MIKE21模型應(yīng)用研究長江河道洪水中碼頭影響分析

采用mike21平面二維數(shù)學(xué)模型對涉河荊岳鐵路公安長江大橋的防洪影響進(jìn)行模擬研究。工程中橋墩概化采用局部地形和局部糙率修正方法,將數(shù)學(xué)模型的計算結(jié)果與物理模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證了該數(shù)學(xué)模型的模擬精度能滿足防洪評價計算的精度要求。

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(yīng)用mike21模型模擬建橋后的河道水流,進(jìn)而進(jìn)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(shè)計洪水.采用riegl三維激光掃描儀測量河道地形,結(jié)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(jìn)行網(wǎng)格劃分.對糙率等參數(shù)率定后,采用mike21模型進(jìn)行模擬計算.計算結(jié)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(shí)踐證明應(yīng)用mike21模型模擬河道水流其效果良好,合理的評價結(jié)果為工程的防洪安全提供了保障.在實(shí)踐中應(yīng)做好對糙率等參數(shù)的率定,以保證模型的正確運(yùn)行.

洪水風(fēng)險圖是進(jìn)行洪水風(fēng)險分析,預(yù)防洪澇災(zāi)害的有效技術(shù)手段。文章基于mike21fm模型開展淮河流域泉潁片（豫）防洪保護(hù)區(qū)洪水演進(jìn)仿真模擬研究,獲取淹沒水深、歷時、到達(dá)時間、最大流速等洪水風(fēng)險信息,結(jié)果表明該模型計算效率高、穩(wěn)定性好、模擬精度高、模擬結(jié)果合理,成果可為淮河流域泉潁片（豫）防洪保護(hù)區(qū)的防汛救災(zāi)工作提供技術(shù)支撐。

洪水風(fēng)險圖是進(jìn)行洪水風(fēng)險分析,預(yù)防洪澇災(zāi)害的有效技術(shù)手段。文章基于mike21fm模型開展淮河流域泉潁片（豫）防洪保護(hù)區(qū)洪水演進(jìn)仿真模擬研究,獲取淹沒水深、歷時、到達(dá)時間、最大流速等洪水風(fēng)險信息,結(jié)果表明該模型計算效率高、穩(wěn)定性好、模擬精度高、模擬結(jié)果合理,成果可為淮河流域泉潁片（豫）防洪保護(hù)區(qū)的防汛救災(zāi)工作提供技術(shù)支撐。

由于受河床邊界、水沙條件變化、江湖關(guān)系調(diào)整和人類活動等因素影響,近10a來,特別是1998年長江大洪水后,盡管荊江河段河勢總體基本穩(wěn)定,但局部河段河勢發(fā)生了較大調(diào)整,河道演變較為劇烈。主要表現(xiàn)為重點(diǎn)河段主支汊易位、水流頂沖點(diǎn)上提或下移、洲灘及河道沖淤等,對護(hù)岸工程、堤防及下游河勢等產(chǎn)生了一定影響。根據(jù)大量水文泥沙原型觀測資料,探討荊江河道演變規(guī)律,并針對河道演變對防洪的影響進(jìn)行了初步研究,可為長江荊江河段河道整治提供參考。

以寧波市甬江河段右岸擬擴(kuò)建的寶達(dá)碼頭為例,通過數(shù)值模擬方法,分析研究了不同洪潮組合在不同邊界條件下碼頭棧橋上下游水流的流態(tài)、壅水高度及河床沖淤強(qiáng)度。并通過對比碼頭棧橋擴(kuò)建前后河段的水位、河勢、棧橋區(qū)沖淤等變化,分析了寶達(dá)碼頭的擴(kuò)建對甬江河段行洪的影響。

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(guān)分析計算,在壅水計算和二維水力分析計算兩部分來進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)算法,使用mike21fm模型來進(jìn)行橋梁防洪影響評價是非常合適的。

文中利用dhi開發(fā)的mike11、mike21軟件分別建立現(xiàn)狀堤防條件下的一、二維洪水演進(jìn)模型.由于河道存在著一維特性,通過對河道內(nèi)洪水演進(jìn)進(jìn)行一維數(shù)值模擬,二維數(shù)值模擬耦合,取得了較好的效果.在對河道一維洪水?dāng)?shù)值模擬中,可以看出,一維模型建模簡單,可以隨時根據(jù)河道斷面更新數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行修改,同時模擬時間較短,可以為河道整治,防洪規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù).二維數(shù)值模擬所需資料多,精度高,可以校核一維洪水?dāng)?shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性.

為評價典型濱海核電廠廠址防洪安全，采用mike21軟件模擬外海高潮位頂托條件下可能戚大洪水和1000年一遇洪水的演進(jìn)過程，分析了廠址北側(cè)排洪通道上所建大件橋梁對洪水的阻水竹用。研究結(jié)果表明：相比于橋梁的阻水作用，核電廠的防洪安全主要受降雨所引起的廠址上游小流域洪峰強(qiáng)度的控制，即使在設(shè)計基準(zhǔn)洪水位和潮位疊加可能最大降雨洪水情景下，核電廠主廠區(qū)也不受水淹的影響。

為評價典型濱海核電廠廠址防洪安全,采用mike21軟件模擬外海高潮位頂托條件下可能最大洪水和1000年一遇洪水的演進(jìn)過程,分析了廠址北側(cè)排洪通道上所建大件橋梁對洪水的阻水作用。研究結(jié)果表明:相比于橋梁的阻水作用,核電廠的防洪安全主要受降雨所引起的廠址上游小流域洪峰強(qiáng)度的控制,即使在設(shè)計基準(zhǔn)洪水位和潮位疊加可能最大降雨洪水情景下,核電廠主廠區(qū)也不受水淹的影響。

采用mike11（一維）和mike21（二維）的動態(tài)耦合mikeflood水動力學(xué)模型,構(gòu)建中順大圍洪水風(fēng)險圖計算模型,分析計算各種不同來水條件下,典型潰口發(fā)生潰堤后的洪水傳播過程,分析淹沒范圍、淹沒水深、淹沒歷時等主要特征參數(shù),為中山市、順德區(qū)中順大圍保護(hù)區(qū)內(nèi)防洪決策、避洪轉(zhuǎn)移等提供技術(shù)支持。

為評估遼寧省北沙河河道的防洪能力,以北沙河全河段為研究對象,采用dhi開發(fā)mike11水動力模型計算河道水面線,根據(jù)警戒水位、成災(zāi)水位及保證水位確定原則,結(jié)合10a、20a和50a一遇洪峰流量成果,計算得出8個代表斷面的特征斷面相應(yīng)特征水位(流量)。經(jīng)過河道現(xiàn)狀防洪能力評估研究,得出過流能力較弱或者防洪能力有缺陷的河段,為防洪工程的規(guī)劃建設(shè)以及地方防汛調(diào)度防汛應(yīng)急安全提供科學(xué)依據(jù)。

本文通過對某碼頭工程建設(shè)實(shí)例的研究,分析了碼頭建設(shè)后對河道防洪安全所產(chǎn)生的影響,并提出消除或減少不利防洪影響的防護(hù)措施,供碼頭設(shè)計參考。

基于平面二維水流數(shù)學(xué)模型,對和縣碼頭修建后水流運(yùn)動情況進(jìn)行模擬。計算結(jié)果表明:和縣碼頭修建后,附近河段水位及流速分布無明顯變化,最大壅水高度僅為0.003m,對防洪影響不大,從而論證了興建碼頭工程的可行性。

本文基于現(xiàn)場查勘、河道大斷面測量、已有的水文資料、流域規(guī)劃、工程河段堤防情況、地質(zhì)情況等,多角度分析了碼頭工程對滁河河道防洪的影響。

在對mike21二維水動力數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡單介紹的基礎(chǔ)上，應(yīng)用mike21水動力模塊對擬建橋梁附近河段進(jìn)行三角形網(wǎng)格剖分，建立河道二維水動力數(shù)學(xué)模型，對河道流場及圓橋墩局部繞流進(jìn)行數(shù)值模擬，得出建橋前后河道流場變化，從而分析橋墩對河道流場的影響，分析結(jié)果可作為橋梁布置重要的設(shè)計依據(jù)。

以長江中下游防洪系統(tǒng)為對象,根據(jù)長江中下游水系復(fù)雜、涉及范圍廣、地域差異顯著、空間尺度變化大、區(qū)域洪水組成復(fù)雜多樣,且耦合作用強(qiáng)、相互影響、相互制約等實(shí)際情況,在總結(jié)前人研究長江中下游水沙數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,從探索長江中下游水沙輸運(yùn)規(guī)律(包括河道水沙和湖泊水沙運(yùn)動規(guī)律)入手,在數(shù)值模擬框架內(nèi)對區(qū)域內(nèi)各種水力單元或環(huán)節(jié)的計算模式(包括分流口、匯流口水沙計算模式,河網(wǎng)動邊界及其計算模式)、湖泊泥沙輸沙率計算模式、動床阻力計算模式和河道橫斷面變形計算模式等進(jìn)行了深入研究,提出了構(gòu)建長江中下游水沙輸運(yùn)數(shù)學(xué)模型的總體設(shè)想及其相關(guān)環(huán)節(jié)的計算模式。

針對目前柳州市柳江河道上擬建景觀對河道的影響,分別建立了柳州市柳江河道大范圍河段和擬建景觀工程局部范圍曲線坐標(biāo)系下的二維水流數(shù)學(xué)模型,并采用純隱格式的混合有限分析法用來離散和求解該數(shù)學(xué)模型。建立的大范圍的柳州市柳江河道二維數(shù)學(xué)模型計算成果一方面用來進(jìn)行驗(yàn)證,另一方面為景觀工程局部水流數(shù)學(xué)模型提供初始和邊界條件。結(jié)果分析表明,與工程前相比,景觀工程局部河道地形有挖有填,對局部水位和流態(tài)存在一定的影響;由于對工程區(qū)堤防外的房屋進(jìn)行了拆遷,一定程度改善了所處位置河道左岸的過流條件。

采用平面二維水流數(shù)學(xué)模型模擬計算華潤水泥(封開)有限公司配套碼頭工程建設(shè)對西江河段防洪的影響,結(jié)果表明,工程修建后上游河段最大壅水高度約0.027m,最大壅水長度約為110m,壅水影響不明顯,對岸流速增大,建議拋石護(hù)腳防護(hù)。

分析了黃河內(nèi)蒙古河道洪水期不同流量級洪水的特征及洪水水沙搭配情況,探討了不同流量級洪水對河道沖淤的影響。結(jié)果表明:①1958—2006年巴彥高勒站最大洪峰流量呈減小趨勢,洪水期天數(shù)、各級流量洪水出現(xiàn)的場次也呈減小趨勢,1987—2006年各量級洪水出現(xiàn)的天數(shù)發(fā)生變化,小流量級洪水占的比例增大,大流量級洪水占的比例減小;②1958—2006年巴彥高勒站洪水期水量、沙量均呈減少趨勢,1987年以后小流量級水量占比例最大,大流量級水量占比例最小;③同一年不同量級洪水的來沙系數(shù)比較接近,1987年以后各量級洪水來沙系數(shù)增大;④隨著含沙量的增大,各量級洪水的單位水量沖淤量增大;⑤小于1000、1000～1500、1500～2000、2000～3000m3/s和大于3000m3/s洪水河道沖淤的臨界含沙量分別為5.0、6.0、8.5、10.0kg/m3和6.0kg/m3。

依據(jù)沮漳河洪水運(yùn)用情況，分析了沮漳河洪水對荊江河段的防興影響：直接威脅荊江大堤的安全；臺高了長江市站的水位；加重了荊江河段的防洪任務(wù)。對進(jìn)一步做好沮漳河流域防洪,減輕荊江河段的洪水壓力提出了幾點(diǎn)意見：①沮河建設(shè)骨干性防洪樞紐工程；②提高下游河道的整治標(biāo)準(zhǔn)；③成立區(qū)域性的防汛指揮機(jī)構(gòu)；④完善非工程防洪措施。

附件 長江河道砂石采運(yùn)管理單 年月日編號： 采砂船舶名、船號船主姓名身份證號 運(yùn)砂船 舶名、船號船舶經(jīng)營人身份證號 《船舶營業(yè)運(yùn)輸 證》編號 載貨定額實(shí)際載運(yùn)量 裝運(yùn)砂起止時間 到達(dá)碼頭/裝 卸點(diǎn) 可采區(qū)名稱及 范圍 采砂許可證編號及 核定可采砂總量 監(jiān)管單位的主管部門（蓋章） 采砂船負(fù)責(zé)人簽字： 運(yùn)砂船負(fù)責(zé)人簽字： 監(jiān)管人員簽字：