《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》,將公共安全作為科學(xué)研究的重要領(lǐng)域,重視對公共突發(fā)事件的預(yù)警及處理。大壩由于設(shè)計或施工不當(dāng)造成隱患,隱患發(fā)展到一定程度存在潰壩的風(fēng)險。此外像超標(biāo)準(zhǔn)洪水、地震、戰(zhàn)爭、恐怖襲擊等不可抗力因素以及人為破壞也可能導(dǎo)致大壩潰決。潰壩一旦發(fā)生,將對下游人民安全及保護(hù)區(qū)域的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑等造成巨大的威脅。因此,潰壩洪水演進(jìn)過程模擬分析,對發(fā)揮防洪減災(zāi)工作具有重要意義。本文在闡述潰壩模擬關(guān)鍵問題和基本方法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹了二維洪水演進(jìn)時潰口擬定、潰口最大流量、潰口流量過程、率定驗證、邊界條件等方面的處理方法,并將該方法運(yùn)用到石泉大壩洪水演進(jìn)實例分析中。潰口流量過程作為潰壩洪水演進(jìn)模型計算的重要邊界條件之一,受潰口形狀、洪水頻率、河道底坡、河谷形狀、潰口上下游相對水位關(guān)系等多因素的影響。本文在總結(jié)典型潰壩流量計算公式的同時,采用MIKE21FM算例模型對潰口流量過程進(jìn)行模擬,模擬結(jié)果與經(jīng)驗公式進(jìn)行對比,表明按堰流公式計算潰口流量過程時,結(jié)果相對安全可靠。洪水演進(jìn)過程受沿途地勢和建筑物的影響,不同地區(qū)洪水演進(jìn)過程具有一定特殊性。論文將潰壩洪水分析方法、洪水演進(jìn)數(shù)值模擬技術(shù)運(yùn)用到石泉大壩潰壩分析中,針對石泉大壩現(xiàn)狀,擬定潰口位置、形狀、潰決時機(jī)和底部高程,以確定潰壩工況。運(yùn)用GIS(Arcgis和GPS)技術(shù)對庫區(qū)河道進(jìn)行概化,利用DEM圖確定模擬區(qū)域高程;同時,用實測地形控制點(diǎn)對其進(jìn)行修正,創(chuàng)建MIKE21二維地形模型。利用SMS工具對模擬區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分,檢驗網(wǎng)格稀疏對洪水演進(jìn)過程影響的無關(guān)性。分析不同設(shè)計水平年下,潰壩下泄流量、潰壩洪水水位、淹沒范圍、洪水流速分布、洪水流速矢量分布、洪水水深等結(jié)果。論文重視對山區(qū)特性彎道部位、河流頂沖部位及潰口下游重點(diǎn)縣城等地區(qū)的洪水演進(jìn)特性的分析。結(jié)果表明,山區(qū)河道彎曲下切和束窄對洪水演進(jìn)過程存在顯著影響。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TV122.4;P208
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 背景與意義
    1.2 國內(nèi)外潰壩研究現(xiàn)狀
        1.2.1 混凝土壩潰口破壞形式研究進(jìn)展
        1.2.2 潰壩潰決流量研究現(xiàn)狀
        1.2.3 潰壩洪水演進(jìn)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 混凝土壩潰決流量研究
    2.1 潰壩最大流量
        2.1.1 潰壩流態(tài)
        2.1.2 瞬時潰壩最大流量
    2.2 潰壩流量過程概化
    2.3 潰壩模型率定驗證方法
    2.4 潰壩算例分析
        2.4.1 MIKE21 FM潰壩模擬
        2.4.2 典型方程計算
        2.4.3 本節(jié)小結(jié)
3 洪水演進(jìn)二維數(shù)學(xué)模型構(gòu)建
    3.1 基本原理
    3.2 初始條件
4 石泉大壩潰壩模擬研究
    4.1 工程概況
        4.1.1 洪水過程線
        4.1.2 樞紐調(diào)度及泄水建筑物泄流
        4.1.3 區(qū)間洪水
    4.2 數(shù)學(xué)模型參數(shù)
        4.2.1 計算范圍和條件
        4.2.2 計算河段網(wǎng)格生成
        4.2.3 動邊界處理
        4.2.4 參系數(shù)取值
    4.3 潰壩計算工況
    4.4 基于GIS地形處理
        4.4.1 地形圖矢量化
        4.4.2 格式轉(zhuǎn)化與數(shù)據(jù)拼接
        4.4.3 矢量數(shù)據(jù)處理
    4.5 石泉至喜河段率定驗證
5 石泉大壩潰壩洪水演進(jìn)計算結(jié)果及分析
    5.1 潰壩下泄流量過程
        5.1.1 不同工況下泄流量過程
        5.1.2 本節(jié)小結(jié)
    5.2 潰壩洪水水位分布
        5.2.1 不同工況下洪水水位分布
        5.2.2 本節(jié)小結(jié)
    5.3 潰壩洪水流速分布
        5.3.1 不同工況下洪水流速分布
        5.3.2 本節(jié)小結(jié)
    5.4 潰壩洪水流速矢量分布
        5.4.1 不同工況下流速矢量分布
        5.4.2 本節(jié)小結(jié)
    5.5 特征斷面水深分布
6 結(jié)論與展望
    6.1 論文的主要結(jié)論
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
在校學(xué)習(xí)期間所發(fā)表的論文、專利、獲獎情況

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2828644