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《水库溃坝洪水数值模拟与防洪管理对策研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第13卷第2期Vol.13No.2水库溃坝洪水数值模拟与防洪管理对策研究黄凌I,孙月峰▽，李颖3,周正印°(1.大津大学建筑丁程学院，天津300072；2.天津工业大学管理学院，天津300387；3.天津市水利勘测设计院，天禅300204；4.天津大学环境科学纭工程学院，天津300072)摘要：目前防洪措施的制定主要基于定性分析与经验判断，防洪措施集中于防洪工程设施的管理与维护、源头控制、法规制定、自然保护区措施、经济手段、洪水预警等方面，缺乏基于定量分析的防洪措施的研究。基于淅坝洪水数值模拟得到的淹没范田、
2、水深和流速等关锻信息，对深圳市公明水库的防洪工程与非工程措施进行了研究，为区域防洪决策与規划管理提供了理论依据。关键词：防洪减灾；溃坝洪水数值模拟；防洪措施中图分类号：TV87文献标志码：A文章编号：10084339(2011)024)1164)5收稿日期:2010-07-10.基金项目：天津市自然科学基金资助项目(09JCYBJC08700；08JCZDJC25400)；国家点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2007CB714101)・作者简介：黄凌(1969—人男•博士研究生•通讯作者：孙月绛*u
3、nyf915@163.com・—、弓I言我国是一个洪涝灾害严帀而频繁的国家。随着人口的增加,社会经济的迅速发展，防洪「•程对下游人民生命财产和生态环境的潜在威胁也越人，遏制洪水灾害的影响已成为社会和谐发展的巫大任务。大就防洪实践证明，防洪工程与非工程措施相结合的方针提高了防洪效益，减小了洪灾损失。因此，防洪管理对策研究是一个值得深入探索的问题。随着经济高速发展，治水思路已从“入海为安”转化为“承受适度风险”，从“洪水控制”转化为“洪水管理”，从采用“工程措施”转化为“综介采用丁程措施和非工程措施”1，1020
4、世纪70年代初，美国首先提出非工程措施防洪的概念，随后世界各国在防洪减灾规划上开始将工程措施与非工程措施相结合。刘国纬⑵基于人与洪水的关系，对防洪减灾非工程措施的定义与分类进行了研究；田友⑶从防洪行为主体、客体及行为环境相互作用、相互依存的角度，对防洪体系的结构进行了解析;刘方贵等⑷对防洪非工程措施进行了探讨；杜挺⑴阐述了防洪非丁程措施在洪泛区的应用。以匕防洪管理措施的研究大多集中于防洪工程措施与非匚程措施的定件描述及分析，而基于定址分析方法制定防洪措施的相关研究成果较少。洪水管理是人类遵循可持续发展原则，以
5、协调人与洪水的关系为目的，理牲规范洪水调控行为与增强n适应能力等一•系列活动的总称⑹o长期的防洪实践使人们认识到，洪水管理必须将防洪匸程措施和非工程措施结合起来⑺。忖前防洪工程措施运用已比较成熟，主要包括修建防洪工程、加固大坝、整治河道、建立分洪区等。防洪工程措施的减灾作用最为明显，它是一项必不町少的基础性措施。非工程措施是指为了减少洪水灾害损失，采取颁布和实施法令、政策及防洪工程以外的技术手段等方面的措施。主要包括洪泛区管理、洪水预报、防洪调度、分洪、滞洪、立法、洪水保险等，从而加强防洪管理，顺应洪水的天然
6、特性，达到防洪减灾的冃的。防洪非工程措施不仅投资小，见效快,还能为大坝工程女全提供可靠保障C防洪减灾措施体系结构如图1所示⑻。本文从溃坝洪水数值模拟获得的关键水情信息出发,对防洪减灾对策进行了探讨，以期为匸程安全与流域防灾减灾提供科学依据。图1防洪减灾措施结构框架二、溃坝洪水演进数学模型洪水信息的准确性是防洪减灾对策合理有效的重要前提，冈此，基于洪水数值模拟获得淹没范用、流速和水深零关键水情信息，从而制定更为合理的防灾减灾管理对策。采用耦合VOF方法的紊流模型对溃坝洪水进行数值模拟，是-•种比通常采用的一维和
7、二维水面线追踪方法更为精细的方法⑼。模取包括连续方程、动址方程/方程和£方程。连续性方程为坐+塑—0dtdxi动就方程为(1)0(叫)a(p叫町)aP+j二——+dt眄dxt話［(…,)(齐制丘方程为(2)讐+£(吨)嚅("2嗟屮存(3)£方程为曲+^£1=2［(纠西］+dt的砒J'"”/讥］c诈G-C2护辛(4)式中“为时间,S；U,、勺为速度分量，m/s;石、巧为坐标分址,叫卩为流体密度,kg/m3；Ac为分子动力粘性系数心=P€m-；Cm为经验常数，(N・m)/s；&为紊动动£能川/『；£为紊动耗散$,
8、m7s2;P为修正压力，Pa；分别为仁£的紊流普朗特数，无因次；S为经验常数，无因次;G为紊动能生成率，即通常,取经验常数7=().09,6=1・44，一"・92,"=1.0,氐二1・3。VOF方法在模型中引入相体积分数F,F是空间和时间的函数屮二F(%,y,z,t),F取值是网格内各流体的体积与能够被流体通过的空间体枳的比值。引入F变量后，式(1)~式(4)中的p和“不再是常斌，而是与F有关的变昴
