【正文】 e again. In this paper, choosing Jiahetan to high village river as study area, a twodimensional numerical model was established to simulate the evolution of the typical flood frequency on two conditions of production dykes and demolishing, using the DHI MIKE21 software. The main research contents: 1) According to the research,collecting the basic data of the Yellow River then getting the source and the significance of the research. 2) organizing the related material of production dykes between Jiahetan and high village, getting the production levee reason, standards of construction and its existing stakes.3) learning MIKE software, establishing a twodimensional numerical model of Jiahetan to high village river. Simulating and calculating the flood evolution process, river flow, river flood water level under the two different kinds of working conditions of the existing production dike and demolishing. 4) analysis the water surface elevation, the flow field and the flooded area of the peak flow on Buddhist temple, Dongba head, the stone village, Qing Zhuang and Yulin .Comprehensive analysis of the advantages and disadvantages of the production dykes, considering the need of production and life, besides the effect of the production of embankment on the flood control, unified planning for it .In order to maintain the vitality of the Yellow River channel, coordinator, inhibition of two levels of elevated development, the control plan of the production dykes in the lower reaches of the Yellow River is feasible.Key Words: Production dykes。 Mike21 model70第一章 緒論 問(wèn)題的提出 沿黃群眾早期為了保護(hù)農(nóng)田和灘區(qū)，逼近黃河自修自守了土堤，一般頂寬為2～3m,高度為2～4m，它們一般為單個(gè)村或鎮(zhèn)所建，一般為獨(dú)立的、封閉的村堤、村堰，沒(méi)有連成長(zhǎng)堤。但是它也提高了河道水面高程，增加了黃河下游的防洪難度。 生產(chǎn)堤的由來(lái)及現(xiàn)狀 黃河下游灘區(qū)涉及河南、山東兩省15個(gè)市、43個(gè)縣(區(qū))，居住著180萬(wàn)人口，有250000hm2( 375萬(wàn)畝)耕地[1]。近年來(lái)受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，灘區(qū)生產(chǎn)堤不斷向主河槽外延，其區(qū)域擴(kuò)大、防御標(biāo)準(zhǔn)提高，～5m，甚至有些地方修筑的生產(chǎn)堤可以防御5000m3/s以上的洪水。1993年后，由于黃河來(lái)水減少，灘區(qū)內(nèi)群眾防汛意識(shí)淡化，受短期經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，沿黃生產(chǎn)堤又重新修筑起來(lái)。生產(chǎn)堤能夠防止中小洪水漫灘，減少較大洪水漫灘幾率，避免了群眾的田地、房屋、道路、渠道等生產(chǎn)生活設(shè)施被淹，不但減輕了群眾的災(zāi)害損失，而且避免了洪水圍困村莊對(duì)群眾的吃、住、行及就醫(yī)、孩子上學(xué)等造成的不利影響，穩(wěn)定了群眾的生產(chǎn)生活，有利于灘區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。2）在特定的來(lái)水來(lái)沙條件下對(duì)沖刷河道、輸送泥沙的積極作用 對(duì)含沙量較低的中小洪水，若沒(méi)有生產(chǎn)堤，可能造成漫灘。對(duì)于高含沙中常洪水情況較為復(fù)雜，一般情況下不漫灘雖有利于輸沙入海，但易加重主槽淤積。黃河水利委員會(huì)調(diào)查表明，上個(gè)世紀(jì)50年代，黃河下游河道中的泥沙77％淤在灘里，23％淤在主河槽中，而目前，80％的泥沙淤在主河槽中。2)“二級(jí)懸河”加劇了灘地橫比降的發(fā)展 生產(chǎn)堤的修建，加劇了灘地橫比降的發(fā)展，但不同漫灘洪水情況下的影響程度差異很大。但對(duì)于大漫灘洪水的影響則截然不同，控導(dǎo)工程和生產(chǎn)堤的存在對(duì)灘槽水流交換具有較大的影響。如果沒(méi)有生產(chǎn)堤，也存在堤防沖決的可能，但由于灘區(qū)漫水早、灘區(qū)水位隨大河水位的上漲而近乎同步抬升，對(duì)大堤的沖擊強(qiáng)度相對(duì)較弱。而生產(chǎn)堤使行洪河槽縮窄，泥沙的淤積范圍縮小，僅限于生產(chǎn)堤之間，加速主河槽淤積抬高的速率，增大灘唇與大堤根之間的斷面橫比降，這與黃河下游“寬河固堤”方針是相違背的。目前，開(kāi)封以下河段橫比降達(dá)4‰～5‰，～‰，一旦發(fā)生較大洪水，由于河道橫比降遠(yuǎn)大于縱比降，灘區(qū)過(guò)流比增大，極易發(fā)生橫河、斜河，甚至發(fā)生“滾河”，產(chǎn)生順堤行洪，危及堤防安全。人為因素較多地改變了自然狀態(tài)下的洪水演進(jìn)規(guī)律，對(duì)生產(chǎn)堤破口、決口時(shí)間、地點(diǎn)，漫灘水量及漫灘水如何演進(jìn)、衰減等都難以預(yù)測(cè)，很難準(zhǔn)確地進(jìn)行洪水預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)，從而帶來(lái)較大的測(cè)報(bào)誤差，進(jìn)而影響到防汛調(diào)度和決策。同時(shí)，生產(chǎn)堤加劇了二級(jí)懸河的發(fā)展，使平灘流量減小，增大了河道整治的難度。堤溝河得不到及時(shí)淤平，一旦漫灘或遇暴雨，灘內(nèi)積水不易排出，不僅秋季作物不保甚至連冬麥也無(wú)法播種。生產(chǎn)堤口門處粗沙沉淀不利于耕種。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)論的分析，從而進(jìn)一步驗(yàn)證黃河下游生產(chǎn)堤對(duì)灘區(qū)分滯洪的影響以及給出今后對(duì)生產(chǎn)堤的管理建議。 研究工作流程見(jiàn)圖2圖2 研究工作流程圖第二章 河段的基本情況 20世紀(jì)50年代黃河下游河道基本屬于天然情況，60年代以后灘區(qū)農(nóng)民自發(fā)性地逐漸修建生產(chǎn)堤，對(duì)灘地農(nóng)田有一定保護(hù)作用，故屢禁屢建。河道典型斷面狀況如圖3所示。人民治黃以來(lái)，通過(guò)大規(guī)模的整治，有效控制了河勢(shì)擺動(dòng)范圍，減小了橫河、斜河對(duì)地方?jīng)_決的威脅。該河段為禹王故道，長(zhǎng)93km。目前此河段灘地面積約519km2，有村莊58個(gè)。一百多年來(lái)，由于主流擺動(dòng)，部分高灘坍塌。 東壩頭至陶城鋪河段。有村莊1140個(gè)。堤河、串溝比較多，在防洪方面，還存在著大洪水時(shí)奪流滾河，順堤行洪的危險(xiǎn)。除長(zhǎng)清、平陰兩縣的灘區(qū)為連片的大灘區(qū)外，其余全部是小片灘地。長(zhǎng)50多公里，屬河口地區(qū)，有部分油田設(shè)施。它具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）用戶界面友好，屬于集成的Windows圖形界面。 （3）可以進(jìn)行熱啟動(dòng)，當(dāng)用戶因各種原因需暫時(shí)中斷MIKE21模型時(shí)，只要在上次計(jì)算時(shí)設(shè)置了熱啟動(dòng)文件，再次開(kāi)始計(jì)算時(shí)將熱啟動(dòng)文件調(diào)入便可繼續(xù)計(jì)算，極大地方便了計(jì)算時(shí)間有限制的用戶。 （7）可廣泛地應(yīng)用于二維水力學(xué)現(xiàn)象的研究，潮汐、水流、風(fēng)暴潮、傳熱、鹽流、水質(zhì)、波浪紊動(dòng)、湖震、防浪堤布置、船運(yùn)、泥沙侵蝕、輸移和沉積等，被推薦為河流、湖泊、河口和海岸水流的二維仿真模擬工具。1）MIKE 21模型的子模塊主要有以下4個(gè)領(lǐng)域：l 海岸水文學(xué)和海洋學(xué)l 環(huán)境水文學(xué)l 泥沙傳輸過(guò)程l 波浪2）MIKE 21主要應(yīng)用l 河口海岸結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)l 港口布局和海岸保護(hù)措施的優(yōu)化l 冷卻水、海水淡化及再循環(huán)分析l 河口海岸及海洋結(jié)構(gòu)物的環(huán)境影響評(píng)價(jià)l 海上安全操作和航行海情預(yù)報(bào)l 沿海洪水和風(fēng)暴潮預(yù)警l 內(nèi)陸洪水及坡面流模擬 模型結(jié)構(gòu) 平面二維數(shù)學(xué)模型的建立 該數(shù)學(xué)模型已在一些復(fù)雜工程中得到成功應(yīng)用，能較準(zhǔn)確地模擬、預(yù)測(cè)在修建工程前后計(jì)算域內(nèi)洪水演進(jìn)、建筑物過(guò)流狀況及河床變形狀況。本次采用的平面二維數(shù)學(xué)模型綜合考慮洪水演進(jìn)、河床變形等河流演變過(guò)程，可以全面模擬計(jì)算域內(nèi)水流及河床變形過(guò)程。 有限體積法（FVM）又稱為控制體積法。 從積分區(qū)域的選取方法看來(lái)，有限體積法屬于加權(quán)剩余法中的子區(qū)域法；從未知解的近似方法看來(lái)，有限體積法屬于采用局部近似的離散方法。在有限體積法中，插值函數(shù)只用于計(jì)算控制體積的積分，得出離散方程之后，便可忘掉插值函數(shù)；如果需要的話，可以對(duì)微分方程中不同的項(xiàng)采取不同的插值函數(shù)。這是有限體積法吸引人的優(yōu)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)之間的近似解一般可以認(rèn)為光滑變化，原則上可以應(yīng)用插值方法確定，從而得到定解問(wèn)題在整個(gè)計(jì)算區(qū)域上的近似解。也就是如何從相鄰節(jié)點(diǎn)的函數(shù)值來(lái)確定控制容積界面上的被求函數(shù)值的插值方式； （3）對(duì)方程各項(xiàng)按選定的型線做出積分并整理成節(jié)點(diǎn)上未知值的代數(shù)方程。對(duì)于源項(xiàng)： （327）對(duì)于對(duì)流項(xiàng)：根據(jù)Gauss散度定理，將體積分轉(zhuǎn)變?yōu)槊娣e分后，有： （328）式中，A是控制體積界面的面積。式中系數(shù)、和取決于在對(duì)流項(xiàng)中引入的特定離散格式。b）出口邊界條件：出口開(kāi)邊界有兩類：一類是自然開(kāi)邊界，主要是經(jīng)下邊界或側(cè)邊界出流的河流，可按實(shí)測(cè)水文資料（水位～流量關(guān)系）確定。此次地形處理包括夾河灘～高村河段的主槽和灘地的地形處理。在網(wǎng)格生成器中導(dǎo)入河段地形邊界數(shù)據(jù)文件（.XYZ），生成模擬區(qū)域。如圖32所示：圖32夾河灘～高村河段網(wǎng)格剖分圖 剖分好網(wǎng)格后，導(dǎo)入散點(diǎn)數(shù)據(jù)，如圖33所示：圖33散點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入散點(diǎn)數(shù)據(jù)后，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行插值。點(diǎn)擊“Mesh and Bathymetry”，導(dǎo)入邊界文件()，如圖 38所示：圖 38導(dǎo)入邊界文件為邊界重命名。此外，水動(dòng)力模型參數(shù)設(shè)定（Hydraulic Module）除Bed Resistance(河床糙率)和Initial surface level(初始表面高度)需要導(dǎo)入文件外，其他均按默認(rèn)值進(jìn)行設(shè)定。如圖312所示。采用同樣的方法導(dǎo)入“JiaHeTan”斷面的數(shù)據(jù)，不同的是在“Type”項(xiàng)選擇“Specified discharge”，如圖 314所示。圖315 結(jié)果輸出文件“output 1”設(shè)置 對(duì)于“output2”，點(diǎn)擊“Output specification”項(xiàng)，“Data”參數(shù)區(qū)內(nèi)的“Field type”選擇“2D”，“ Output format”選擇“Point series”，在“Output file”中，設(shè)置輸出文件。圖316 結(jié)果輸出文件“output 2”設(shè)置 運(yùn)行（run） 單擊菜單“Run”→“Start simulation”，并在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊“確定”。建立好的模型使用隨機(jī)設(shè)置的曼寧系數(shù)代表床面阻力，所以該模型模擬出的洪水過(guò)程必將和實(shí)際洪水過(guò)程存在偏差。其地理分布如圖317所示：圖317 水文站分布圖 在建立好的數(shù)學(xué)模型菜單欄里單擊菜單 “Run”→“Start simulation”，并在彈出的對(duì)話框里點(diǎn)擊 “確定”。滿足精度要求。 。由于灘區(qū)的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)已有長(zhǎng)足發(fā)展，如果任由洪水漫灘，將對(duì)淹區(qū)造成較大危害。原生產(chǎn)堤對(duì)河槽洪水傳播演進(jìn)的影響不復(fù)存在，洪水漫灘條件有所改變。 灘區(qū)淹沒(méi)面積分析 在廢除生產(chǎn)堤工況下，由于洪水自然漫灘，大片的灘區(qū)被洪水淹沒(méi)，,% ,其次是淹沒(méi)水深在1～% ,剩余部分為淹沒(méi)水深大于2m的坑塘及堤溝河區(qū)。（2）針對(duì)不同邊界特征洪水演進(jìn)對(duì)灘區(qū)影響進(jìn)行模擬。 第五章 結(jié) 語(yǔ) 加強(qiáng)對(duì)于生產(chǎn)堤修筑的規(guī)劃和監(jiān)督管理。同時(shí)生產(chǎn)堤的修筑必須有序進(jìn)行,不能脫離開(kāi)河道主管部門的監(jiān)管,絕不可亂修、亂建生產(chǎn)堤,要為中常洪水留有出路,不影響主槽的行洪安全和主槽形態(tài)塑造。(2)黃河灘區(qū)行洪、滯洪、沉沙作用十分顯著,在減輕河槽淤積、治河防洪保安全方面發(fā)揮了極其重要的作用,它也是維持陶城鋪以下窄河道存在的重要條件。目前先維持生產(chǎn)堤現(xiàn)狀,加強(qiáng)檢查監(jiān)督,防止新修和加固,但對(duì)河勢(shì)影響較大、在控導(dǎo)工程之內(nèi)或在老生產(chǎn)堤外新修的生產(chǎn)堤近期必須全部破除。黃河灘區(qū)生產(chǎn)堤的危害及防治措施[J]。黃河下游地上河發(fā)展趨勢(shì)研究。黃河灘區(qū)及分滯洪區(qū)風(fēng)險(xiǎn)分析和減災(zāi)對(duì)策。 在畢業(yè)論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了很多問(wèn)題。還感謝我周圍的同學(xué)朋友，他們給予了我無(wú)數(shù)的關(guān)心和鼓勵(lì)，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂(lè)。 FAX (662) 9157796。 Qt*k is the totalload transport capacity。 ? Abk / ? t is the bed deformation rate of size class k. The bed material is divided into several layers. The variation of bed material gradation pbk at the mixing layer (surface layer) is determined by the following equation (Wu and Li, 1992) (4)where Am is the crosssectional area of the mixing laye