含沙潰堤洪水?dāng)?shù)值模擬分析.pdf

1、分析潰堤洪水風(fēng)險可以為防洪決策提供依據(jù)，對于泥沙含量較高的河流而言，潰堤洪水為含沙水流，含沙潰堤洪水在造成洪水淹沒的同時伴隨著泥沙沖淤。大量的泥沙淤積會加重洪水的潰堤風(fēng)險和財產(chǎn)損失。同時，潰堤洪水造成的床面沖淤變化會影響洪水演進和進洪過程，因此評估多沙河流堤防潰決時水沙聯(lián)合作用引起的災(zāi)情對控制潰堤風(fēng)險具有實際意義。
　　本文在前人研究的基礎(chǔ)上，針對洪泛區(qū)的實際情況，建立適合于多沙河道的潰堤洪水?dāng)?shù)學(xué)模型，并將模型應(yīng)用于黃河某潰口的潰

2、堤洪水計算，分析含沙潰堤洪水的水沙運動規(guī)律，研究床面泥沙沖淤對潰堤出流和洪水演進速度的影響，評估水沙聯(lián)合作用下的風(fēng)險。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用非結(jié)構(gòu)化三角網(wǎng)格建模，建立一個適合于多沙河道與復(fù)雜洪泛區(qū)的二維潰堤洪水水沙數(shù)學(xué)模型。模型考慮床面沖淤變化對水沙運動的影響，對洪泛區(qū)的道路、村莊等建筑物進行概化處理，通過適時改變潰口的長度和高度來模擬潰口橫向展寬和縱向沖刷的發(fā)展過程。模型單元界面的水動力通量采用基于近似黎曼解的Roe

3、格式計算，泥沙通量采用TVD-MUSCL格式求解。
　　(2)分別采用定床潰壩試驗數(shù)據(jù)和動床潰壩試驗數(shù)據(jù)對模型進行驗證，將模型數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)進行對比分析發(fā)現(xiàn)，模型既能較好地模擬定床條件下的堤壩潰決水流運動，又能較好地模擬動床條件下的堤壩潰決的水沙運動和床面沖於變化。
　　(3)將模型應(yīng)用于黃河某險工段100年一遇含沙水流潰堤模擬，對模型的水位、流速、含沙量、床面沖於等計算結(jié)果進行分析?？偨Y(jié)含沙潰堤水流的水沙運動和泥沙沖淤規(guī)律

4、。
　　(4)為了分析泥沙沖淤對潰堤出流和洪水演進過程的影響，將應(yīng)用實例分“清水定床”、“清水動床”、“含沙洪水定床”和“含沙洪水動床”四種模型進計算，并對四種模型的潰堤出流計算結(jié)果進行比較，分析泥沙沖淤對潰堤出流和洪水演進過程影響的原因，評估水沙聯(lián)合作用下的風(fēng)險。
　　研究結(jié)果表明，多沙河道潰堤洪水的含沙量沿程減小，淹沒范圍內(nèi)會形成較大范圍的泥沙淤積，泥沙淤積體主要集中在潰口沖刷坑外圍附近，泥沙淤積體呈環(huán)形分布。潰口附近的