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在水利事业的发展过程中,洪水预报(非工程措施)得到了充分的发展,辅助工程措施,出色地完成防洪减灾任务。如何做到准确及时地预报洪水,精确的洪水演进模型是关键,合理的率定参数是关键中的关键。
对河道洪水预报进行深入研究,准确把握洪水演进的规律,避免或减少洪水泛滥引发的损失,是提高洪灾管理的有效途径。滦河下游经济发展迅速,且河道水流特征变化较大,有必要建立精确的水动力模型。研究河道洪水演进,对河道的治理和保护方面,有实际意义。
在回顾国内外河道洪水演进研究基础上,总结出洪水演进的三种途径和应用特点。水力学方法能够全面、真实反映各水文因素间的相互作用,能够提供不同河段内水体的时空分布等,在建立一维数学模型时得到应用。在理论研究和应用计算中,完成的主要工作和得到的结论有:
结合滦河的洪水特点,以圣维南方程组为基础建立了一维水动力学模型,给出了简化迭代公式。在模型研究过程中,分别对断面提取、断面概化、断面处理、模型参数的选取、模型数值计算等方面的问题做了相关研究。在断面处理上,借鉴软件MIKE11的计算模型Abbott格式中的槽蓄宽度与计算宽度计算模式,同时引入了平滩流量和平滩水位,将断面处理简化。
系统研究各种数值模拟方法,并具体分析了滦河下游河道一维水动力学模型的边界条件和河道概化方法。在率定糙率参数的基础上,模拟了滦县站几场代表性洪水过程,且采用水文预报评价规范给出了客观的评价。
系统研究糙率确定的各种途径和方法,进而分析已有方法,如粗略估算法、分析计算法和校正计算法,经过分析比较它们的优缺点,最终选定图表分析法作为确定研究区域综合糙率的方法。该法能够尽可能利用河道信息去确定糙率,适合于滦河下游的河道特性。
借助Visual Basic、AutoCAD和Matlab等软件工具,对数据进行前后处理,建立了数值模拟平台。采用马卡维耶夫法,解决了一般洪水洪量分级问题,确定了区间的平滩流量,进而确定流量与糙率的关系。运用已经建立的模型,复演滦县站的一场洪水过程,得到了较满意的结果。
对于支流的处理,采用干支流先演后合方法;对于区间洪水,采用典型区间洪水洪峰流量叠加一致的方法。借助软件MIKE11进行洪水复演,与实测资料对照,误差在可接受范围之内,但在调试中发现确定参数较复杂,且主观性较大,模拟结果依赖于调试经验。