本文關(guān)鍵詞：HEC-RAS模型在鄖縣尚家河段古洪水流量重建的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：古洪水水文學(xué)的核心內(nèi)容是古洪水重建,我國(guó)學(xué)者對(duì)長(zhǎng)江、黃河、海河和淮河四大江河進(jìn)行古洪水水文學(xué)研究取得一定的研究成果,但古洪水重建中對(duì)流量的恢復(fù)主要采用水位-流量關(guān)系法和比降面積法,較少將水文模型來(lái)應(yīng)用到古洪水水文學(xué)研究。本文介紹的HEC-RAS(Hydrologic Engineering Center-River Analysis System)模型,是當(dāng)前國(guó)外廣泛應(yīng)用的重建古洪水洪峰流量的一維水力模型,國(guó)內(nèi)較少將HEC-RAS模型其應(yīng)用到古洪水水文學(xué)研究中。漢江是長(zhǎng)江的一級(jí)支流,氣候特征屬季風(fēng)氣候,氣候變化敏感,降水年內(nèi)年際變率大,自古以來(lái)該區(qū)域就是洪澇災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)。但是實(shí)測(cè)洪水資料只有幾十年甚至十幾年,不足以達(dá)到推測(cè)洪水發(fā)生頻率的要求,也不能保證漢江兩岸水利工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。因此非常有必要研究漢江上游的古洪水事件。本文利用HEC-RAS模型耦合HEC-GeoRAS擴(kuò)展模塊對(duì)漢江上游鄖縣尚家河基巖峽谷段發(fā)現(xiàn)的全新世古洪水滯流沉積層進(jìn)行研究。利用古洪水SWD厚度與含沙量關(guān)系法恢復(fù)的古洪水洪峰水位,再依據(jù)野外測(cè)量和室內(nèi)地形圖的校正以及水文參數(shù)確定,運(yùn)用HEC-RAS模型法計(jì)算出SJH剖面記錄的古洪水洪峰流量,并從多方面驗(yàn)證該模型結(jié)果的可靠性。該結(jié)果延長(zhǎng)了研究河段的洪水水文數(shù)據(jù)系列,從而建立漢江白河水文站萬(wàn)年尺度洪水頻率曲線關(guān)系。獲得以下主要結(jié)論：(1)通過(guò)野外考察研究,在漢江上游鄖縣尚家河段SJH沉積剖面中發(fā)現(xiàn)4層古洪水滯流沉積物。通過(guò)與渭河流域和漢江上游已經(jīng)相當(dāng)成熟的全新世風(fēng)成黃土-古土壤序列的年齡框架以及OSL測(cè)年,確定SJH剖面中記錄的4期古洪水事件分別發(fā)生在12,600～12,400 a B.P.,11,600～11,400 a B.P.,5500～5000 a B.P和1000～900a B.P.。(2)在SJH沉積地點(diǎn)河段上選取14個(gè)行洪斷面,確定左右岸和主河槽糙率系數(shù)值為0.050和0.028,收縮系數(shù)為0.1、擴(kuò)張系數(shù)為0.3,能量坡度為1.1%。等水文參數(shù)后,利用HEC-RAS模型結(jié)合“古洪水SWD厚度與含沙量關(guān)系法”恢復(fù)的洪峰水位對(duì)漢江上游鄖縣尚家河段進(jìn)行古洪水水面線模擬計(jì)算,得到古洪水縱剖面水面線。(3)通過(guò)確定的相關(guān)水文參數(shù)和恢復(fù)的洪峰水位,利用HEC-RAS模型對(duì)漢江上游鄖縣尚家河段進(jìn)行古洪水洪峰流量的模擬計(jì)算,得出鄖縣SJH地點(diǎn)古洪水SWD記錄的四期全新世特大洪水洪峰流量位于45,350～62,390 m3/s之間。將HEC-RAS模型法計(jì)算的結(jié)果與比降面積法恢復(fù)的洪峰流量結(jié)果比較,誤差在2.00%～2.09%之間,這說(shuō)明HEC-RAS模型法在研究河段對(duì)古洪水洪峰流量計(jì)算結(jié)果是可靠的。(4)將HEC-RAS模型法與比降面積法得到的洪峰流量進(jìn)行河槽糙率系數(shù)靈敏度測(cè)試,在比降-面積法中假定其他參數(shù)不變,給定糙率系數(shù)±5%～±25%變幅,SJH剖面重建的四期古洪水洪峰流量變幅在-20%～33%之間；而用HEC-RAS模型法在相同變幅條件下模擬的變幅在-15.70%～7.56%之間。由此可知,采用HEC-RAS模型進(jìn)行模擬恢復(fù)古洪水洪峰流量,可有效地減少糙率系數(shù)對(duì)于計(jì)算結(jié)果的影響,提高計(jì)算結(jié)果的精度。(5)對(duì)HEC-RAS模型模擬的結(jié)果,從多方面進(jìn)行可靠性檢驗(yàn)。首先運(yùn)用2010年現(xiàn)代洪水對(duì)該方法進(jìn)行檢驗(yàn),在相同河段獲得2010年現(xiàn)代洪水洪痕的水位,采用同一水文參數(shù)和HEC-RAS模型模擬其洪峰流量值,將結(jié)果與最近的白河水文站實(shí)測(cè)洪水水文數(shù)據(jù)對(duì)比,流量計(jì)算誤差為2.80%,小于5%；此外,通過(guò)Baker提出的世界特大洪水洪峰流量與流域面積的關(guān)系與漢江上游洪水洪峰流量與流域面積關(guān)系驗(yàn)證,證明HEC-RAS模擬的古洪水洪峰結(jié)果是可靠的。(6)將HEC-RAS模擬計(jì)算的全新世古洪水洪峰流量加入到漢江白河水文站歷史調(diào)查洪水資料和實(shí)測(cè)洪水?dāng)?shù)據(jù)后,計(jì)算了漢江白河水文站萬(wàn)年尺度洪水洪峰流量-頻率關(guān)系曲線,延長(zhǎng)了研究河段的洪水水文數(shù)據(jù)系列,使千年一遇的洪水發(fā)生頻率由外延變?yōu)閮?nèi)插,提高了萬(wàn)年尺度洪水頻率分析的預(yù)測(cè)精度,為漢江上游地區(qū)水利水電工程建設(shè)、交通工程建設(shè)、水資源調(diào)控和防洪減災(zāi)等提供了重要的依據(jù)。(7)對(duì)漢江上游四期古洪水事件與氣候變化關(guān)系分析表明,末次冰期后期是一個(gè)氣候逐漸轉(zhuǎn)暖的過(guò)渡時(shí)期,氣候突變事件經(jīng)常發(fā)生。漢江上游SJH剖面第一期和第二期古洪水事件分別發(fā)生在12,600～12,400 a B.P.和11,600～11,400aB.P.,該兩期古洪水事件在時(shí)間上對(duì)應(yīng)于末次冰期新仙女木氣候嚴(yán)重惡化事件；在6000-5000 a B.P.期間,全球各地氣候處于氣候惡化不穩(wěn)定時(shí)期,洪澇災(zāi)害頻繁,所以在5500～5000 a B.P.期間發(fā)生了全新世以來(lái)的第三期特大古洪水事件；北宋文化時(shí)期(1000～900 a B.P.),旱澇等災(zāi)害頻繁發(fā)生,此時(shí)發(fā)生了第四期特大洪水事件。
【關(guān)鍵詞】：古洪水 流量重建 HEC-RAS模型 漢江上游
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P333
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 研究背景和選題意義11-14
• 1.2 古洪水流量計(jì)算研究進(jìn)展14-23
• 1.2.1 控制斷面法14-15
• 1.2.2 水位-流量關(guān)系法15-16
• 1.2.3 回水曲線法16
• 1.2.4 比降面積法16-19
• 1.2.5 HEC-RAS模型法19-22
• 1.2.6 流量計(jì)算方法評(píng)價(jià)22-23
• 1.3 研究?jī)?nèi)容23-24
• 1.4 研究技術(shù)路線24-25
• 第2章 HEC-RAS模型介紹25-35
• 2.1 HEC系列模型概述25-27
• 2.2 HEC-RAS河道水力分析模型27-30
• 2.2.1 概述27-28
• 2.2.2 恒定流計(jì)算模塊28-30
• 2.3 HEC-GeoRAS模塊30-31
• 2.4 河道水力模擬流程31-35
• 第3章 研究區(qū)域概況和剖面選擇35-45
• 3.1 研究區(qū)域自然環(huán)境概況35-38
• 3.1.1 地理位置35-36
• 3.1.2 地質(zhì)與地貌36
• 3.1.3 氣候與水文36-37
• 3.1.4 土壤與植被37-38
• 3.2 研究區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況38-39
• 3.3 洪水災(zāi)害調(diào)查39-40
• 3.4 剖面選擇與地層斷代40-45
• 3.4.1 野外滯流沉積物的判定40-41
• 3.4.2 剖面選擇和采樣41-42
• 3.4.3 剖面地層年代分析42-45
• 第4章 HEC-RAS模型恢復(fù)古洪水洪峰流量45-61
• 4.1 古洪水水位的確定45-47
• 4.2 古洪水行洪斷面的選擇47-48
• 4.3 水文參數(shù)確定48-51
• 4.3.1 河道糙率48-49
• 4.3.2 收縮系數(shù)和擴(kuò)張系數(shù)49
• 4.3.3 能量坡度49-50
• 4.3.4 邊界條件50-51
• 4.4 HEC-RAS模擬計(jì)算結(jié)果51-54
• 4.5 HEC-RAS模擬結(jié)果與比降面積法比較54-55
• 4.6 糙率系數(shù)對(duì)兩種計(jì)算結(jié)果的影響55-58
• 4.7 小結(jié)58-61
• 第5章 HEC-RAS模型在古洪水洪峰流量重建結(jié)果的驗(yàn)證61-65
• 5.1 現(xiàn)代洪水驗(yàn)證61-62
• 5.2 洪峰流量與流域面積關(guān)系驗(yàn)證62-65
• 第6章 漢江上游萬(wàn)年尺度洪水頻率計(jì)算65-71
• 6.1 計(jì)算方法65-67
• 6.2 實(shí)測(cè)洪水資料67
• 6.3 歷史洪水資料67-68
• 6.4 漢江白河水文站洪水頻率計(jì)算68-71
• 第7章 討論71-77
• 7.1 平衡剖面與河槽穩(wěn)定性71-72
• 7.2 HEC-RAS模型可靠性檢驗(yàn)72-73
• 7.3 HEC-RAS模型法與比降面積法比較73-74
• 7.4 洪水事件發(fā)生的氣候背景74-77
• 第8章 結(jié)論和創(chuàng)新77-79
• 8.1 結(jié)論77-78
• 8.2 創(chuàng)新點(diǎn)78-79
• 參考文獻(xiàn)79-93
• 附錄1：我國(guó)天然河流河道糙率參考表93-95
• 附錄2：Manning系數(shù)取值參考表95-97
• 致謝97-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果99

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周芳;查小春;黃春長(zhǎng);王夏青;桑京京;;馬蓮河全新世古洪水沉積學(xué)和水文學(xué)研究[J];地理科學(xué)進(jìn)展;2011年09期

2 查小春;黃春長(zhǎng);龐獎(jiǎng)勵(lì);;關(guān)中西部漆水河全新世特大洪水與環(huán)境演變[J];地理學(xué)報(bào);2007年03期

3 姚平;黃春長(zhǎng);龐獎(jiǎng)勵(lì);查小春;李曉剛;;北洛河中游黃陵洛川段全新世古洪水研究[J];地理學(xué)報(bào);2008年11期

4 童國(guó)榜,吳錫浩,童琳,肖華國(guó);太白山最近1000年的孢粉記錄與古氣候重建嘗試[J];地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào);1998年04期

5 黃春長(zhǎng);李曉剛;龐獎(jiǎng)勵(lì);查小春;周亞利;;黃河永和關(guān)段全新世古洪水研究[J];地理學(xué)報(bào);2012年11期

6 樂嘉祥;;1949年以來(lái)中國(guó)的大洪水[J];防汛與抗旱;1999年03期

7 謝悅波,張素亭,畢東生;古洪水行洪斷面面積的估算[J];河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1999年05期

8 李偏;張茂恒;孔興功;張春霞;汪永進(jìn);趙侃;;近2000年來(lái)東亞夏季風(fēng)石筍記錄及與歷史變遷的關(guān)系[J];海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì);2010年04期

9 黃春長(zhǎng);龐獎(jiǎng)勵(lì);查小春;周亞利;;黃河流域關(guān)中盆地史前大洪水研究——以周原漆水河谷地為例[J];中國(guó)科學(xué):地球科學(xué);2011年11期

10 劉嘉麒,呂厚遠(yuǎn),J. Negendank,J. Mingram,駱祥君,王文遠(yuǎn),儲(chǔ)國(guó)強(qiáng);湖光巖瑪珥湖全新世氣候波動(dòng)的周期性[J];科學(xué)通報(bào);2000年11期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 龍平沅;漢江上游流域生態(tài)環(huán)境需水量研究[D];西安理工大學(xué);2006年

2 楊凌;千河流域古洪水沉積學(xué)與水文學(xué)特征研究[D];陜西師范大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：HEC-RAS模型在鄖縣尚家河段古洪水流量重建的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：371462