一维水动力学模型MIKE11模拟研究——降低堰的高度对瓦尔河洪水的影响

作     者：田乐琪 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邵林;张朝晖

授予年度：2020年

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

主      题：MIKE11 洪水 堰 水动力数学模型 1D 

摘      要：建造堰将导致上游的水位上升,并改变堰周围状况,特别是堰下游的河床和河岸的几何形状,从而有增加洪水泛滥的可能。为了研究这些影响,进行了一维水动力学模型MIKE11模拟研究。研究主要集中在法国下瓦尔河的洪水承载力的模拟上,MIKE11模型用于优化堰的尺寸,并预测瓦尔河洪水泛滥期间由于堰构造改变而引起的水位上升和流量增大等变化。(1)模型建立。收集整理下瓦尔河的河网水系资料、断面数据、径流时间序列、堰桥建筑物基本参数等,将河道划分为若干断面节点,通过求解断面节点数据来完成河道洪水的模拟,并将河道堰坝工程作为内边界加入模型,利用宽顶堰公式计算堰坝工程的阻水效果。基于一维水文工程中心-河流分析系统(MIKE11)的水力模型的HD模块建立下瓦尔河段一维水动力学模型,进行河道糙率参数的率定与验证。在建模的背景下,研究某些输入参数的重要性,进一步研究模拟的数值准确性,将有助于物理实验验证和模型准确性增强。(2)依据历年洪水峰值情况及相应原则,确定三个模拟情景。选取峰值流量约为3600 m/s的1994年洪水事件,峰值流量约为1000 m/s的2011年洪水事件和峰值流量为4500 m/s的极端情况。并探讨河道各点堰的洪水情况控制策略。模拟分析堰引洪发生前后河道内水位流量的变化,洪水对河道生态环境的影响,洪水对下瓦尔河的蓄水位及入海的影响,分析不同来水年份洪水量以及可产生危害。(3)堰高度变化影响分析。分别在下瓦尔河5、6、7号堰上降低2m、4m、6m评估堰不同高度对洪水影响,并具体到不同地形位置上的堰的影响,进行洪水治理方案的制定及效益分析。在研究区域的整个流域(包括河段和城市化区域)中,选择了在数值域中检测到大量淹没的特定城市化区域,因为它的属性(如建筑物的位置和铺好的路面的粗糙度)比农村地区的复杂得多。通过考虑河流流量和水位,得出结论,研究了降低堰顶高度水平可以减弱洪水对周边区域的淹没。所得到的计算结果接近实际结果,并具有较高的计算率;该模型简单且普遍可用,证明建模技术可以非常有效地应用于此类研究或其他相似的水工建筑。本技术的主要优点在于,它将精度与计算效率结合在一起,因为1D的运行时间大大少于2D计算的运行时间。