潰壩及洪水演進(jìn)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、人類修建了許多重要的水工建筑物--水庫、大壩和堤防工程。水庫、大壩有蓄水、防洪、灌溉、發(fā)電等造福于人類的功能，河流兩岸的堤防保護(hù)人類免于洪水滅頂之災(zāi)。然而受一些自然力或人為因素的影響，大壩或堤防亦存在潰決的可能，對人類生命和財產(chǎn)具有潛在的巨大危險。潰壩是一種低概率、高危害的社會災(zāi)害，一旦發(fā)生潰壩，大量水體突然釋放而形成的狂暴的洪水會對下游滯洪區(qū)造成毀滅性的災(zāi)難。早期的潰壩問題主要通過物理模型來進(jìn)行研究。隨著計算機(jī)和數(shù)值計算方法的不斷發(fā)展

2、進(jìn)步，數(shù)值模擬成為越來越多的學(xué)者在研究潰壩問題時所鐘愛的方法，越來越多的體現(xiàn)了數(shù)值計算的優(yōu)越性。
　　 時空守恒元和解元法是由S.C.Chang提出的一種新的數(shù)值方法，簡稱CE/SE法。CE/SE方法具有格式簡單、穩(wěn)定性好、計算精度高的特點(diǎn)。數(shù)學(xué)上，可采用淺水方程來描述潰壩洪水波的流動。本文采用經(jīng)過張增產(chǎn)等改進(jìn)的CE/SE方法來離散淺水方程，利用一階泰勒展開式來逼近通量函數(shù)，建立了一維潰壩洪水波的演進(jìn)數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上初步探討

3、了二維潰壩洪水波的數(shù)學(xué)模型。
　　 本位研究的主要內(nèi)容有：
　　 ①一維潰壩洪水演進(jìn)模型的建立及驗證
　　 應(yīng)用建立的一維潰壩洪水波的數(shù)學(xué)模型，考慮河道底坡和河床摩阻的影響，模擬了瞬間全潰的潰壩洪水波演進(jìn)問題，計算結(jié)果與WES的試驗值進(jìn)行了對比和驗證。
　　 ②潰壩洪水波計算模型的實際應(yīng)用
　　 結(jié)合具體實際工程項目，利用所建立的模型，預(yù)測潰壩時的洪水演進(jìn)過程，為潰壩洪水的災(zāi)害性分析提供科學(xué)依據(jù)。