洪水水流压力及其影响因素模型试验研究

洪水对洪泛区建筑会造成较大的危害,洪水荷载研究是洪泛区建筑脆弱性研究的基础。通过模型试验,研究不同水深流速的洪水对建筑表面的水流压力及其分布规律。试验在波流水槽中设置可调整出水口来控制作用于模型迎流面水流的深度和流速,模型分为2层,1层有洞口,2层无洞口,固定于出水口下游。结果表明:模型迎流面水流流速分布不均匀,水流压力从下至上逐渐减小;基于试验数据发现动水压力随着流速的增加而增加,且呈非线性关系,并据此提出了动水压力修正系数,改进了水流压力计算公式;水流压力和水深近似呈线性关系;洞口和边界会在一定程度上减小迎流面水流流速与水流压力。研究结果为洪泛区建筑的抗洪设计和抗洪能力评价提供依据。     

黄河下游"2004·8"洪水分析

2004年8月,黄河中游地区出现强降雨过程,依据防洪方案,小浪底水库泄放了一次高含沙洪水过程。洪水在下游表现为含沙量高、花园口洪峰增值突出、洪峰流量沿程衰减较小等特点。分析认为造成花园口洪峰增值的主要原因是由于高含沙水流比前期清水水流阻力较小,使其流速大大快于前期的槽蓄水流的流速,在演进的过程中,不断“挤压”峰前的清水和部分前期槽蓄量,形成叠加。通过分析对今后高含沙洪水的研究、监测与调度等提出了建议。     

弯曲河流斜槽裁弯模式与发育过程

结合遥感影像、野外调查和形态统计,深入分析斜槽裁弯现象,将其划分为切滩冲刷、串沟冲刷和主流顶冲3种模式。切滩模式发生于洪水期间主流水流动力轴线偏向凸滩后,形成漫流水流冲刷,极可能在边滩形成新的斜槽。切滩裁弯的形态统计表明,弯道曲率半径与平均河宽之比约2.92,分流角约54.8°。串沟模式是前期洪水漫过河湾内侧洪泛平原,漫滩水流冲刷形成若干串沟,后续洪水沿串沟继续冲刷,串沟逐步横向展宽和向下游侵蚀,直至形成新的河槽。主流顶冲模式是水流顶冲河湾内侧河岸,形成湾状缺口,后续洪水持续顶冲湾状缺口,直至上下游水流贯通,形成斜槽裁弯。     

长江中游洞庭湖防洪系统水流模拟——Ⅱ．模型实现和率定检验

在长江中游洞庭湖防洪系统水流模拟模型的建模思路和基本算法的基础上,侧重讨论建模过程中遇到的内、外边界条件的特殊处理、洪水实时预报校正模型的应用、资料处理和模型数据的拟定等重要环节,强调了有关处理及其与模型基本算法的磨合在复杂水流模型中的重要作用.采用80年代两场实测洪水对所建模型进行了率定和检验.结果表明,所建模型清晰地重现了长江中游--洞庭湖区的洪水动态演进过程,得到了总体趋势合理的水位分布和流速或流量分布;模拟的控制站水位、流量过程与实况比较,峰谷完全对应,过程吻合良好,精度满足防洪预报和分析的要求,能够较好地模拟洪水波在这样复杂水系中的水流特征.     

黄河下游河道高含沙水流

黄河流经西北黄土高原地区,由于汛期暴雨集中,大片植被较差地区水土流失严重,形成浓度极高的含沙水流,一场洪水中的含沙量可高达1,500公斤/立米以上。这种高含沙水流在中游山陕区间和径渭洛河地区(图1)虽然是屡见不鲜的,但近年来已有逐步向下游扩展的趋势。1977年7、8月间,黄河中下游相继出现两场高含沙洪水,其含沙量在龙门、华县以下直至花园口河段均接近或超过历史最高记录(表1)。两场洪水的沿程冲淤变化十分剧烈。第一场洪水沿程不少河段发生了“揭河底”现象,小浪底至花园口河段刷成深槽,平均刷深1.0～1.5米。第二场洪水在此河段发生了水位、流量的异常变化,出现了“浆河”现象。这样大的高浓度含沙水流进入下游河道以后发     

基于Godunov格式的溃坝水流数学模型

为了更好地把握溃坝洪水风险,减小因溃坝洪水而造成的人员生命和财产损失,建立了基于Godunov格式的一维、二维溃坝水流耦合数学模型。一维溃坝水流模型采用HLL格式的有限体积法求解,二维溃坝水流模型采用基于非结构网格的Roe格式离散求解,在一维、二维模型的链接处采用重叠计算区域的方法实现一维模型和二维模型之间的水力要素信息交换。经弯道溃坝算例和断面突变溃坝算例验证,该耦合模型具有良好的可靠性和适用性,验证后的耦合模型为大尺度的溃坝水流数值模拟打下了基础。     

水动力学模型与集合卡尔曼滤波耦合的实时校正多变量分析方法

为减少非恒定水流计算中的不确定性,在水流随机运动系统状态空间模型基础上,应用集合卡尔曼滤波(EnKF)技术建立了非恒定水流分析的实时更新(校正)方法。该方法适用于非线性的随机微分方程,过程和观测噪声可以是非正态分布。同时,为充分利用水位、流量等误差量级相差巨大的观测中所蕴含的有效信息,导出了EnKF多变量分析格式。以明渠单峰洪水过程的合成数据为例,考察了运用建立的实时更新方法分析预报一维洪水演进的性能。重点对比了采用不同精度等级下的水位和流量观测资料进行滤波的效果。在中国现行标准规定的允许观测误差范围内,以水位观测进行一维洪水动力学模型的滤波分析可有效地控制误差、估计流量、识别水流运动系统状态。长江干流清溪场至万县江段实际洪水计算还证实:该方法通过插入即时观测,可实时更新模型状态,给出与实际更为接近的计算。     

穿黄隧洞束窄河道对河段水沙特性的影响分析

利用建立的平面二维非恒定水流泥沙数学模型,在上游来流为10000年一遇的特大洪水过程情况下,就初步拟定的南水北调中线穿黄方案之一的孤柏嘴线路3 0km隧洞工程方案,穿黄隧洞束窄河道对河段水流流态、泥沙运动及河床变形的影响进行了计算和分析比较。计算结果表明,在该洪水过程情况下,穿黄隧洞束窄河道对河段水沙运动特性有一定影响,但影响不大。     

某引水枢纽除险加固工程物理模型试验研究

采用物理模型试验分析了某引水枢纽除险加固工程的泄洪冲沙闸、内库进水闸、内库引水闸的过流能力,并对不同来流条件下泄洪冲沙闸的上下游水流流态和冲刷深度进行了研究。观测了设计工况下内库水流和流速分布,进行了内库浑水试验,提出了内库泥沙主要落淤部位。研究了常遇洪水、设计洪水和校核洪水泄洪冲沙闸的拉砂效果,提出常遇洪水的最佳拉砂时间。观测了内库引水闸的流态与流速分布,优化了引水闸最佳的消力池体型。提出了泄洪冲沙闸下游的消能形式和最佳的防护方案。本研究对类似引水枢纽除险加固工程提供了重要的技术支撑。     

金水河流域堤防工程设计及堤型比选分析

金水河流域的洪水主要由暴雨形成,据酉水街实测资料统计,洪水具有峰高、量大,洪水过程陡涨陡落,峰型多呈单峰的特点;洪水季节水流侧蚀强烈,易形成较深的冲刷河槽,防洪堤内外水位差较大,堤基土易发生管涌破坏。金水河堤防在设计过程中针对以上两大难点经过堤防形式比选及工程措施进一步确定及优化了体型尺寸。     

白什滑坡坝漫溢溃坝的水文条件预测

为防避四川省北川县白什滑坡坝溃坝酿至溃决洪水与泥石流灾害,对导致漫溢溃坝的水文条件进行了预测。在论述白什滑坡和滑坡坝的特征的基础上,通过对可能发生的溃坝类型、形成漫溢型溃决所需临界水头、溃决时水流流速和导致溃决的洪峰流量的预计,得出了一般洪水时不会溃坝、100年一遇洪水时可能溃坝的预测结论。     

关于岸式自记水位计引水管的水力计算

岸式或岛岸式自记水位计设备,主要由仪器室、测井、进水管等部分组成。测井通过进水管与河道相通,形成一个连通器(见图1).井中水位的涨落是随河中水位的涨落而变化的,进水管中水流的流速、压力等水流运动要素,在一次洪水的涨落过程中是不断随时间而变化的.属有压非恒定流.由于水流在进水管     

非恒定流驱动下床面形态变化特征

为深入认识非恒定流驱动下床面形态的演变规律及尺度变化趋势,采用水泵控制系统生成了一系列历时与洪峰流量不同的洪水过程来冲刷由粗沙组成的实验动床（中值粒径d₅₀=1.95 mm）,研究中运用非恒定流的形态、非恒定性及水流做功参数来量化洪水过程;统计分析河床高程数据得到床面形态的波长、波高及陡度。实验结果表明:在不同尺度的非恒定流洪水作用下,实验动床表面分别形成了沙垄、交错边滩以及介于两者之间的过渡型床面形态;洪水的非恒定性对床面形态尺度的影响最大,其次是水流做功参数,而非恒定流的形态影响较为微弱;在此基础上构建了用于描述非恒定流驱动条件与床面形态尺度响应的定量关系。     

岩溶地区的设计洪水计算：—以澄碧河设计洪水为例

岩溶地区的设计洪水计算──以澄碧河设计洪水为例张星（广西水利电力设计院）岩溶区域主要特征是地下有岩洞，水流有暗流亦有明流，常间断交替地从上游向下游流出。暴雨形成洪水后，常因河道上的岩洞控制，岩洞上游形成天然水库，洪水被调节后从岩洞流出，故一个流域内的...     

澧水流域“80·7”暴雨洪水简介

1980年7月30日至8月5日,澧水流域发生了一场特大暴雨(简称“80·7”暴雨),使本流域出现了自1935年以来最大的、历史上罕见的特大洪水。本次暴雨洪水使得澧水下游及西洞庭湖区堤垸破溃,洪泛成灾,损失严重。现将澧水流域“80·7”暴雨洪水介绍如下,供参考。     

三峡蓄水后库区洪水波传播规律初步分析

三峡水库蓄水后,原天然河道变成水库回水区,库区内洪水传播特性发生显著变化,且不同库段内洪水传播特性随库水位及上游来水条件而改变。针对三峡蓄水后库区水力条件变化,基于MIKE11模型模拟计算不同库水位及来水条件下洪水波在库区传播时间,以及影响洪水波传播的水流速度,运动波、动力波传播速度等因子,通过对计算结果验证与分析,初步揭示了三峡库区内不同库段在各种来水条件下的洪水波特性以及变化规律。     

黄河高含沙水流的含沙量分布特性及测验方法的探讨

本文根据野外试验资料分析指出,黄河中游高含沙水流泥沙具有均质分布的特点。认为这种均质分布在流域产生径流时就已形成,并且在浑水流体较大的极限切应力和密集泥沙形成的结构体作用下保持下来。扩散理论的垂线分布公式不适用于高含沙水流,这时的泥沙测验内容、方法和仪器等应与低含沙测量不同。一、高含沙水流泥沙分布特性黄河中游干支流,洪水时期常出现高含沙水流。根据这个地区部分水文站的实测资料分析,这种水流有如下的分布特性:     

冰湖溃决洪水的二维水动力学数值模拟

为分析冰湖溃决洪水过程,建立了一个二维非恒定流数值模型,可以定量的开展冰湖溃决洪水预测.数值模型的基本控制方程采用二维浅水水流方程,数值方法采用可以捕捉激波的WAF TVD二阶精度格式,并用非界面追踪的方法处理干湿边界.通过理想情况下一维解析解的验证和二维复杂地形情况的数值试验,证明数值模型具有较好的精度和可靠性,并且可以适应复杂地形.将数值模型应用于一个典型的冰湖溃决事件,定量地预估了该冰湖溃决洪水过程,结果表明:水流流速很高,床面剪切应力很大,可能诱发活跃的泥沙运动,形成泥石流灾害.     

基岩弯曲河段洪水水流结构的试验研究

低坡度基岩弯曲河流在地质构造控制区域广泛存在（床面坡度小于5‰）,洪水对基岩弯曲河流的河床淤积与侵蚀具有较大影响,但以往研究对基岩弯曲河流的洪水动力结构认识不足。通过几何概化基岩弯曲河段,考虑Froude相似与边壁粗糙,建立基岩弯曲河道概化模型,分析洪水下的弯道水面线分布、时均流场与湍流结构特性。结果表明:在洪水流量下,弯顶上游出现最小水面横比降、凸岸水流分离、凹岸双环流发育、流速下潜且二次环流强度达到最大,在弯顶下游水面横比降达到最大并出现环流分裂;床面切应力分布于凸岸水流分离以及弯顶上游中心区域,横向动量输移集中于弯顶上游。试验结果为基岩弯曲河道中的床面侵蚀与沿程淤积提供了水动力方面的解释。     

海南万泉河流域洪水预报数值模拟

万泉河流域面积大、降雨分布不均匀，洪水受多种复杂因素的影响，因此采用多单元的水文学模型与河道水力学模型相结合的预报系统。提高模拟精度的重点是水力学模型中内、外边界条件的处理及水流阻力项的计算。采用20世纪90年代10余场洪水资料对模型进行了率定和检验。