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平原感潮河网地区水动力模型研究与应用样本

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下载后可任意编辑平原感潮河网地区水动力模型讨论与应用邹长国、 金德刚[摘要]根据平原感潮河网的水力特性, 讨论复杂河网非恒定流计算问题, 利用圣维南方程组、 节点连续方程及边界条件建立了水动力数学混合模型。将模型应用于宁波市鄞东南水系的河网计算, 并利用 ”麦莎”台风实测水文资料对模型做了检验, 验证结果表明, 建立的水动力数学模型是可行的, 能够用于平原感潮河网地区的水力计算。[关键词] 感潮河网; 非恒定流; 圣维南方程组; 混合模型1、 引言平原感潮河网地区是城市发达、 人口众多的地区 ,同时又是湖泊密布、 地势较低、 易于发生洪涝灾害的地区。近年来 ,一方面由于全球性气候异常 ,洪水、 暴雨和强潮的综合影响引起了平原河网水文条件的复杂多变。这些对平原河网的防洪、 排涝和规划等提出了一系列新的讨论课题。由于河网模拟区域大, 大多数情况只能采纳数值方法进行模拟, 其核心问题是河网数学模型的建立和求解。平原河网地区地势平坦,大多数河流坡降平缓 ,流量很小。农灌渠道不计其数 ,再加上泵站、 水闸等水利控制工程, 使河网的水力学描述更加复杂 ,因而在建模工作中完全如实地模拟如此庞大复杂的水系几乎是不可能的。本文利用节点水量平衡方程, 将节点—河道模型与成片水域有机的结合起来, 构成新的水动力数学模型 ,又称之为混合模型。该模型的基本思想是:将平原河网的水域分为骨干河道和成片水域两类, 对骨干河道采纳节点—河道模型; 对成片水域采纳单元划分的方法将其划分为单元 ,再引入当量河宽的概念 ,把成片水域的调蓄功能概化为骨干河道的陆域宽度, 将其纳入节点—河道模型一并计算。水动力模型涉及控制方程的简化, 方程组的离散和求解、 初始边界条件的下载后可任意编辑确定、 模型的率定和验证等问题。限于篇幅, 本文仅将河网水动力学模型的建立和求解的基本思路及应用评述如下。2、 水动力模型的基本方程2.1 基本方程组水流在平底、 棱柱形明渠中一维非恒定流动的基本方程组—圣维南方程组: 连续方程 ( 1) 动力方程 ( 2) 式中, x, t—距离( m) 和时间( s) , 为自变量; A—过水面积( m2) ; Q—断面流量(m3/s); Z—水位( m) ; α—动量修正系数; K—流量模数; —旁侧入流( m2/s) ; 入流为正, 出流为负; —入流沿水流方向的速度( m/s) 。2.2 差分格式采纳四点线性隐式差分( 图1) 图1 差分格式示意图 (3)下载后可任意编辑 式中为变...

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