基于GIS技术的溃坝洪水演进分析

摘要

《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，将公共安全作为科学研究的重要领域，重视对公共突发事件的预警及处理。大坝由于设计或施工不当造成隐患，隐患发展到一定程度存在溃坝的风险。此外像超标准洪水、地震、战争、恐怖袭击等不可抗力因素以及人为破坏也可能导致大坝溃决。溃坝一旦发生，将对下游人民安全及保护区域的农业、工业、建筑等造成巨大的威胁。因此，溃坝洪水演进过程模拟分析，对发挥防洪减灾工作具有重要意义。本文在阐述溃坝模拟关键问题和基本方法的基础上，重点介绍了二维洪水演进时溃口拟定、溃口最大流量、溃口流量过程、率定验证、边界条件等方面的处理方法，并将该方法运用到石泉大坝洪水演进实例分析中。
　　溃口流量过程作为溃坝洪水演进模型计算的重要边界条件之一，受溃口形状、洪水频率、河道底坡、河谷形状、溃口上下游相对水位关系等多因素的影响。本文在总结典型溃坝流量计算公式的同时，采用MIKE21FM算例模型对溃口流量过程进行模拟，模拟结果与经验公式进行对比，表明按堰流公式计算溃口流量过程时，结果相对安全可靠。
　　洪水演进过程受沿途地势和建筑物的影响，不同地区洪水演进过程具有一定特殊性。论文将溃坝洪水分析方法、洪水演进数值模拟技术运用到石泉大坝溃坝分析中，针对石泉大坝现状，拟定溃口位置、形状、溃决时机和底部高程，以确定溃坝工况。运用GIS（Arcgis和GPS）技术对库区河道进行概化，利用DEM图确定模拟区域高程；同时，用实测地形控制点对其进行修正，创建MIKE21二维地形模型。利用SMS工具对模拟区域进行网格划分，检验网格稀疏对洪水演进过程影响的无关性。分析不同设计水平年下，溃坝下泄流量、溃坝洪水水位、淹没范围、洪水流速分布、洪水流速矢量分布、洪水水深等结果。论文重视对山区特性弯道部位、河流顶冲部位及溃口下游重点县城等地区的洪水演进特性的分析。结果表明，山区河道弯曲下切和束窄对洪水演进过程存在显著影响。

目录

1绪论

1.1背景与意义

1.2国内外溃坝研究现状

1.3研究内容及技术路线

2混凝土坝溃决流量研究

2.1溃坝最大流量

2.2溃坝流量过程概化

2.3溃坝模型率定验证方法

2.4溃坝算例分析

3洪水演进二维数学模型构建

3.1 基本原理

3.2 初始条件

4.1工程概况

4.2数学模型参数

4.3溃坝计算工况

4.4基于GIS地形处理

4.5石泉至喜河段率定验证

5.1溃坝下泄流量过程

5.2溃坝洪水水位分布

5.3溃坝洪水流速分布

5.4溃坝洪水流速矢量分布

5.5特征断面水深分布

6结论与展望

6.1论文的主要结论

6.2研究展望

致谢

参考文献

在校学习期间所发表的论文、专利、获奖情况