洪涝灾害是世界上最频发的自然灾害之一,且随着人类社会的发展,很多洪泛区逐渐成为了人口稠密、经济发达的区域,这些区域一旦发生洪水灾害,会对人类的财产及生命安全造成很大的威胁。为了减少洪水灾害带来的生命财产损失,采用可靠的洪水数值模型对洪水演进过程进行模拟是对洪水灾害进行风险评估和分析的有效方法之一。然而二维浅水模型的开发和应用过程中存在两方面的问题,一方面是现有大多数二维模型在模拟水流运动过程时,忽略了紊流项的影响,而紊流项对于模拟结果的影响不可忽视;另一方面大多数学者利用二维模型计算水流的水位和流量变化过程,而采用二维模型计算水流对构筑物冲击力的研究报道很少,需要进一步研究二维模型模拟水流对构筑物冲击荷载的准确性和可靠性。本文基于矩形网格,采用有限体积法和中心迎风格式建立了考虑紊流效应的二维浅水模型,用于揭示在复杂地形条件下的水流演进规律,主要工作内容包括以下两个方面:(1)在浅水方程的基础上,将抛物线模型、混合长度模型和k-ε模型三个紊流模型引入二维浅水模型中,建立考虑紊流效应的二维浅水模型。采用四个明渠流算例对本文所开发的考虑紊流效应的二维浅水模型进行验证,模拟结果表明,本文所建立的考虑紊流效应的二维浅水模型的模拟结果与实验结果吻合较好,能够准确模拟水流演进过程中的水位和流速信息。此外,对比不考虑紊流效应的二维浅水模型,发现当紊流较为显著时,在二维浅水模型中考虑紊流模型能够有效地改进模型对于各断面流速信息的模拟效果,但对于各断面的水位信息无明显改进。(2)在所建立的考虑紊流效应的二维浅水模型的基础上,引入冲击荷载计算模块,用来计算水流对下游构筑物的冲击荷载。通过全局溃决和局部溃决两个算例来验证模型的准确性和稳定性,并将该模型应用于城市密集建筑群算例的计算。模型模拟结果表明,本文所建立的模型能够准确地模拟全局溃决洪水对下游构筑物的冲击荷载,而对于局部溃决算例,本文所建立的模型模拟结果较为平滑,无法模拟实际水流紊动的过程,但其能够测算水流与下游构筑物之间的最大冲击荷载。应用本文所建立的模型计算水流对下游建筑群的冲击荷载,计算得到的冲击荷载模拟结果符合实际物理情况,表明本模型能够模拟下游多构筑物的复杂情况。