二維非恒定流數(shù)學模型在防洪影響評價中的應用

針對單純使用一維或二維數(shù)學模型難以準確高效模擬大型涉水工程對水域影響的問題,通過利用一、二維聯(lián)解潮流數(shù)學模型,在珠江口某港區(qū)碼頭工程附近使用二維模型,對該區(qū)域流場和流速變化范圍進行模擬,其余水域采用一維模型模擬。結果表明,工程對珠江東四口門及工程周邊水域水位、流速、河道潮量及分流比、潮排、潮灌、排澇等影響不大。結論認為,一、二維數(shù)學模型聯(lián)解計算可以用于大型工程,尤其是海域內大型工程的防洪評價計算,并能夠得出較為可靠的計算結果。

依據(jù)《防洪法》等有關規(guī)定,對河道管理范圍內的建設項目和位于河流影響范圍內的重要建設項目應進行防洪影響評價,重要的防洪工程應運用數(shù)學模型分析計算。選用數(shù)學模型時,可根據(jù)實際情況,在滿足工程實際的需要條件下,適當?shù)倪x用一維或二維數(shù)學模型。本文運用二維數(shù)學模型對吉林油田新民采油廠擬在河道灘地內新建油井工程進行壅水計算,并采用經驗公式法進行校核。結果表明:對于河道內復雜地形及建筑物的防洪評價壅水計算,相比二維模型計算結果,經驗公式計算結果偏小,采用二維模型計算結果進行防洪評價,結論更安全、可靠。

碼頭建設會對河道行洪、堤防及其他防洪工程的安全造成不利影響.防洪影響分析是碼頭工程設計中一項重要技術工作.采用平面二維潮流數(shù)學模型,對長江鎮(zhèn)揚河段水流運動以及擬建碼頭工程對防洪的影響進行了數(shù)值模擬計算.結果表明,在防洪設計洪水、平灘水位流量和多年平均流量3種水流條件下,工程興建后水位壅高最大值約1.2cm,水位降低最大值約1.5cm,流速最大增幅約0.05m/s,最大減幅約0.23m/s.碼頭興建后對工程河段的水位和流場影響較小,不會對河段的行洪帶來不利影響.

數(shù)學模型是防洪評價的一種重要技術手段。介紹了二維水流數(shù)學模型的基本原理以及二維水流數(shù)學模型在廣西梧州市塘源綜合碼頭防洪評價中的應用實例。結果表明:碼頭建成后,工程區(qū)上游約1.7km至工程區(qū)下游約1.1km范圍內流場發(fā)生了變化,但變化幅度較小,在各頻率洪水條件下,流速最大增加值與減小值均不超過0.1m/s,且分布在工程所在位置附近,說明工程對所在河道總體河勢穩(wěn)定影響不大。

二維水流數(shù)學模型作為一種先進的工具,可為工程研究提供更豐富、更精確的信息,在港口、河道治理等領域均有廣泛應用。本文采用二維水流數(shù)學模型分析了鷹潭信江特大橋興建后對工程河段行洪及流場的影響,為橋梁防洪影響評價提供了科學的決策依據(jù)。

根據(jù)江蘇灌河(鹽城與連云港兩市交界河)天然潮汐河道特點,結合船舶修造行業(yè)舾裝碼頭建設要求,采用平面二維水流數(shù)學模型,對擬建碼頭處的潮位、流速、潮形等水力因素,利用上下游實測資料進行求解和率定,通過分析和計算,能夠更加準確地反映碼頭等涉水構筑物產生的壅水影響及潮流場變化情況,為科學合理地評價船舶修造項目的行洪影響提供依據(jù)。

采用平面二維非恒定全沙數(shù)學模型,結合滹沱河倒虹吸工程附近河道進行了模型驗證,得到了較好的結果。

數(shù)學模型是防洪評價的一個重要技術手段。介紹了廣州水道某碼頭工程局部水域平面二維水沙數(shù)學模型的建立和驗證及實際應用效果,結果表明,模型能較好地模擬工程附近水流泥沙運動以及河床沖淤變化規(guī)律,為預測分析工程建設對河道河床沖淤演變影響以及量化分析提供了一種手段和途徑。

為分析橋梁工程的修建對原河道水文情勢的影響,以小龍門大橋工程為例,采用平面二維數(shù)學模型,模擬了5a一遇設計洪水條件下工程修建前后河道內水位和流場分布特征的變化。結果表明,橋梁工程修建后在橋墩附近產生了一定的壅水與流場變化,有局部性的影響。

經典型年洪水驗證二維數(shù)學模型應用于廢黃河下段流域設計洪水計算是合理可行的,可提高計算成果的精度。用該模型計算了33種不同遭遇組合設計洪水,計算成果已在江蘇省鹽城市廢黃河防洪預案中得到應用。

文章以跨遼河的某座大型橋梁為例,對5a一遇設計洪水條件下的河道流場分布特征和水位變化情況,利用平面二維數(shù)學模型進行了模擬分析,并對比分析了流場變化和雍水。研究表明:在5a一遇設計洪水條件下的橋墩附近,跨遼河的某座大型橋梁的橋墩出存在一定的流場變化和雍水,工程建設可對遼河產生局部的影響作用。

通過建立二維水動力學數(shù)學模型,對阿什河珍珠島圍堤擴建進行了防洪影響分析及評價,分析表明圍堤擴建引起的河道水位最大壅高0.19m,流速最大增加0.25m/s,局部河段將不再滿足防洪規(guī)劃堤頂安全超高要求,但不會影響其它防洪規(guī)劃的安排與實施、防洪規(guī)劃的總體要求和整體目標,對本河段的防洪、河勢穩(wěn)定、防汛搶險以及第三方合法的水事權益也無明顯的不利影響。

采用河道平面二維水流數(shù)學模型,對襄樊河段水流運動以及襄樊電廠二期工程大件碼頭和取水口工程對防洪的影響進行了數(shù)值模擬計算。結果表明:工程修建后上游河段最大壅水高度約0.02m,最大壅水長度約為630m,水流流態(tài)及水流流速分布無明顯變化,對防洪影響不大。

新建赤峰至京沈高鐵喀左站鐵路工程跨越老哈河.為研究工程對河道行洪的影響,應用mike21模型模擬建橋后的河道水流,進而進行防洪影響評價.根據(jù)老哈河上游4處參證水文站推求橋址處設計洪水.采用riegl三維激光掃描儀測量河道地形,結合1:1萬地形圖處理后,采用三角形網(wǎng)格對計算區(qū)域進行網(wǎng)格劃分.對糙率等參數(shù)率定后,采用mike21模型進行模擬計算.計算結果表明,老哈河鐵路橋修建后壅水高度較小,流場變化不大,對河道行洪安全影響較小.實踐證明應用mike21模型模擬河道水流其效果良好,合理的評價結果為工程的防洪安全提供了保障.在實踐中應做好對糙率等參數(shù)的率定,以保證模型的正確運行.

通過建立的基于有限體積法的平面二維非恒定流數(shù)學模型,對馬家咀航道整治一期工程建設前后的河道水流運動進行模擬計算。結果表明:工程建設前后工程河段水位變化較小,工程附近河段水流流態(tài)及水流流速分布無明顯變化。研究建立的二維水流數(shù)學模型可準確模擬工程河段水流運動,能在防洪影響評價中對工程前后河道水流、水位變化變提供較為可靠的依據(jù),具有實用價值。

本文研究使用mike21fm模型來研究h河新建橋梁的防洪影響評價中的相關分析計算,在壅水計算和二維水力分析計算兩部分來進行分析研究。分析成果數(shù)值上與傳統(tǒng)方法相差甚微,但是分析的水力因素遠遠多于傳統(tǒng)算法,使用mike21fm模型來進行橋梁防洪影響評價是非常合適的。

hec-ras模型是國外一款一維水動力軟件,可模擬涉及橋梁、涵閘、泵站等多種建筑物的單一河道、樹狀或環(huán)狀河網(wǎng)復雜水力系統(tǒng).本文從模型基本構架入手,介紹了hec-ras模型的原理、組成及主要用途,運用實例說明其在防洪評價中的應用,并用mike11模型對hec-ras模型成果合理性進行了驗證.

通過韓江三角洲網(wǎng)河區(qū)較大范圍一維河網(wǎng)數(shù)學模型和工程局部河段平面二維水流數(shù)學模型,對潮州大橋建設前后對韓江的防洪影響進行了綜合分析和評價,并提出了主要防治和補救措施的建議,可供類似工程參考。

為提高穿河管線防洪影響評價質量和水平,便于今后同類建設項目開展評價工作,該文針對目前防洪影響評價中普遍存在的問題,以某天然氣管道穿越河流工程防洪影響評價為例,對穿河管線防洪影響的評價程序、技術路線、工作內容及影響防治措施進行了系統(tǒng)的分析和探討,構建了穿河管線防洪影響評價的基本框架,明確了評價的工作內容,并給出常見的防治措施供設計參考。

隨著我國經濟建設的飛速發(fā)展,基礎設施建設投入的加大,河道建設項目越來越多,規(guī)模越來越大,涉及面也越來越廣,各類跨河、穿河、臨河工程逐年增加.

本文以實際工程為例,論述說明了公路橋工程穿越河流防洪影響評價的計算內容和評價方法。對建設項目審查工作具有一定的參考作用,使防洪評價能夠充分反映建設項目對防洪的影響,以便采取對策保證河道行洪安全。

結合揚州五峰山地區(qū)涉水橋梁,采用hec-ras、mike21及hydroinfo模型對橋墩產生的雍水和沖刷計算,對相同設計標準下三種模型的防洪影響評價計算結果進行對比分析,并與實測數(shù)據(jù)做比較。研究結果表明：hec-ras模型雖然計算精度稍微欠佳,但與其它兩種模型計算結果比較接近;在水系復雜多變、計算方案多樣的情況下,hec-ras模型在數(shù)據(jù)處理方面具有一定的優(yōu)越性,能節(jié)省大量的人力物力,可在防洪評價中推廣使用。