工程师职称论文二维水流模型在滹沱河高标准行洪区防洪评价.PDF

中国月期刊咨询网 工程师职称论文二维水流模型在滹沱河高标准行洪区防洪 评价中的应 依据《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国河道管理条例》、《河北省河道管理范围内建设项目防洪评价报告 编制技术大纲》（试行）等有关法律、法规的要求，河道管理范围内的建设项目应进行防洪评价，建设项目实施前后 的洪水位及流场计算是防洪评价的主要内容之一。 摘要：沿水深对三维雷诺方程进行莱布尼兹积分得到二维非恒定流运动方程，据此建立滹沱河洪水演进数学模型。根 据研究区边界条件及洪水标准，采用合适的水动力学方法，对河道行洪和实时洪水位进行了计算，并考虑了模型区内 微地形的影响。在动边界处理时，采用数组跟踪的方法，提高了计算效率。利用滹沱河“96·8”洪水资料对模型进 行了验证，模拟水位成果与实测资料吻合较好。在此基础上，模拟了不同标准行洪条件下，滹沱河行洪区内高尔夫球 场建设前后的洪水形势，较好地反映了建设项目对河道行洪的影响。模拟结果表明该模型设计合理，具有一定可靠性 和实用性。 关键词：工程师职称论文,滹沱河,高尔夫球场,数学模型,应用 评价方法通常是根据实际情况，选用一维或二维数学模型进行计算。一维数学模型计算方法简单、实用，在山区河道 可获得较高精度的计算结果，但在平原区河流超标准行洪区，由于洪水具有明显的二维流特点，因此利用一维数学模 型很难取得良好的效果，此时应采用二维水流数学模型。二维模型可以较好地模拟平原区洪水的演进过程，准确地计 算出不同地点的洪水位、淹没水深、流速、流向等水力要素，为建设项目的行洪影响评价提供支撑。 本文拟建立滹沱河二维水流数学模型，利用模型计算结果，对滹沱河行洪区内高尔夫球场建设项目的河道行洪影响进 行评价。 1项目情况 石家庄滨河生态园高尔夫练习场地处藁城市境内，位于机场路西侧滹沱河规划右堤以南的高标准洪水行洪滩地上，南 距石黄高速1800m。石黄高速是石家庄市城市防洪堤，防洪标准为200年一遇。该工程建设规模为国际标准18洞高尔夫 球场，总占地面积1213519m2，场区内地形起伏较大。 右，右岸以石黄高速公路为界。项目南侧约300m为南堤埝，高2.0m左右。工程附近河底平均比降0.5‰，河道内有沙 坑分布，主槽偏向左岸，右滩地比较宽阔，河滩树林及高杆作物密布，高滩地多垦为农田，且分布有大小不一的临时 建筑物，秋季高杆作物及林木对漫滩洪水阻滞严重。 2二维水流模型 2.1基本控制方程 项目区坡面流水深较小，水力要素沿水深分布变化不大，取水深平均的二维控制方程可以较好地反映这类水流的运动 特征。本文所采用的二维水流运动方程是沿水深对三维雷诺方程进行莱布尼兹积分所得，并以混长紊流模型求解紊动 切应力。该模型适合较大范围洪泛区的洪水数值模拟，能较好地反映水深、水位、流速、流态、流势在每一位置、每 一时刻的变化情况，可较全面模拟计算区域内水流运动过程。 模型控制方程由水流连续方程与水流运动方程组成，简述如下。 （3）出口边界条件。出口开边界条件有两类，一类是自然开边界，主要是经下边界或侧边界出流的河流（或坡面） ，可按实测水文资料（水位～流量关系）确定。如无实测资料，则按附近河道纵坡，以均匀流（或坡面流）考虑。另 一类是修建在下边界上的过水建筑物如公路桥、涵。这需要按相应的桥、涵泄流公式进行控制。 （4）动边界处理。在计算区域内随着水流运动，洪水的纵横向传播发展，水边界也在不断变化，因此需要进行动边 界处理。常见的方法有窄缝法、时间分段法、水位分段法。本次模型采用了一种新的思想，采用水边界全区自动跟踪 法。该方法首先将最大可能的淹没范围包纳在计算域内，设置一个跟踪指标数组Iwet（）。在计算过程中，由计算单 元内的水深来判断该单元是否已淹没或露出，即Iwet（）应该赋0还是赋1（0表示露出，为陆地；1表示淹没，为应计 中国月期刊咨询网 算的水域），凡是陆地单元均不纳入计算范围。采用干湿边界法进行干湿单元的转换。这种动边界处理方法能为程序 智能的实现创造条件，尤其适合淹没及出露现象频繁的水域，计算所得到的流场更为合理，并可提高计算效率。 （5）计算区域内的过水建筑物。模型区域内有高速公路、等级公路等穿过，将形成阻水建筑物，而公路设置的桥梁 、通道等成为洪水向下游演进的通道。这些过水部分也可分为两类，一类是跨越多个网格单元的大型桥梁，可以作为 自然过流考虑；另一类是小桥、通道，过水断面尺寸与网格单元相比相对较小，只能以嵌入的泄水建筑物考虑。