泾河部分河段河道洪水演算研究

论文摘要

应用传统的水文学方法进行河道洪水预报,因不需要详尽的河道地形数据和复杂的数值计算程序而得到广泛应用,但其模拟结果精度受到限制。科学技术的发展,尤其是高性能计算机技术和高精度数字地形图的出现,促进了基于水力动力学的河道洪水演算方法的发展。本文对基于DEM数据进行河网和河道断面数据的提取方法进行探讨,获得符合应用水动力学方法进行河道洪水演算的基础地形数据。拟采用地形和水文相结合的分析方法,通过设置虚拟边界条件消除水文站未控制区域入流对计算结果的影响。本文应用MIKE11HD模型,利用1977、1985、1986、1987、1990年历史洪水资料,对泾河杨家坪（二）-张家山（二）河段进行河道洪水预报建模,并利用1988、1989年洪水数据对模型进行验证。模拟结果显示模型验证期确定性系数为0.93,洪峰合格率为85.7%。分3种工况对泾河杨家坪（二）-张家山（二）河段进行模拟,得到该河段不同洪水地区组成条件下各断面的水位过程、流量过程、以及沿程水面线过程。应用MIKE11HD模型中的模拟建筑物功能,分别对马莲河下游虚拟的矩形断而桥、拱桥进行模拟。模拟结果表明,桥梁壅水作用明显,桥梁上游部分河段水位发生壅高现象,且壅水高度和回水长度随着入流洪水流量的变化而变化。对泾河景村至张家山（二）河段应用MIKE11HD模型计算的结果和应用HEC-RAS模型模拟的结果进行了比较,并对两模型建模过程做了简要分析。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 河道洪水演算方法的发展
• 1.2.1 水文学方法
• 1.2.2 系统学方法
• 1.2.3 水力学方法
• 1.3 论文研究的主要内容及技术路线
• 2 基本原理
• 2.1 洪水波运动的基本方程
• 2.2 MIKE11HD水动力模型数值求解
• 2.3 HEC-RAS水动力模型数值求解
• 3 研究区概况
• 3.1 泾河流域概况
• 3.2 降水特征
• 3.3 径流特性
• 3.4 泥沙特性
• 3.5 暴雨洪水特性
• 3.6 泾河治理
• 4 MIKE11HD模型建立及历史洪水模拟
• 4.1 MIKE11HD模型数据组织
• 4.2 基础数据预处理
• 4.2.1 河网数据的获取
• 4.2.2 断而数据的获得
• 4.3 MIKE11HD模型的构建
• 4.3.1 计算区域
• 4.3.2 河网文件的建立
• 4.3.3 断面文件的建立
• 4.3.4 边界条件
• 4.3.5 初始条件
• 4.3.6 区间入流问题
• 4.4 参数率定
• 4.4.1 糙率n的影响因素
• 4.4.2 糙率变化规律
• 4.4.3 参数敏感性分析和率定
• 4.5 模拟结果精度分析
• 5 洪水地区组成分析及桥梁壅水模拟
• 5.1 洪水地区组成规律分析
• 5.2 洪水地区组成演算
• 5.2.1 不同频率洪水计算
• 5.2.2 不同工况下洪水地区组成的模拟
• 5.3 MIKE11HD模型对桥梁壅水的模拟
• 6 HEC-RAS模型和MIKE11HD模型对比研究
• 6.1 HEC-RAS模型数据组织
• 6.2 HEC-RAS模型构建和参数率定
• 6.2.1 计算区域
• 6.2.2 数据文件的建立
• 6.2.3 边界条件
• 6.2.4 初始条件
• 6.2.5 区间入流
• 6.2.6 参数敏感性分析和参数率定
• 6.3 MIKE11D建模及参数率定
• 6.4 HEC-RAS模型和MIKE11HD模型对比分析
• 6.4.1 模型原理和解法对比分析
• 6.4.2 模型的主要功能对比分析
• 6.4.3 模拟结果
• 7 结论
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢