淺談mike21模型在橋梁行洪論證水流模擬中的應(yīng)用

1、1淺談Mike21模型在橋梁行洪論證水流模擬中的應(yīng)用摘要：簡(jiǎn)要介紹Mike21平面二維模型的功能和應(yīng)用情況，以瀘州市海潮沱江大橋工程橋區(qū)沱江河段模擬為例，展示了該模型的模擬效果。該模型計(jì)算成果令人滿意，其精度可以滿足使用要求。關(guān)鍵詞：Mike21平面二維數(shù)值模擬沱江瀘州市海潮沱江大橋位于四川省瀘州市瀘縣海潮鎮(zhèn)，橋梁跨沱江而設(shè)，由于本工程的修建將影響沱江局部河段行洪面積、流態(tài)，對(duì)橋區(qū)沱江的防洪態(tài)勢(shì)造成一定影響，根據(jù)《中華人民共和國(guó)水法》、

2、《中華人民共和國(guó)防洪法》等有關(guān)規(guī)定，本工程須進(jìn)行行洪論證專(zhuān)題分析，為工程的設(shè)計(jì)及項(xiàng)目審批提供科學(xué)依據(jù)。目前數(shù)學(xué)模型是研究涉水工程對(duì)河道行洪影響采用較多的技術(shù)手段，其中Mike21是較為成熟的平面二維數(shù)學(xué)模型之一。該模型由丹麥水力學(xué)研究所開(kāi)發(fā)，可用于模擬河流、湖泊、河口、海岸等的水流、泥沙、波浪等方面，該軟件在國(guó)內(nèi)一些大型工程中得到應(yīng)用，如：黃浦江水流和水質(zhì)模型、嘉陵江重慶段水流模擬、長(zhǎng)江口水動(dòng)力學(xué)模擬等，均取得了良好的效果。1.Mike

3、21模型1.1模型簡(jiǎn)介Mike21模型廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外水動(dòng)力模擬中，取得了較好的效果，在世界范圍內(nèi)大量工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上持續(xù)發(fā)展，是目前國(guó)際上較為先32.2工程水文條件沱江流域水文站點(diǎn)較多，布設(shè)合理，基本上能控制沱江干流的水情變化。本工程位于沱江干流上，控制集雨面積24403.7km2，與李家灣水文站集雨面積（23283km2）最接近，李家灣水文站資料齊全，可作為本工程水文計(jì)算的依據(jù)站。根據(jù)李家灣站1951～2000年洪水流量系列，加入

4、1898年、1936年歷史洪水，組成不連續(xù)最大洪水系列，采用數(shù)學(xué)期望公式分別計(jì)算歷史洪水和實(shí)測(cè)洪水系列各項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)頻率，以距法計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)的初值，采用PⅢ型理論頻率曲線適線后，確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)值，成果見(jiàn)表1。本工程橋址處集雨面積與李家灣站控制面積相差4.8%，小于15%，故可將李家灣站的設(shè)計(jì)洪水成果采用面積比指數(shù)（按面積比的三分之二次方）移用至本工程斷面處，經(jīng)計(jì)算，本工程處設(shè)計(jì)洪水見(jiàn)表2。2.3行洪論證計(jì)算（1）模型計(jì)算范圍及地形。數(shù)學(xué)

5、模型計(jì)算范圍應(yīng)能充分涵蓋工程可能影響的范圍及模型邊界穩(wěn)定所需的范圍。綜合考慮水文資料、地形及工程研究?jī)?nèi)容等因素，計(jì)算范圍選取為：本工程上游2.8km至下游2.3km共5.1km河段。（2）有關(guān)系數(shù)的選取。①糙率系數(shù)，糙率系數(shù)通過(guò)模型的率定和驗(yàn)證來(lái)確定，本次選用0.03～0.035。②動(dòng)邊界處理。為保證模型計(jì)算的連續(xù)性，采用動(dòng)邊界技術(shù)模擬不同流量下的網(wǎng)格干濕變化。當(dāng)單元水深大于水深臨界值hwet時(shí)，判斷單元為“濕”，正常計(jì)算動(dòng)量方程；當(dāng)計(jì)