基于MIKE21的二维数值模拟在防洪评价中的应用.pdf
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1、第 卷第期 年 月浙江水利水电学院学报J o fZ h e j i a n gU n i v o fW a t R e s&E l e c t r i cP o wV o l N o O c t D O I:/j i s s n 基于M I K E 的二维数值模拟在防洪评价中的应用沈德录,周建芬(浙江中邦水利科技有限公司,浙江 杭州 ;浙江水利水电学院 水利与环境工程学院,浙江 杭州 )摘要:为探究涉河涉堤工程建设对水域防洪等功能的影响,以永嘉县沙头镇响山大桥临时钢栈桥为例,采用M I K E 软件建立模型,计算临时钢栈桥建设前后桥址一定区域内河道水位的壅水高度、壅水长度以及流速变化特点和分布
2、规律,分析临时钢栈桥的建设对楠溪江河道行洪能力的影响.结果显示:临时钢栈桥桥址附近的水位较建设前水位略有升高,最大壅水高度为 m,发生在桥位上游约 m处,桥墩间流速较建设前有所增加,最大流速增幅为 ,计算数值与采用传统方法得出的数值相差甚微.由于桥墩局部的阻水作用,在河水流向桥墩时,两侧会出现小范围绕流,对河道整体水流运动无较大影响.关键词:涉河涉堤工程;M I K E ;壅水高度;流速变化;防洪评价中图分类号:TV 文献标志码:A文章编号:()A p p l i c a t i o no fT w o d i m e n s i o n a lN u m e r i c a lS i m u
3、 l a t i o nB a s e do nM I K E i nF l o o dC o n t r o l E v a l u a t i o nS H E ND e l u,ZHOUJ i a n f e n(Z h eji a ngZ h o ngb a ngW a t e rT e c h n o l og yC o,L t d,H a ngz h o u ,C h i n a;C o l l egeo fW a t e rR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE ngi n e e r i ng,Z h eji a ngU
4、 n i v e r s i tyo fW a t e rR e s o u r c e sa n dE l e c t r i cP o w e r,H a ngz h o u ,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e rt oe xpl o r et h ei mpa c to ft h ec o n s t r u c t i o no fr i v e r e m b a n k m e n tpr oje c t so nf l o o dc o n t r o la n do t h e r f u n c t i o n s i nw a t e
5、 ra r e a s,b a s e do nt h et e mpo r a rys t e e l t r e s t l eb r i dgeo fX i a ngs h a nB r i dge i nS h a t o uT o w n,Y o ng ji aC o u n ty,am o d e lw a sb u i l tbyM I K E s o f t w a r et oc a l c u l a t et h ec h a ngec h a r a c t e r i s t i c sa n dd i s t r i b u t i o nr u l e so f
6、t h eb a c k w a t e rh e igh t,b a c k w a t e r l e ngt ha n dv e l o c i tyo f t h er i v e r l e v e l i nac e r t a i na r e ao f t h eb r i dge s i t eb e f o r ea n da f t e r t h ec o n s t r u c t i o no f t h et e mpo r a rys t e e l t r e s t l eb r i dge T h e i n f l u e n c eo f t h ec
7、 o n s t r u c t i o no f t e m po r a rys t e e l t r e s t l eb r i dgeo nf l o o dd i s c h a rgec apa c i tyo fN a n x iR i v e r i s a n a lyz e d T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h ew a t e rl e v e ln e a r t h e t e mpo r a rys t e e l t r e s t l eb r i dge s i t e i s s l igh t lyh igh
8、 e r t h a n t h a t b e f o r ec o n s t r u c t i o n,a n d t h em a x i m u mh e igh to f t h ew a t e r i s m,w h i c ho c c u r sa ta b o u t mups t r e a mo ft h eb r i dges i t e T h ef l o wr a t eb e t w e e npi e r s i n c r e a s e s c o mpa r e dw i t ht h a t b e f o r ec o n s t r u c
9、t i o n,a n d t h em a x i m u mf l o wr a t e i n c r e a s e s by T h e r e i sl i t t l ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h ec a l c u l a t e dr e s u l t sa n dt h o s eo b t a i n e dbyt r a d i t i o n a lm e t h o d s D u et ot h e l o c a lw a t e rb l o c k i nge f f e c to f t h epi e r
10、s,t h ew a t e rf l o w sa r o u n dt h et w os i d e so f t h epi e r sw i t hl i m i t e dr a nge,w h i c hh a sn ogr e a t i n f l u e n c eo nt h eo v e r a l l f l o wm o v e m e n to f t h er i v e r K e y w o r d s:r i v e r e m b a n k m e n tpr oje c t;M I K E ;h e igh to fb a c k w a t e r
11、;v e l o c i tyc h a nge;f l o o dc o n t r o l e v a l u a t i o n收稿日期:作者简介:沈德录(),男,浙江温州人,工程师,主要从事水利工程咨询及设计工作,E m a i l:q q c o m.响山大桥位于浙江温州永嘉县境内,于 年建成,桥梁全长 m,桥宽m,跨径组合为 m.响山大桥经鉴定已被判定为危桥,存在安全隐患,为确保车辆通行安全,相关管理部门决定对响山大桥实施临时限制交通措施.在桥梁两侧设置限高架,禁止高度m(含)以上的车辆通行,但该桥是杭温铁路永嘉段工程施工运输车辆的必经之路.考虑到杭温铁路永嘉段已全面进入主体施工阶
12、段,而现有响山大桥不能满足杭温高铁施工运输车辆荷载要求,为确保杭温铁路正常施工,急需在原响山大桥下游处增设临时钢栈桥.按照 中华人民共和国防洪法(年修正)、河道管理范围内建设项目管理的有关规定(年修正)等法律、法规的规定,建设临时钢栈桥前必须编制防洪评价报告,重点分析评价临时钢栈桥的建设是否满足自身防洪安全需要,提出切实可行的消除或减轻洪水影响的措施.研究目的M I K E 软件是由丹麦DH I公司开发的水利商业应用软件,是较为成熟的二维数学模型之一.在工程应用中,M I K E 软件的水动力模块可以计算给定区域平面多点水位、流速及河床冲淤等二维水力学数据参数,在涉河桥梁防洪影响评价中多用于桥
13、梁附近、桥墩周围的流速计算 .临时钢栈桥位于永嘉县沙头镇响山村(E,N),桥址位于响山大桥下游m处,与两岸现有道路平接,平面布置见图.钢栈桥全长 m,跨径布置()m,桥宽m,跨越楠溪江.桥梁上部采用 I a工字钢纵向承重梁和 I a工字钢横向承重梁结构,下部采用 mm mm钢管桩,涉水桥墩 处,墩台轴线与河道的水流方向基本一致,钢栈桥结构见图,图.以响山大桥临时钢栈桥工程为实例,基于M I K E 二维数值模拟对工程涉及河段钢栈桥建设前后的水流条件变化进行分析,为评价钢栈桥的建设对河道行洪及河势稳定影响提供技术支撑.图临时钢栈桥平面布置图临时钢栈桥桥型图临时钢栈桥立面布置图 研究方法 水文分析
14、本工程涉及 楠 溪 江 响 山 村 段 范 围 的 水 文 分析计算成果在浙江省水利水 电勘测设计 院编制的 楠溪江流域水利规划修编报告中 已有详细计算过程,该成果可用于本次防洪评价水文分析成果比对;按照本工程所在位置及楠溪江流域特点,将响山大桥桥址以上流域分为三个区域:大楠溪流域、小楠溪流域及大小楠溪汇合口至响山大桥区域.根据 浙江省短历时暴雨计算面雨量,再通过浙江省瞬时单位线公式分别推求洪水第期沈德录,等:基于M I K E 的二维数值模拟在防洪评价中的应用更具针对性,洪水组合后分析计算得出本次设计洪水成果.根据 楠溪江流域水利规划修编报告,本工程设计暴雨根据流域雨量站的位置分布状况,选取
15、石柱站、碧莲站作为暴雨分析的参证站.暴雨取样采用同场雨法,以P型曲线适线,从而求得流域不同频率设计暴雨.本次楠溪江响山村段设计暴雨采用浙江省短历时暴雨.点面系数取,根据 浙江省短历时暴雨 图集查得点雨量及变差系数Cv值,即为流域面雨量与Cv值.楠溪江响山村段设计暴雨成果见表.将本次流域设计暴雨成果与 楠溪江流域水利规划修编报告 中的设计暴雨成果进行对比,对比结果见表.表楠溪江响山村段设计暴雨成果时长/h洪水位均值/mmCvCs/Cv不同频率设计洪水位/mm /表设计暴雨成果比较流域或工程名称时长/h洪水位均值/mmCvCs/Cv不同频率设计洪水位/mm 楠溪江响山村段(本次计算成果H)楠溪江流
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- 基于 MIKE21 二维 数值 模拟 防洪 评价 中的 应用
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