基于EFDC模型的御臨河回水區(qū)水動(dòng)力數(shù)值模擬.pdf

1、三峽工程是當(dāng)今世界上最大的水利水電樞紐工程，現(xiàn)在三峽工程在防洪、灌溉、航運(yùn)、發(fā)電和旅游等方面發(fā)揮著巨大的作用和效益，但是三峽工程可能造成的一些環(huán)境和生態(tài)方面的影響，也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。隨著三峽工程的運(yùn)行，周期性的蓄放過(guò)程給上游水體的水文情勢(shì)帶來(lái)了巨大的改變，庫(kù)區(qū)支流完全受到了回水的影響，其生態(tài)環(huán)境也發(fā)生了巨大的改變。目前庫(kù)區(qū)受回水影響的支流都出現(xiàn)了不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化，而水動(dòng)力學(xué)特征是造成這種改變的很重要的原因之一。為了了解庫(kù)區(qū)支流的

2、水動(dòng)力是如何受三峽蓄放過(guò)程的影響，本文以重慶市江北區(qū)的御臨河為研究對(duì)象，利用環(huán)境流體力學(xué)代碼 EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）模型建立了御臨河水動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型，并利用實(shí)測(cè)的水位數(shù)據(jù)、流速數(shù)據(jù)對(duì)模型的參數(shù)率定和模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。主要研究結(jié)論如下：
　?、贋榱双@得更好的模擬結(jié)果，利用Delft3D軟件圍繞御臨河河岸線繪制了御臨河水動(dòng)力模型的正交曲線網(wǎng)格，由于御臨河長(zhǎng)度太大，所以把御臨河回水

3、區(qū)分為三段，下游斷面是河口到排花、中游斷面是排花到舒家、上游斷面是舒家到梅溪，把Delft3D生成的網(wǎng)格導(dǎo)入EFDC之中，則三段的水平網(wǎng)格各為1820個(gè)，2820個(gè)和2070個(gè)，在垂向上網(wǎng)格分為5層。基于御臨河32個(gè)斷面和31條中泓線的ADCP斷面數(shù)據(jù)構(gòu)建了模型的三維水下地形圖。
　?、诶?EFDC構(gòu)建了御臨河回水區(qū)的水動(dòng)力模型，模擬了兩年的御臨河在蓄水期和放水期的流場(chǎng)變化，并利用了ADCP獲得的實(shí)測(cè)的流速數(shù)據(jù)和水位數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)

4、行了驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)流速和水位這兩個(gè)指標(biāo)的實(shí)測(cè)結(jié)果和模擬結(jié)果對(duì)比。驗(yàn)證結(jié)果顯示，河口的流速和水位驗(yàn)證的平均相對(duì)誤差為9.20％和8.90%；排花的流速和水位驗(yàn)證的平均相對(duì)誤差為18.00%和3.51%；舒家的流速和水位平均相對(duì)誤差為-1.62%和-13.65%；而梅溪的流速和水位驗(yàn)證的平均相對(duì)誤差為21.28%和-17.75%。
　　③御臨河的水文受到了三峽蓄水的影響，在9月中旬，回水初期的時(shí)候，三峽水庫(kù)開(kāi)始蓄水，御臨河位于庫(kù)區(qū)的尾部

5、，所以只有河口處出現(xiàn)部分回水，其它斷面沒(méi)有回水的出現(xiàn)。到11月中旬，處于回水中期，此時(shí)，河口到舒家段都處于回水區(qū)，回水區(qū)的頂端為于梅溪段到舒家段的河段。到12月初時(shí)，回水末期，回水區(qū)面積達(dá)到最大，從梅溪到河口都處于回水區(qū)，而且梅溪段的模擬結(jié)果顯示在12月的5號(hào)到7號(hào)，梅溪段的部分流場(chǎng)從負(fù)向轉(zhuǎn)到正向，其速率大小為0.12m/s-0.25m/s。實(shí)際中，12月初正是回水的末期。12月末為三峽水庫(kù)的放水初期，模擬結(jié)果顯示，回水區(qū)的流場(chǎng)比較雜亂

6、，但是逐漸開(kāi)始變向正向，流速也開(kāi)始逐漸的變大，其速率的變化范圍為0.17m/s-0.32m/s。1月中旬的時(shí)候，處于放水中期，御臨河回水區(qū)的流場(chǎng)開(kāi)始大面積變?yōu)檎颍魉龠M(jìn)一步增大，其值變?yōu)?.24m/s-0.35m/s；到2月中下旬的時(shí)候，處于放水末期，整個(gè)御臨河回水區(qū)的流場(chǎng)方向都變?yōu)檎?，其速率的值域變?yōu)?.30m/s-0.55m/s，流速進(jìn)一步變大，御臨河表現(xiàn)出正常河流的水文特性，這也表示，三峽水庫(kù)對(duì)御臨河的影響減到最小，長(zhǎng)江的回水

7、已經(jīng)不能影響御臨河的水文了。到4月份的時(shí)候，整個(gè)三峽水庫(kù)放水完成了，然后到9月份開(kāi)始下一個(gè)的蓄放周期。
　?、軐?duì)御臨河重點(diǎn)斷面河口進(jìn)行水動(dòng)力模擬，模擬結(jié)果顯示：由于潮流和徑流、科式力、離心力、水流密度的影響，以及河口地形的影響，御臨河的河口，在橫向和縱向上存在著環(huán)流。在蓄水中期時(shí)，河口的環(huán)流現(xiàn)象是最明顯的。在蓄水的前期、中期、御臨河河口表層流速為正、底層流速為負(fù)，蓄水后期，表層和底層流速都變?yōu)檎?。在蓄水期，河口的表層和底層的平?/p>