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《柳州市柳江河道景观工程对河道水流的影响研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、中国农村水利水电2010年第10期55文章编号:10072284(2010)10005504柳州市柳江河道景观工程对河道水流的影响研究方神光,黄胜伟(珠江水利委员会珠江水利科学研究院,广东广州510611)摘要:针对目前柳州市柳江河道上拟建景观对河道的影响,分别建立了柳州市柳江河道大范围河段和拟建景观工程局部范围曲线坐标系下的二维水流数学模型,并采用纯隐格式的混合有限分析法用来离散和求解该数学模型。建立的大范围的柳州市柳江河道二维数学模型计算成果一方面用来进行验证,另一方面为景观工程局部水流数学模型提供初始和边界条件。结果分析表明,与工程前相比,景观工程
2、局部河道地形有挖有填,对局部水位和流态存在一定的影响;由于对工程区堤防外的房屋进行了拆迁,一定程度改善了所处位置河道左岸的过流条件。关键词:混合有限分析法;二维水流数学模型;景观工程;壅水;柳江+中图分类号:TV148.2文献标识码:A柳州市位于广西壮族自治区的中部、西江支流柳江的中1(HUG!!)++游,是以工业为主、综合发展的区域性中心和交通枢纽,是山水tGG!!景观独特的历史文化名城。金沙角和风情港景观工程是柳州1(HVG)Q=(1)市政府在柳江河道沿岸规划的较为大型的景观工程,旨在将该GG!!!GG!!片沿柳江地段打造成为重要的
3、城市景观节点和城市休闲风貌动量方程:UUUVU展示区,使其成为汇集居住、休闲、购物及高级酒店等综合功能++=tGG!!!的黄金宝地。但两工程部分项目处于河道范围内,需要探讨对12U12U所处河段的壅水及流态的影响。vt2+2-g-GGG!!G!!!G本文通过分别建立大范围柳江河道的二维水动力数学模gUU2+V2UVG型和两景观工程局部二维水动力数学模型的方法,研究探讨该2-!+CHGG!!两景观工程建成前后对河道壅水和局部水流流态的影响。其2VG!!+fV(2)中,大范围的二维水动力数学模型主要用于为桥墩局部水动力GG!!数学模型
4、提供初始条件和边界条件。在水动力数值模拟计算VUVVV++=中,本文采用纯隐格式的混合有限分析法[1](HybridFiniteAntGG!!!alyticMethod)来离散和求解常用的曲线坐标系下的二维水动12V12Vgvt2+!2--力学模型。该数值方法常用于局部区域流场的精细模拟,其计GGG!!G!!G!!!gVU2+V2UVG算结果精度高、准确和有效。在大量的理论和应用基础研究领!!2-+域中已被方神光[2,3]等所证实,并采用FORTRAN语言编制了CHGG!!V2G计算软件平台。-fU(3)GG!!!1数学模型式中:
5、、!为曲线坐标系,无量纲;U、V分别为、!方向的垂线平均流速,m/s;为水位(基准面到自由水面的距离),m;Q为源汇采用的正交曲线坐标系下的二维水深平均水动力数学模3[4]项,m/s;H为总水深,m;G、G!!为曲线坐标到直角坐标的型如下:3变换参数,m;∀为水体密度,kg/m;f为柯氏系数,1/s;g为重力连续方程:22加速度,m/s;vt为紊动粘性系数,m/s;t为时间,s。收稿日期:201001182数值计算方法作者简介:方神光(1978),男,博士。Email:fangshenguang@163.com。二维潮流数学模型中的偏微分方程可以写为如下统一
6、形式:56柳州市柳江河道景观工程对河道水流的影响研究方神光黄胜伟n+1n+1n+12n+12n+1#####E+2A+2B=2+2+F(4)txyxy应用本文提出的纯隐格式-混合有限分析法对该方程进行离散,离散详细步骤可以参见相关文献[1]。同时此处采用C型网格结合SIMPLER算法用于速度和水位的耦合求解。模型中的桥墩阻力概化采用南京水利科学研究院的桩群阻力试验研究成果[5]。由于采用曲线规则网格,计算是沿行或列进行,因此计算前首先需要对计算区域的复杂边界进行识别,其相关处理方法以及计算区域存在的浅滩的处理方式可以参见相关文献[6]。
7、3计算模型网格及成果验证3.1大小模型的网格布置图1景观工程局部区域网格剖分图为研究分析该桥梁的建设对河道局部壅水和流态的影响,主要工程则是在岸边河道上建设有两级景观平台,一级和二级本文采用大小模型嵌套的方式,大模型计算区域选取柳州市凤平台高程分别是81.5m和87.5m。尽管风情港工程一级和二山镇~西流村全长63.9km的河段作为计算河段,如图1所级平台间采用镂空设计,并可以在洪水期间通过部分流量,但示;小模型计算区域长2.35km,景观工程上游端靠近红光大该空间区域墩柱较多,且种植有诸多植物,阻水作用较大,因此桥,下游端靠近文昌桥,如图1所
