溃坝水流数值模拟与灰关联度分析

摘要

水库大坝的安全是水工建筑物设计和管理的核心问题。溃坝水流的模拟和灾害评估，对防洪减灾以及保护人民生命财产安全等具有重要意义。本文以水力学，数理统计，灰关联度等理论为基础，构建了溃口水流数值模型，下游洪水演进数值模型以及溃坝灰关联度分析模型。主要研究内容与结论如下:
　　 (1)溃口水流数值模拟
　　 本文选取国际上通常采用的堰流公式，编写程序计算溃口流量过程线。溃口发展过程的机理十分复杂，因此对溃口形状及发展作了简化处理。建立了考虑上游来水，溢洪道泄洪等因素影响下的溃口水流数值模型。可用于库区调蓄作用下溃坝过程模拟。
　　 (2)洪水演进数值模拟
　　 根据河道洪水波的特点以及传播的规律，建立溃坝洪水演进二维数值模型，将溃口模型计算得到的坝址流量过程线作为边界条件代入计算中。模拟出溃坝洪水淹没情况，并分析下游河道的行洪能力。将模型应用于实际工程，分析卧虎山溃坝后下游玉符河的淹没情况。
　　 (3)溃坝灰关联度与防洪评价分析
　　 基于灰关联度理论，对溃坝的影响因素进行灰关联度分析，得到关联序列rB＞rH＞rhb，灰关联度分析结果与公式的描述基本一致，因此将灰色关联度理论运用于溃坝模型是可行的。入黄口段作为重点研究范围，对卧虎山下泄洪水与黄河洪水的遭遇概率进行分析，可量化黄河洪水对玉符河洪水的顶托作用。

目录

声明

Constents

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 溃口流量计算

1．2．2 溃坝水流理论研究

1．2．3 溃坝水流数值模拟

1．3 研究目标及主要内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 主要研究内容

1．4 研究方法与技术路线

第二章 溃坝计算理论与方法

2．1 经验公式计算

2．1．1 峰顶流量的计算

2．1．2 坝址处流量过程线的计算

2．2 数值模拟计算

2．2．1 溃口简化模型

2．2．2 溃口流量过程线计算

2．3 溃坝洪水演进二维数学模拟

2．3．1 基本控制方程

2．3．2 离散方法及有限差分原理

2．2．3 定解条件

第三章 卧虎山水库溃坝水流数值模拟

3．1 流域概况

3．1．1 自然地理概况

3．1．2 水文气象概况

3．2 经验公式计算结果

3．3 溃口流量过程模型

3．3．1 不考虑水库调度溃坝洪水过程线

3．3．2 考虑水库调度溃坝洪水过程线

3．4 溃坝洪水演进过程模型

3．4．1 模拟计算区域

3．4．2 网格剖分

3．4．3 边界条件及主要参数

3．4．4 计算结果及分析

第四章 溃坝灰关联度与防洪评价分析

4．1 灰关联度理论

4．2 溃坝影响因素的灰关联度分析

4．3 防洪评价计算

4．3．1 黄河洪水特性分析

4．3．2 玉符河洪水特性分析

4．3．3 遭遇概率计算

4．4 防洪综合评价

4．4．1 黄河洪水对玉符河洪水的顶托作用

4．4．2 玉符河洪水对黄河的影响分析

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢