溃坝计算问题综述
2012-08-15康国亮
黑龙江水利科技 2012年12期
关键词:模型
康国亮,郭 超 ,孙 露
(1.辽宁省大伙房水库管理局,辽宁抚顺113007;2.辽宁省防汛抗旱指挥部,沈阳110003;3.辽宁西北供水有限责任公司,沈阳110003)
溃坝洪水计算主要包括溃坝模拟和洪水在下游的演进计算。溃坝模拟计算主要是为下游洪水计算提供上边界条件,模拟溃口发展过程,计算出溃坝洪水的最大流量及流量过程线。使用的主要方法有理论解或半理论解、根据模型试验得出的经验公式以及数值模拟方法;洪水演进计算指对溃坝洪水冲出大坝后在库区下游区域流动过程的模拟,主要是为了得到洪水的淹没范围及各位置处的流量、水位、流速以及洪峰到达时间等,为下游地区制定防范措施及应急计划提供依据。数值模拟计算是其主要的方法。
1 溃坝水流的理论研究
溃坝的问题求解复杂,难度较大,问题归结为求解动床非恒定流拟线性双曲形偏微分方程组的有间断问题。1871年Saint—Venant提出了非恒定流的偏微分方程组,即圣维南方程组,为此课题的研究奠定了理论基础(谢任之,1993)。
Ritter(1892)根据圣维南方程组和特性线理论,首次推导出坝上下游河槽为矩形情况时的瞬时全溃问题的解析解,但前提是假设平底河床、下游无水并忽略河流阻力;Stoker(1957)研究了在矩形河槽、极小底坡、忽略阻力、下游有一定水深的静止水体情况下的瞬时溃坝水流流态,并将其分为连续、临界、不连续3种流态,得到了瞬时全溃坝址峰顶流量的计算公式;Thakar(1976)分析了矩形河槽、非矩形河槽、非矩……
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