ИНСТИТУТ ВОДНЫХ ПРОБЛЕМ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
FLOOD
Программный комплекс
Программный комплекс предназначен для
-
компьютерного моделирования течений в мелководных нестратифицированных водоемах и водотоках, в том числе паводковых течений в системе затапливаемых речных долин с произвольной русловой сетью - расчета деформаций дна водотоков
В основе математических моделей - двумерные уравнения Сен-Венана с учетом конвективных слагаемых и уравнения переноса примеси и деформаций дна в приближении мелкой воды.
Для расчета паводковых русло-пойменных потоков применяется оригинальная двухслойная модель, в которой течение в руслах считается одномерным (нижний слой), а пойменное течение двумерным (верхний слой), с учетом обмена массой и импульсом между слоями.
Расчет ведется на неструктурированных треугольных сетках. Границы области течения в плане и поверхность дна могут быть произвольными, возможен учет различных дорожных, берегозащитных, водопропускных и гидротехнических сооружений (дорог, мостов, дамб обвалования, полузапруд, водозаборных ковшов и т.п.).
Численное моделирование с помощью комплекса "FLOOD" позволяет принимать рациональные проектные решения и прогнозировать влияние природных явлений и человеческой деятельности на окружающую среду. Комплекс апробирован на большом числе реальных объектов в регионах с различными климатическими условиями (п/о Ямал, Зап. Сибирь, бассейн Лены, Приморье, Европ. Север, Прикаспий, Прибалтика и др)
Для расчета паводковых русло-пойменных потоков применяется оригинальная двухслойная модель, в которой течение в руслах считается одномерным (нижний слой), а пойменное течение двумерным (верхний слой), с учетом обмена массой и импульсом между слоями.
Расчет ведется на неструктурированных треугольных сетках. Границы области течения в плане и поверхность дна могут быть произвольными, возможен учет различных дорожных, берегозащитных, водопропускных и гидротехнических сооружений (дорог, мостов, дамб обвалования, полузапруд, водозаборных ковшов и т.п.).
Численное моделирование с помощью комплекса "FLOOD" позволяет принимать рациональные проектные решения и прогнозировать влияние природных явлений и человеческой деятельности на окружающую среду. Комплекс апробирован на большом числе реальных объектов в регионах с различными климатическими условиями (п/о Ямал, Зап. Сибирь, бассейн Лены, Приморье, Европ. Север, Прикаспий, Прибалтика и др)
Пример решения модельных задач
РАСЧЕТ ПАВОДКА 1% ОБЕСПЕЧЕННОСТИ В БАССЕЙНЕ
р.Уссури, г. Дальнереченск, август 1989 года
В дождевой паводок, близкий к 1%, из-за сильного подъема уровня воды на поймах, в т.ч. в населенных пунктах Сальское и Дальнереченск, была для пропуска воды взорвана насыпь автомобильной дороги, а железнодорожную насыпь размыло. В последующем на месте проранов предполагалось построить 2 пойменных моста.
Задачами исследования являлись:
- компьютерное моделирование прошедшего паводка с учетом взрыва земляного полотна;
- вычисление расчетных расходов и уровней воды для существующих и проектируемых мостов;
- рассмотрение альтернативных вариантов, связанных с увеличением отверстий двух существующих мостов.
В результате исследований сделаны следующие выводы:
- взрыв земляного полотна автомобильной дороги привел к незначительному (на 10 - 15 см) снижению уровней воды у насыпей мостовых переходов и г.Дальнереченска
- увеличение отверстий двух существующих железнодорожных мостов обойдется дешевле и окажется более эффективным в гидравлическом отношении, чем строительство двух новых мостов на пойме
Рассчитанные и измеренные в натуре на пике паводка уровни водной поверхности оказались весьма близкими, что свидетельствует о достаточно высокой точности предлагаемой методики.
Бассейн р.Уссури, г. Дальнереченск
Цель:
Научное обоснование размещения проектируемых мостов и проведения инженерных работ по безопасному функционированию существующих сооружений с учетом паводка 1% обеспеченности, прошедшего в июле 1989 год в бассейне р.Уссури. В результате резкого подъема уровня воды в населенных пунктах на пойме (Сальское, Дальнереченск) для пропуска воды была взорвана насыпь автодороги. Железнодорожную насыпь размыл паводок. На месте проранов в пойме притоков р.Уссури предполагалось построить два моста.
Задачи:
Результаты:
В ходе компьютерного моделирования паводка 1% обеспеченности удалось установить, что проведенная работа по ликвидации земляного полотна автодороги привела к незначительному (на 10 - 15 см) снижению уровней воды у насыпей мостовых переходов и г.Дальнереченска. Расчеты показали, что увеличение отверстий двух существующих железнодорожных мостов дешевле и окажется более эффективным в гидравлическом отношении, чем строительство двух новых мостов на пойме. Методика проверена путем сопоставления расчетных и измеренных на пике паводка уровней водной поверхности. Они оказались весьма близкими, что свидетельствует о достаточно высокой точности методики.
Научное обоснование размещения проектируемых мостов и проведения инженерных работ по безопасному функционированию существующих сооружений с учетом паводка 1% обеспеченности, прошедшего в июле 1989 год в бассейне р.Уссури. В результате резкого подъема уровня воды в населенных пунктах на пойме (Сальское, Дальнереченск) для пропуска воды была взорвана насыпь автодороги. Железнодорожную насыпь размыл паводок. На месте проранов в пойме притоков р.Уссури предполагалось построить два моста.
Задачи:
- компьютерное моделирование прошедшего паводка с учетом взрыва земляного полотна;
- вычисление расчетных расходов и уровней воды для существующих и проектируемых мостов;
- рассмотрение альтернативных вариантов, связанных с увеличением отверстий двух существующих мостов.
Результаты:
В ходе компьютерного моделирования паводка 1% обеспеченности удалось установить, что проведенная работа по ликвидации земляного полотна автодороги привела к незначительному (на 10 - 15 см) снижению уровней воды у насыпей мостовых переходов и г.Дальнереченска. Расчеты показали, что увеличение отверстий двух существующих железнодорожных мостов дешевле и окажется более эффективным в гидравлическом отношении, чем строительство двух новых мостов на пойме. Методика проверена путем сопоставления расчетных и измеренных на пике паводка уровней водной поверхности. Они оказались весьма близкими, что свидетельствует о достаточно высокой точности методики.