本文關(guān)鍵詞：大沽夾河流域水文水動力耦合模型研究及應(yīng)用

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【摘要】：丘陵、平原混合地區(qū)流域下墊面變化劇烈、產(chǎn)匯流條件復(fù)雜,河道內(nèi)水流運(yùn)動不僅受上游來水的作用,而且還受下游回水頂托、其它支干流流量等因素的影響,傳統(tǒng)的流域水文模型中河網(wǎng)匯流部分無法描述這些影響因素而導(dǎo)致流域出口斷面的洪水預(yù)報精度降低。針對這一問題,本文以煙臺大沽夾河流域為研究對象,首先在水文學(xué)方法中加入河道水流運(yùn)動物理機(jī)制的描述,建立適合于丘陵、平原混合地區(qū)的水文學(xué)模型和水力學(xué)模型,以求盡可能地反映流域匯流真實情況；其次借助計算機(jī)等工具求解圣維南方程組,得到河道內(nèi)不同斷面的流量和水位,以補(bǔ)充傳統(tǒng)洪水預(yù)報無法得到的信息,提高預(yù)報精度；最后,將模型應(yīng)用于研究大沽夾河的洪水預(yù)報和分析流域控制斷面的過流能力。本文主要的研究內(nèi)容和成果包括：(1)針對傳統(tǒng)的流域水文模型無法描述各種因素如何影響河道復(fù)雜水流運(yùn)動規(guī)律這一問題,首先分析了研究區(qū)域的氣候和下墊面特點,選擇了適合北方干旱半干旱地區(qū)的大伙房模型作為流域水文模型；然后詳細(xì)研究了有限差分法的Preissmann四點偏心隱格式的一維水動力學(xué)模型的原理和構(gòu)建方法,并著重分析了一維水動力學(xué)模型構(gòu)建過程中所涉及到的特殊模型參數(shù)和河網(wǎng)內(nèi)外邊界條件等處理方法；最后研究了水文水動力模型耦合的方法及其計算機(jī)實現(xiàn)。所建立的水文與水動力學(xué)耦合模型將作為河道洪水預(yù)報和控制斷面過流能力分析的技術(shù)手段。(2)為了驗證研究的水文水動力學(xué)耦合模型的優(yōu)勢及其計算的可靠性,分別利用MIKE11HD模型代替一維水動力學(xué)模型(Preissmann四點差分隱格式)和純水文學(xué)方法—大伙房模型,進(jìn)行了流域出口斷面的洪水模擬。研究結(jié)果表明：兩種水動力學(xué)模型計算結(jié)果誤差很小,水文水動力學(xué)耦合模型計算穩(wěn)定可靠；所研究建立的水文水動力學(xué)耦合模型的模擬結(jié)果優(yōu)于純水文學(xué)方法——大伙房模型,尤其是洪峰流量、峰現(xiàn)時間模擬結(jié)果更佳,該模型能較好地反映流域產(chǎn)匯流特性和水流運(yùn)動。本文所建立的耦合模型可作用丘陵、平原混合地區(qū)的洪水預(yù)報工具。(3)針對門樓水庫至內(nèi)外夾河匯合段經(jīng)常出現(xiàn)沒達(dá)到安全流量卻出現(xiàn)河道漫灘這一問題。首先,研究分析了出現(xiàn)這一現(xiàn)象可能的主要影響因素；其次,以上述水文水動力學(xué)模型為基礎(chǔ),建立了整個大沽夾河流域的耦合模型；最后,設(shè)計了多種模擬方案,分析了不同外夾河流量和入海口潮位變化條件下對清洋河(內(nèi)夾河)的過流能力的影響,為門樓水庫實時調(diào)度決策提供技術(shù)支撐。研究結(jié)果表明：當(dāng)水庫泄流量大于外夾河入流量時,對南關(guān)大橋控制斷面過流能力影響最大的是門樓水庫泄流量；當(dāng)水庫泄流量小于外夾河入流量時,對南關(guān)大橋控制斷面過流能力影響最大的是外夾河入流量；潮汐頂托對南關(guān)大橋控制斷面過流能力基本無影響。門樓水庫的最大泄流量需控制在1200 m3/s,一旦外夾河發(fā)生洪水,必須降低水庫泄量以保證清洋河河道防洪安全。最后,總結(jié)本文主要研究內(nèi)容和研究成果,分析有待進(jìn)一步完善的問題并進(jìn)行討論。
【關(guān)鍵詞】：水文模型 一維水動力學(xué)模型 耦合模型 過流能力
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV131.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 流域水文模型的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 河道洪水演算的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 存在問題及發(fā)展趨勢15-16
• 1.4 本文研究內(nèi)容及技術(shù)路線16-18
• 1.4.1 論文主要內(nèi)容16-17
• 1.4.2 本文研究的技術(shù)路線17-18
• 2 工程背景18-25
• 2.1 研究區(qū)域概況18-22
• 2.2 研究區(qū)域洪水預(yù)報存在問題分析22-23
• 2.3 模型與方法的選擇23-24
• 2.4 本章小節(jié)24-25
• 3 水文水動力耦合模型研究25-39
• 3.1 引言25
• 3.2 水文模型25-26
• 3.3 一維非恒定水動力學(xué)模型26-34
• 3.3.1 差分方程的建立及求解26-29
• 3.3.2 河網(wǎng)計算29-32
• 3.3.3 水力學(xué)參數(shù)處理32-34
• 3.3.4 模型參數(shù)條件分析34
• 3.4 MIKE11水動力模塊34-35
• 3.5 耦合模型的建立35-37
• 3.5.1 耦合的目的35-36
• 3.5.2 耦合模型的建立36-37
• 3.5.3 計算機(jī)實現(xiàn)37
• 3.6 本章小結(jié)37-39
• 4 福山水文站上游區(qū)域水文水動力耦合模型的應(yīng)用39-55
• 4.1 引言39
• 4.2 水文模型建立39-41
• 4.3 水文水動力耦合模型建立41-42
• 4.4 MIKE11 HD模型建立42-45
• 4.5 結(jié)果分析45-54
• 4.5.1 耦合模型模擬結(jié)果分析45-48
• 4.5.2 與MIKE11模型計算結(jié)果對比分析48-49
• 4.5.3 與大伙房流域模型計算結(jié)果對比分析49-52
• 4.5.4 1990年以后洪水模擬52-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 5 控制斷面洪水過流能力分析研究——以南關(guān)大橋為例55-69
• 5.1 引言55-56
• 5.2 模型建立56-57
• 5.3 模擬方案設(shè)置57-58
• 5.4 南關(guān)大橋過流能力分析58-68
• 5.4.1 模擬結(jié)果58-65
• 5.4.2 影響分析65-67
• 5.4.3 結(jié)論67-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 6 結(jié)論和展望69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況76-77
• 致謝77-78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉曾美;覃光華;陳子q，

本文編號：1096619