二維數(shù)值模擬在復(fù)雜天然河道洪水演進(jìn)中的應(yīng)用

□白寅虎 王莉娜

目前水力學(xué)的計(jì)算方法通常有一維、二維模擬計(jì)算方法。一維模型計(jì)算簡(jiǎn)單、便捷，但是對(duì)于彎曲、具有灘地的復(fù)雜天然河道的計(jì)算，誤差相對(duì)較大，并且傳統(tǒng)的一維計(jì)算無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)河道的流勢(shì)、流態(tài)進(jìn)行模擬。現(xiàn)以北運(yùn)河香河段為例，首先采用傳統(tǒng)一維恒定流計(jì)算河道水力要素，然后通過(guò)用MIKE21進(jìn)行河道洪水演進(jìn)數(shù)值模擬，與一維恒定流的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)工程治理措施提出合理的意見(jiàn)及建議。

1.概述

北運(yùn)河香河縣境內(nèi)河道的主槽蜿蜒而曲折，現(xiàn)狀河道主槽的河底寬度在65～250m 之間，河道左岸被耕地侵占，現(xiàn)狀河槽寬僅80m 左右。上世紀(jì)70 年代初期治理河道裁彎取直后，河底縱坡變陡，從而導(dǎo)致河道的流速變大，兩邊岸坡沖刷進(jìn)而坍塌，形成河心島。北運(yùn)河香河段河床的土質(zhì)多為中細(xì)砂和砂壤土，抗沖刷能力差，河底現(xiàn)狀存在2～11m 深度不等的沖坑。險(xiǎn)工段河道行洪時(shí)常年淘刷岸坡，危及沿線人民生命財(cái)產(chǎn)安全。河道10 年、50 年流量分別為1080m3/s、2198m3/s。洪水影響分析的方法有水文分析法、水力學(xué)方法和實(shí)際水災(zāi)法。對(duì)于天然河道的水力計(jì)算一般采用水力學(xué)的計(jì)算方法。目前水力學(xué)的計(jì)算方法通常有一維、二維模擬計(jì)算方法。在一般情況下，采用一維水力學(xué)方法對(duì)一些順直、地形單一、變化不大的河道的洪水影響進(jìn)行模擬分析。一維模型計(jì)算簡(jiǎn)單、便捷，但是對(duì)于彎曲、具有灘地的復(fù)雜天然河道的計(jì)算，誤差相對(duì)較大，并且傳統(tǒng)的一維計(jì)算無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)河道的流勢(shì)、流態(tài)進(jìn)行模擬。……