分析

5.1.2设计面雨量频率参数估算

5.1.3设计面雨量时程分配

5.2产流及河网入流计算

5.2.1产流参数分析确定

5.2.2产汇流分区及产流计算

5.3河网洪水计算

5.3.1河网概化

5.3.1边界条件

5.3.2河网洪水位计算结果

5.4 结论

5.4.1计算结果分析

5.4.2防洪控制措施

第六章总结与展望

6.1总结

5.2展望

致谢

参考文献