平原感潮河网闸群防洪体系优化调度模型研究.pdfVIP

泥 沙 研 究 2014年 6月 Journa1ofSedimentResearch 第 3期 平原感潮河网闸群防洪体系优化调度模型研究 吴松柏 ，闰凤新 ，余明辉 (1．武汉大学 水资源与水 电工程科学国家重点实验室 ，湖北 武汉 430072；2．天津市永定河管理处 ，天津 300131) 摘要 ：针对平原感潮河 网的水文水力特性 、闸群结构型式及运行调度方式复杂多变等特点 ，基于一维非恒定流 河网水动力学方程 ，提 出了改进 的双 向迭代 内边界控制法求解含有闸、堰 的汉点方程 ，并建立 了河 网闸群防洪 体系优化调度模型 。模型经天津市永定新河 闸群调度实测资料验证 ，计算结果与实测 资料吻合 良好 ；并应用 于该闸群防洪体系的优化调度计算 ，可根据管理部门提供的各 闸调度原则、水文拍报条件 以及调度 目标确定 闸门的启闭时间及方式 ，为河网闸群综合管理提供有效的决策支持。 关键词 ：感潮河网；闸群 ；防洪体系；优化调度 中图分类号 ：TV213；TV66 文献标识码 ：A 文章编号 ：0468—155X(2014)03 057—07 作为防洪排涝 、挡潮的重要 口门枢纽 ，水闸越来越多地被利用于控制平原感潮河 网与外围海洋的水 体交换。通过水闸控制河 网内水位在一个合理范围内，保障区域内人 民生命财产安全和社会经济发 展…。因此 ，如何全面掌握河道 、闸群的水动力演进过程 ，并以此为依据制定科学合理 的闸门调度方 案 ，充分利用河 网自身调蓄能力 ，发挥水 闸对防洪效益 的影响，最大限度下泄洪水 ，提高泄水效率，尽可 能削减洪涝灾害损失，使防洪减灾效果达到最优 ，具有十分重要的理论意义和实用价值 。 本文拟开展对平原感潮河网闸群 防洪体系优化调度模型的研究，探索堰 、闸连接点的最佳模拟方 法 ，充分发挥闸群的功能效益 ，实现闸群联调，寻找出最佳调度原则 ，进一步提高河网闸群综合调度管理 的科学化水平 ，实现河网整体防洪减灾效果的最优化。 1 河网闸群防洪体系的优化调度模型 考察如图 1所示的象征性河网。其中四、五两点为汊点 ，模型中运用汊点连接方程描述 ，若汉点有 堰闸控制 ，还需考虑堰、闸过流能力 ；一、二 、三、六、七点为 边界点，模型中通过概化边界条件得到边界方程来处理 ；相 邻两汊点或汊点和边点之 间的单一河道为河段 ，河段 内两 个计算断面之间的局部河段为微段 ，一个河段可 以含有一 至多个微段 ，微段是计算中的基本单元 ，由离散后的圣维南 方程组表示。 图 1 象征性河网 1．1 微段方程 Fig．1 Symbolisticrivernetwork 采用一维圣维南方程组描述河道洪水波 的运动 ，基本 方程如下 收稿 日期 ：2013-07—12 基金项 目：“十二五”国家重大水专项 (2014ZX07104—005)；国家 自然科学基金项 目 作者简介 ：吴松柏(1990一)，男 ，湖北荆 门人 ，硕士研究生 ，主要从事水力学及河流动力学研 究。E-mail：584038527@qq．oom 通讯作者：余明辉。E-mail：mhyu@whu．edu．cn 57 Qa 邶 ：口 (1) d d￡ ‘‘ oQ+旦 _ f 1 I+ =一g