基于一維水動力模型分析涉水建筑對河道行洪能力影響

由于我國的防洪措施不完善，人口密度相對較大，洪水發(fā)生時會造成嚴重的損失。如何合理的對河道進行設(shè)計，計算河道的洪水水位，預(yù)測洪水的演進路線和破壞力，對抗洪搶險有著重要意義。隨著數(shù)值模擬在水利工程中的應(yīng)用，對水力特性研究和洪水演進提供了較好的模擬數(shù)據(jù)。以公路橋到水利樞紐間的44km河道為研究對象，首先建立了淺水運動控制方程，并對該方程進行離散化。隨后采用mikellhd和hec-ras兩種差分格式對洪泛區(qū)河道行洪能力進行數(shù)值模擬，分析了兩種軟件計算水位情況。研究表明：由于兩種軟件的水力半徑不同，hec-ras軟件的計算水位較高。

以天津市海河干流為例,通過計算河道現(xiàn)狀行洪能力,對海河現(xiàn)狀行洪安全性進行評價,分析河道行洪能力變化對城市防洪排澇的影響,為確保天津市汛期防洪安全提供科學依據(jù)。

為了保障大凌河河道的防洪安全,文章開展大凌河河道行洪能力復(fù)核分析。根據(jù)河道特點和實際情況,采用一維mike11河流數(shù)學模型,選取控制斷面,確定水位、流量等邊界條件參數(shù),計算洪水位,并與現(xiàn)狀洪水位進行對比。結(jié)合堤防超高,各斷面警戒水位、警戒流量和保證水位、保證流量等方面,進行了行洪能力復(fù)核分析。通過摸清大凌河河道行洪能力,為洪水預(yù)警、防汛調(diào)度決策提供重要依據(jù)。

為了保障小凌河河道的防洪安全,開展小凌河河道行洪能力復(fù)核分析。根據(jù)河道特點和實際情況,將小凌河分為兩段,選取控制斷面,確定河道糙率、起點水位基本參數(shù),分別采用曼寧公式法與能量方程法,計算河道兩岸防洪工程實際可能下泄的最大安全泄量,復(fù)核分析各河段行洪能力及對應(yīng)的防洪標準。通過摸清小凌河河道行洪能力,可為洪水預(yù)警、防汛調(diào)度決策提供重要依據(jù)。

通過不同的計算方法,分析了沁河下游現(xiàn)狀河道行洪能力,并根據(jù)1950年以來的資料分析了沁河下游沖淤變化和平均淤積速率,對未來50年河道行洪能力變化進行了預(yù)測,為沁河下游河道防洪提供了科學依據(jù).

為了探討大橋建設(shè)對河道行洪的影響,文章以塘埠大橋工程為例,通過對橋梁工程建設(shè)的防洪評價進行計算,詳細分析了大橋建設(shè)對防洪產(chǎn)生的影響,并提出了工程影響防治與補救措施。結(jié)果表明:該大橋建設(shè)不會影響行洪安全,為其他類似工程提供了一定參考。

根據(jù)1995年國務(wù)院批復(fù)的南京市過江通道\"五橋一隧\"規(guī)劃,建設(shè)中的南京長江第四大橋北接線需在六合境內(nèi)的主要防洪通道——滁河建設(shè)滁河特大橋,為此首先對滁河流域和滁河特大橋處的水文地理與地質(zhì)特性進行了介紹,依據(jù)\"長江流域綜合利用規(guī)劃簡要報告\"和地方水利規(guī)劃結(jié)合流域防洪、水文特性,采用平面二維水流數(shù)學模型法等,對滁河特大橋建成后對流域與河道防洪能力的影響進行了分析計算,并通過大橋建設(shè)前后橋身的雍水和河道水流場的計算分析與對比,得出了滁河特大橋建成后對流域與滁河河道防洪能力影響較小的結(jié)論,與此同時闡述了滁河特大橋工程設(shè)計建設(shè)的的合理性,并對大橋建設(shè)過程中應(yīng)當采取的相應(yīng)防護工程措施提出了建議。

采用三維標準k-ε紊流數(shù)學模型,引入氣液兩相流體積率模型跟蹤自由水面,對建有高樁碼頭的河道流場進行數(shù)值模擬,并從流速分布和水位變化兩方面對數(shù)值模擬和物理模型試驗結(jié)果進行對比分析,驗證了數(shù)學模型的可靠性和合理性。分析結(jié)果表明:高樁碼頭樁群對過水斷面有\(zhòng)"束窄\"作用,樁群區(qū)外的流速急劇增大;水流進入樁群區(qū)一定距離后,存在一個速度的極小區(qū)域,在樁群影響遠區(qū),其流速沿程增大;當樁群長度一定時,樁群寬度越大,其阻水作用越大;當樁群寬度一定時,樁群長度越大,其阻水越明顯。

通過計算,復(fù)核在橋梁施工中,支架結(jié)構(gòu)的剛度、穩(wěn)定性及河道的行洪能力.

海潮對河口河道水位等影響范圍和影響強度關(guān)系到河口地區(qū)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展,這些問題又直接與河口治理規(guī)劃,河口地區(qū)防洪密切相關(guān),海潮對河口河道影響具有重要意義。以二維水動力有限元數(shù)學模型為手段,選取黃河河口萊州灣清水溝入海流路為研究對象,在入海河道上足夠多的典型位置處的水位和流速為對象,通過對沿程水位和流速的變化分析研究得到3000m3/s流量下海潮對河口的影響范圍在距離口門約5～10km的范圍內(nèi),計算分析結(jié)果與實測資料分析結(jié)果基本一致。

海潮對河口河道水位等影響范圍和影響強度關(guān)系到河口地區(qū)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展,這些問題又直接與河口治理規(guī)劃,河口地區(qū)防洪密切相關(guān),海潮對河口河道影響具有重要意義。以二維水動力有限元數(shù)學模型為手段,選取黃河河口萊州灣清水溝入海流路為研究對象,在入海河道上足夠多的典型位置處的水位和流速為對象,通過對沿程水位和流速的變化分析研究得到3000m^3/s流量下海潮對河口的影響范圍在距離口門約5～10km的范圍內(nèi),計算分析結(jié)果與實測資料分析結(jié)果基本一致。

平果右江左線特大橋為南昆鐵路橋梁工程南寧至百色段中跨越右江的一座鐵路大橋,位于平果縣城區(qū)以南1.7km,橫跨右江,并在河道內(nèi)布置2個橋墩,對河道行洪、排澇等存在影響.本文通過運用一維圣維南方程組分析計算各頻率洪水條件下擬建大橋工程對河流水面線的壅水影響.

根據(jù)感潮河網(wǎng)的水力特性,采用有限差分格式求解圣維南方程,建立了三洋港水動力數(shù)學模型,并利用2010年實測資料對模型進行驗證。根據(jù)施工截流的要求,利用水動力模型對龍口進行模擬計算,從而確定中泓截流方案所需要的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。據(jù)此制定截流方案,成功實現(xiàn)截流。本文對此加以介紹。

根據(jù)1995年國務(wù)院批復(fù)的南京市過江通道\"五橋一隧\"規(guī)劃,建設(shè)中的南京長江第四大橋北接線需在六合境內(nèi)的主要防洪通道——滁河,建設(shè)滁河特大橋。該文首先對滁河流域和滁河特大橋處的水文地理與地質(zhì)特性進行了介紹;依據(jù)《長江流域綜合利用規(guī)劃簡要報告》和地方水利規(guī)劃,結(jié)合流域防洪標準、水文特性,采用平面二維水流數(shù)學模型法,對滁河特大橋建成后其對流域與河道防洪能力的影響進行了分析計算;通過大橋建設(shè)后橋身的雍水和建設(shè)前后河道水流場的計算分析與對比,得出滁河特大橋建成后對流域與滁河河道防洪能力影響較小,且滁河特大橋工程設(shè)計滿足防洪要求的結(jié)論。最后,對大橋建設(shè)過程中應(yīng)當對河道及河堤采取的相應(yīng)防護工程措施提出了建議。

以長江與洞庭湖匯流段擬建某特大橋為例,采用數(shù)值模擬手段,分析了修建大橋?qū)R流段行洪的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明,特大橋修建對江湖匯流段行洪影響較小。

擬建連鹽高速公路跨入海水道大橋與河道正交。本文建立平面二維水流數(shù)學模型,計算分析近期和規(guī)劃兩級泄洪流量下,橋墩對入海水道行洪的影響。研究表明,擬建大橋?qū)θ牒Ｋ赖男泻橛绊戄^小。工程對河道局部地形有一定影響,但不會引起整體河勢的變化,橋墩附近須采取相應(yīng)適當?shù)墓こ檀胧┘右苑雷o。

為研究布置在河道中的樁群、連續(xù)墻對河道水流的影響,采用二維數(shù)值模擬的方法,以某城市河涌改造工程為例,對3種不同樁間距的樁群方案和連續(xù)墻方案在一定洪水情況下對河道水流的影響進行對比分析,連續(xù)墻方案或樁間墻方案在流態(tài)影響、壅水高度及運行管理等方面優(yōu)于樁群方案,可為類似工程中樁群的優(yōu)化方案提供借鑒。

為了對遼寧省土地利用變化引起的排澇模數(shù)影響進行更加準確的模擬研究,以渾河流域排澇區(qū)為研究對象,利用scs-mike11耦合模型分別對不同時期土地利用類型下的排澇模數(shù)進行模擬分析,并揭示了排澇模數(shù)隨土地利用變化的作用規(guī)律,然后通過設(shè)定不同地面硬化率、水旱比和水面率等參數(shù)分別對土地利用變化條件下的排澇措施進行模擬分析.研究成果可為土地利用變化條件下渾河流域制定排澇減災(zāi)技術(shù)措施并確定排澇模數(shù)提供決策依據(jù)和理論支持.

長江是我國第一大河,長江流域人口眾多、經(jīng)濟發(fā)達。本文運用mike21fm建立長江銅官山河段新洲碼頭工程的數(shù)學模型,分析工程興建對長江河道水位、流速及流場的影響,對比模型計算結(jié)果與水文實測資料,評價工程的興建對河道行洪能力的影響,計算成果令人滿意,其精度可以滿足預(yù)測要求。

利用水槽試驗和理論分析相結(jié)合,在定床方面,討論了丁壩挑角對壅水的影響;在動床方面,提出了補償流量的概念,并結(jié)合定床壅水公式,給出動床淹沒群壩壅水計算方法,計算結(jié)果與水槽實測資料相符。在此基礎(chǔ)之上,進一步討論了航道整治建筑物對河道行洪能力的影響。

為了促進農(nóng)田水利溝渠能夠得到暢通的排放,利用水動力模型分析了排放溝渠形態(tài)改造前后的流場變化,并通過調(diào)查探索整修先后農(nóng)田水利溝渠內(nèi)水流速度的快慢,證實了水動力模型在暢通農(nóng)田水利溝渠中的有效作用。

為了提高下墊面變化劇烈流域的洪水預(yù)報精度,在傳統(tǒng)流域水文模型的基礎(chǔ)上耦合水動力學模型,建立水文水動力耦合洪水預(yù)報模型。首先利用水文模型獲得某一斷面的流量過程作為水動力學模型的邊界條件;之后利用一維水動力學模型進行河道洪水演進計算,推求流域出口斷面的流量過程;最后以煙臺市外夾河流域為例進行驗證。結(jié)果表明,所建水文水動力耦合模型模擬的產(chǎn)流合格率較高,流量過程與實測值吻合,在一定程度上彌補了集總式水文模型不能考慮河道內(nèi)復(fù)雜水流運動的不足,因此對具有復(fù)雜水文、水力條件的流域的洪水預(yù)報具有重要的指導(dǎo)意義。