【摘要】：流凌是特定的水文、氣象、地形和水力等條件作用下發(fā)生的一種自然現(xiàn)象,流凌演進會對冰凌洪水、水工建筑、航電輸運、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響。松花江流域地處高緯度地區(qū),河流橫斷面形態(tài)變化較大,導(dǎo)致凌汛現(xiàn)象更加嚴峻和難以預(yù)測。本文以黑龍江省水利科技項目“松花江干流治理工程流凌演進機理及堤防防護技術(shù)研究項目”為依托,面向松花江干流“湯原縣-佳木斯市”典型江段的流凌演進問題,基于原型實驗、MIKE21水動力模塊和粒子追蹤模塊、原型觀測等研究方法,設(shè)計流凌演進原型實驗,開展實驗研究,利用實驗數(shù)據(jù)對數(shù)值模型進行率定,開展實驗江段多工況的流凌演進數(shù)值模擬,設(shè)計開江原型觀測實驗,利用觀測數(shù)據(jù)對數(shù)值模擬得出的結(jié)果進行驗證。具體研究內(nèi)容如下:(1)考慮到實驗室物模實驗的比尺效應(yīng),提出流凌演進原型實驗研究方法。開展多種工況的流凌演進實驗和流凌撞擊實驗,實測實時風速、流場要素、流凌運動軌跡以及流凌與堤防相互作用等數(shù)據(jù),分析得到實驗江段流凌演進規(guī)律,為數(shù)值模擬提供邊界條件和率定數(shù)據(jù)。(2)基于流凌演進原型實驗數(shù)據(jù),采用MIKE21水動力模塊和粒子追蹤模塊,開展流凌演進數(shù)值模擬研究。以實測數(shù)據(jù)對糙率和粒子擴散系數(shù)進行率定,建立實驗江段單冰塊運動數(shù)值模型,分析不同風速和水位對流凌運動的影響;建立實驗江段群冰塊運動數(shù)值模型,開展不同工況的來冰模擬,得到上游來冰量對實驗江段流凌的運動規(guī)律、分布和堆積的影響,給出堤防建設(shè)意見。(3)為了驗證結(jié)論的準確性,在春季開江期間進行原型觀測實驗研究,記錄實驗江段流凌運動的過程,實測開江后流凌堆積的點位,觀測流凌破壞的特征。通過對觀測數(shù)據(jù)和資料統(tǒng)計整理,得到開江觀測實驗結(jié)論,并與模擬結(jié)論對比分析,驗證數(shù)值計算結(jié)果的可靠性和準確性。
【圖文】：

毀冰排的措施，才確保整座橋的安全[19]。1964 年位于密云水庫引水涵洞進口的進水塔，受流凌擠壓折裂傾斜，被迫重建[20]。1982 年黃河龍口至河曲河段出現(xiàn)巨大冰塞體，體積達 6868 萬 m3，厚度 1.1 m，下部冰花厚度達 9.3 m，間接經(jīng)濟損失多達 1 億元以上[21]1985 年，引灤入津工程泵站被流凌嚴重破壞，導(dǎo)致前池翼墻墻體開裂，爾王莊水庫防波墻被冰蓋推倒 100 m，推裂 500 m，受危部位達 1000 m，損失達 10 萬元[22]。1999 年月中旬，泥河水庫受流冰推力和凍脹作用，導(dǎo)致整個冰層向壩體驟然前移 1.5 m，冰排撞向壩頂，形成高達 3 m 的冰壩[23]。2001 年黃河寧蒙河段提前 1 個月封河，導(dǎo)致烏海段水流不暢，流冰阻塞河道，水位壅高，烏蘭木頭河段堤防出現(xiàn)決口，水勢迅猛[24]。201年據(jù)人民網(wǎng)報道：對于我國重大型工程南水北調(diào)中線，冬季渠道受到冰凍危害，國務(wù)院南水北調(diào)辦建管司司長李鵬程強調(diào)：流冰期間，要嚴格調(diào)度控制，避免冰塞產(chǎn)生，確保冰蓋就地融化，設(shè)置攔冰索攔住浮冰，保證關(guān)鍵進水口處不被浮冰阻塞。黃河歷年受冰凌災(zāi)害較為嚴重，以黃河內(nèi)蒙古段為例，如表 1.1 所示，在 1953-1973 年黃河內(nèi)蒙古段多次遭受冰凌災(zāi)害。

毀冰排的措施，才確保整座橋的安全[19]。1964 年位于密云水庫引水涵洞進口的進水塔，受流凌擠壓折裂傾斜，被迫重建[20]。1982 年黃河龍口至河曲河段出現(xiàn)巨大冰塞體，體積達 6868 萬 m3，厚度 1.1 m，下部冰花厚度達 9.3 m，間接經(jīng)濟損失多達 1 億元以上[21]1985 年，引灤入津工程泵站被流凌嚴重破壞，導(dǎo)致前池翼墻墻體開裂，爾王莊水庫防波墻被冰蓋推倒 100 m，推裂 500 m，受危部位達 1000 m，損失達 10 萬元[22]。1999 年月中旬，泥河水庫受流冰推力和凍脹作用，導(dǎo)致整個冰層向壩體驟然前移 1.5 m，冰排撞向壩頂，形成高達 3 m 的冰壩[23]。2001 年黃河寧蒙河段提前 1 個月封河，導(dǎo)致烏海段水流不暢，流冰阻塞河道，水位壅高，烏蘭木頭河段堤防出現(xiàn)決口，水勢迅猛[24]。201年據(jù)人民網(wǎng)報道：對于我國重大型工程南水北調(diào)中線，冬季渠道受到冰凍危害，國務(wù)院南水北調(diào)辦建管司司長李鵬程強調(diào)：流冰期間，要嚴格調(diào)度控制，避免冰塞產(chǎn)生，確保冰蓋就地融化，設(shè)置攔冰索攔住浮冰，保證關(guān)鍵進水口處不被浮冰阻塞。黃河歷年受冰凌災(zāi)害較為嚴重，，以黃河內(nèi)蒙古段為例，如表 1.1 所示，在 1953-1973 年黃河內(nèi)蒙古段多次遭受冰凌災(zāi)害。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV875

【參考文獻】

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1 郭鳳清;屈寒飛;曾輝;叢沛桐;耿欣;;基于MIKE21 FM模型的蓄洪區(qū)洪水演進數(shù)值模擬[J];水電能源科學(xué);2013年05期

2 陸華慰;;RTK技術(shù)在大比例尺地形圖控制測量中的應(yīng)用[J];科技資訊;2013年12期

3 丁玉璽;;關(guān)于GPS RTK坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)求解方法的探討[J];甘肅科技縱橫;2013年01期

4 張曉濤;王凱霞;王偉;;黃河下游凌汛因素及防御措施[J];科技視界;2012年30期

5 黃燕明;;GPS-RTK技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用研究[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2012年05期

6 劉文鋒;;GPS RTK技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用方法[J];科技與企業(yè);2011年16期

7 李輯;胡春麗;李菲;張黎黎;;1981—2009年遼寧省河流封凍期特征及對氣候變暖的響應(yīng)[J];氣候變化研究進展;2011年06期

8 曹偉征;;松花江佳木斯江段1994年冰壩凌汛分析[J];黑龍江水利科技;2011年02期

9 滕翔;何秉順;;黃河凌汛及防凌措施[J];中國防汛抗旱;2010年06期

10 許婷;;MIKE21 HD計算原理及應(yīng)用實例[J];港工技術(shù);2010年05期

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1 吳輝碇;;海冰動力學(xué)過程的數(shù)值模擬[A];面向21世紀的科技進步與社會經(jīng)濟發(fā)展（上冊）[C];1999年

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1 張宿峰;流冰與橋墩的相互作用[D];東北林業(yè)大學(xué);2014年

2 阮雪景;黃河下游河道冰動力行為二維數(shù)值模擬研究[D];中國海洋大學(xué);2013年

3 賈青;寒區(qū)平原水庫護坡工程設(shè)計冰參數(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

4 袁正國;內(nèi)河冰凌力學(xué)性能及其對橋墩撞擊力作用的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2010年

5 馮國華;黃河內(nèi)蒙古段冰凌特征分析及冰情信息模擬預(yù)報模型研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

6 王軍;冰塞形成機理與冰蓋下速度場和冰粒兩相流模擬分析[D];合肥工業(yè)大學(xué);2007年

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1 趙蕊;分汊型沙質(zhì)淺灘航道整治研究[D];重慶交通大學(xué);2016年

2 王雪琴;流冰期冰強度取值分析及基于未確知信息的冰荷載研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

3 史杰;冰蓋流水流結(jié)構(gòu)的試驗研究[D];石河子大學(xué);2008年

4 王領(lǐng)元;應(yīng)用MIKE對河流一、二維的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2007年

5 顧李華;穩(wěn)封期冰厚及開河水位分析[D];合肥工業(yè)大學(xué);2007年

6 路衛(wèi)衛(wèi);冰排與建筑物擠壓破壞有限元模擬分析研究[D];天津大學(xué);2007年

7 尹運基;彎道冰塞水位試驗研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2005年

本文編號：2603384