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(kù)、大壩和堤防工程。水庫(kù)、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(duì)人類生命和財(cái)產(chǎn)具有潛在的巨大危險(xiǎn)。潰壩是一種低概率、高危害的社會(huì)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(huì)對(duì)下游滯洪區(qū)造成毀滅性的災(zāi)難。早期的潰壩問(wèn)題主要通過(guò)物理模型來(lái)進(jìn)行研究。隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)值計(jì)算方法的不斷發(fā)展

2、進(jìn)步，數(shù)值模擬成為越來(lái)越多的學(xué)者在研究潰壩問(wèn)題時(shí)所鐘愛(ài)的方法，越來(lái)越多的體現(xiàn)了數(shù)值計(jì)算的優(yōu)越性。
　　 時(shí)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(jiǎn)稱CE/SE法。CE/SE方法具有格式簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、計(jì)算精度高的特點(diǎn)。數(shù)學(xué)上，可采用淺水方程來(lái)描述潰壩洪水波的流動(dòng)。本文采用經(jīng)過(guò)張?jiān)霎a(chǎn)等改進(jìn)的CE/SE方法來(lái)離散淺水方程，利用一階泰勒展開(kāi)式來(lái)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(yàn)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(wèn)題，計(jì)算結(jié)果與WES的試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比和驗(yàn)證。
　　 ②潰壩洪水波計(jì)算模型的實(shí)際應(yīng)用
　　 結(jié)合具體實(shí)際工程項(xiàng)目，利用所建立的模型，預(yù)測(cè)潰壩時(shí)的洪水演進(jìn)過(guò)程，為潰壩洪水的災(zāi)害性分析提供科學(xué)依據(jù)。