基于改进SPH模型的溃坝洪水演进模拟方法

作     者：李同春 贾玉彤 李宏恩 郑斌 周宁 齐慧君 LI Tongchun;JIA Yutong;LI Hongen;ZHENG Bin;ZHOU Ning;QI Huijun

作者机构：河海大学水利水电学院江苏南京210098 南京水利科学研究院江苏南京210029 水利部水库大坝安全重点实验室江苏南京210029 

出 版 物：《水科学进展》 (Advances in Water Science)

年 卷 期：2023年第34卷第5期

页      面：744-752页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2022YFC3005403) 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目(Y722008) 

主　　题：溃坝洪水演进 SPH 黎曼不变量 溃口边界 

摘      要：溃坝洪水演进模拟的准确性是制约水库洪水预演有效性的关键。基于光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)方法提出了适用于溃坝洪水演进分析的数值模拟方法。通过设置溃口粒子与粒子库,基于黎曼不变量对SPH粒子状态进行修正,构建施加边界条件的改进SPH溃坝洪水演进模型,将SPH瞬时全溃整体模型转换为考虑溃口水流变化的入流边界模型,实现SPH方法与溃口计算模型的耦合。以Malpasset溃坝事件为例,检验了该模型计算溃坝洪水的精度,结果表明该模型精度相对较高,与实测值吻合较好;应用该模型模拟了某水库溃坝洪水演进预演过程,评估其对下游输水干渠及交叉建筑物排水倒虹吸的洪水冲击风险,结果表明在上游水库遭遇超标准洪水漫顶溃坝工况下,洪水演进至排水倒虹吸处的最大洪水位未超过校核洪水位。改进SPH模型精度高,可靠性强,与溃口计算模型耦合性好,可作为溃坝洪水演进模拟的通用手段之一。