【摘要】：由于特有的氣溫及河道條件,冬季黃河內(nèi)蒙古河段冰情嚴(yán)重、凌災(zāi)頻發(fā),尤以托克托縣河段最為嚴(yán)重。而就冰情影響因素而言,熱力、動力、河道地形及人為影響四大因素占主導(dǎo)地位。因此為深入開展冰情影響因素研究,本文以黃河干流頭道拐至萬家寨水庫壩址河段為研究對象,基于實測的水位、流量、河道地形資料,結(jié)合野外原型觀測成果,運用HEC-RAS軟件構(gòu)建研究河段水動力模型,探究各典型時期水動力參數(shù)的時間空間演變分布特性。此外,遵循最優(yōu)估計與反演的思想,運用卡爾曼濾波、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建糙率優(yōu)化、反演模型,改進參數(shù)率定方法,從而提高水動力模型的精確性,使計算成果更加可靠。最后,還針對水動力模擬的誤差進行了分析。主要研究成果如下:(1)HEC-RAS軟件可以很好的滿足水動力模擬計算的需求,模擬最大相對誤差小于13%。(2)通過分析模擬水位的時空分布特性,結(jié)合流量特征,表明河段各典型時期上下游水位差與流量呈正相關(guān)關(guān)系。(3)曹家灣河段在冰期易卡冰結(jié)壩,誘發(fā)冰凌災(zāi)害的主要原因為:該河段過水?dāng)嗝嫦鄬^小且水流經(jīng)過此處流速明顯降低。(4)運用數(shù)值模擬手段優(yōu)化、反演糙率可以有效的減小水動力模擬計算的誤差。其中以反演方法效果最為明顯,水動力模擬的最大相對誤差為10%左右。(5)誤差分析表明:研究時段內(nèi)冰期的累積相對誤差總體較大,其中2月、3月最為明顯;而汛期8月累積誤差最小。研究表明,運用HEC-RAS軟件開展水動力數(shù)值模擬研究切實可行,并且成功應(yīng)用優(yōu)化、反演手段提高了模型的精度。研究成果為黃河內(nèi)蒙段的防凌減災(zāi)工作提供了科學(xué)依據(jù)與理論支持。在今后的研究中。需要綜合考慮多種因素,進一步完善數(shù)學(xué)模型,使研究成果更具代表性。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV133
【圖文】：

技術(shù)路線圖

8黃河干流萬家寨水庫上游段水動力數(shù)值模擬及糙率優(yōu)化反演研究2 研究區(qū)域概況2.1 自然地理概況黃河自西向東可分為三段：第一段為黃河的源頭，位于青藏高原；第二段東至太行山，沿途經(jīng)過黃土高原、內(nèi)蒙古高原、河套平原等，海拔 1000 多米；第三段主要位于華北平原，平均海拔較低。黃河內(nèi)蒙古段地處黃河流域最北端，屬第二段，位于東經(jīng) 106°10′~112°50′，北緯 37°35′~41°50′之間[41]，河段起于寧夏石嘴山市和內(nèi)蒙古鄂爾多斯市拉僧廟附近，止于山西省河曲縣及鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗，橫跨了內(nèi)蒙古自治區(qū) 8 個旗縣市，全長 830 多公里。以河流流向可大致分為三段：第一段至巴彥高勒，河流流向從西南到東北，第二段由巴彥高勒至清水河縣喇嘛灣，西北到東南流向，第三段從喇嘛灣至出境流向變?yōu)閺谋毕蚰稀｜S河內(nèi)蒙段河道示意圖如圖 2 所示。

圖 3 研究區(qū)域河道示意圖Fig.3 The schematic diagram of research area`s channel水文概況概況域南北相隔 10 個緯度，東西距離 23 個經(jīng)度，跨度較大，流45]。其中，黃河內(nèi)蒙段受蒙古高氣壓控制，冬春季易受北部候干燥寒冷，多北風(fēng)，降水較少，屬中溫帶干旱半干旱氣候為當(dāng)年 11 月至翌年 3 月）平均氣溫普遍低于 0℃。以研究拐多年平均溫度為-4.43℃，尤以 12 月、1 月溫度最低，多年、-10.67℃。萬家寨水庫建成后頭道拐冰期平均氣溫、最低化情況如圖 4、5 所示。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳廣昊;王玲玲;;基于模擬退火算法的河道糙率反演[J];水電能源科學(xué);2018年01期

2 沈五偉;陳一帆;申振東;;河道糙率反問題研究回顧與展望[J];浙江水利科技;2017年04期

3 雷冠軍;殷峻暹;劉惠敏;張麗麗;;基于TOPSIS-模糊綜合評判的模糊推理模型在開河預(yù)報中的應(yīng)用[J];南水北調(diào)與水利科技;2017年04期

4 瑪哈沙提·哈孜哈力;努爾夏西·曼斯?fàn)?;天然河道的糙率確定方法分析[J];能源與節(jié)能;2017年04期

5 冀鴻蘭;王曉燕;脫友才;牟獻友;張寶森;;萬家寨水庫建成后上游河段冰情特性研究[J];水力發(fā)電學(xué)報;2017年02期

6 張寶森;李春江;張防修;何鮮峰;王亞飛;;萬家寨水庫庫尾封河初期冰塞水位變化分析[J];人民黃河;2017年02期

7 趙水霞;李暢游;李超;史小紅;趙勝男;;黃河什四份子彎道河冰生消及冰塞形成過程分析[J];水利學(xué)報;2017年03期

8 吳博;王旭兆;臧紅飛;王建云;;基于HEC-RAS和GIS的小東川河流域沿河村落山洪淹沒范圍確定[J];水電能源科學(xué);2016年09期

9 蘇騰;黃河清;周園園;;黃河寧蒙河段水文-水溫過程和河道形態(tài)變化對凌汛的影響[J];資源科學(xué);2016年05期

10 賀娟;王曉松;;基于HEC-RAS及HEC-GeoRAS的潰壩洪水分析[J];水利水運工程學(xué)報;2015年06期

本文編號：2797641