三峡库区重庆段一维水流模型糙率修正分析.pdf

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1、第42卷第9期人民长江Vo1．42，No．92011年5月YangtzeRiverMay，2011文章编号：1001—4179(2011)09—0064—03三峡库区重庆段一维水流模型糙率修正分析廖康，吕平毓2(1．重庆交通大学河海学院，重庆400074；2．长江水利委员会长江上游水文水资源勘测局，重庆400014)摘要：为寻求河道水流一维数值模拟计算中关键参数“糙率”的确定方法，采用MIKEIl一维水动力模型模拟了三峡库区重庆段(寸滩至长寿)37个断面的水位流量变化。首先用经验的方法确定模拟计算的初步糙率；然后以天然河道上、下游某断面流量作为边界进行模拟计算；再将得到的各断面的

2、模拟水位值代入各测量断面，得到此断面的过水面积、水力半径和流量模数；最后将通过规范公式计算的糙率代入一维水流模型中进行计算，从而得到修正的糙率。结果表明：该方法能够有效提高模拟的精度，减小糙率对模拟结果的影响，对我国其他大江大河的水流数值模拟研究具有重要的参考和应用价值。关键词：水流模型；水力半径；糙率；三峡库区重庆段中图法分类号：TV143．5文献标志码：A糙率的最初定义，是衡量河床边壁粗糙程度对水合糙率的确定方法，该方法使水流一维数值模拟流影响的一个系数，是估算洪峰流量及在其他水文分时，对子河段的划分计算趋于方便，同时对于缺少历史析中的一个重要参数。影响糙率的因素，主要是河床

3、观测资料的河道糙率参数的确定，陈建江和耿峻岭采边壁材料的组成(如泥沙、卵石、天然岩石)，以及各种用多断面糙率试错法，在洪峰流量推求上效果良材料的粗细构成，河床边壁表面平整程度，包括植物生好。刘臣和平克军通过点绘多条河流不同河型的不同断面形态的实测水文资料，建立了可应用于平面二长情况等。维水流数值模拟中阻力沿河宽分布的经验公式，将得1问题的提出到的断面糙率再分配函数应用到对应河段的平面二维流场数值计算中，计算结果与实测结果吻合良好。马水流模型基本结构确定以后，模型中可调参数主吉明和史哲按粗糙区设计模型，近似推求中线干渠要是河道糙率，水流模拟结果精确与否在很大程度上的n值及其变化规律

4、，近似构造出过渡区的n值计算取决于糙率的正确选取⋯。对于三峡库区，河道形态关系，并与已有公式比较，说明了其合理性。本文利用十分复杂，影响水流运动的因素多，变化幅度大，河道天然河道各个断面的地形资料，采用丹麦水动力研究糙率取值难度较大。三峡库区各河段情况不一，无规所(DHI)开发的MIKE11一维水动力模型进行模拟计律可循，给归纳和实际引用带来很多困难，将以往的河算，对河道的糙率进行修正，能够有效提高模拟的精道综合糙率用于一维水流模型中，在河流整体计算中度，并在一定程度上减小了糙率取值的随机性。有很大的随机性。程海云等从一维水动力学模型差分方程出发，通过对糙率参数的影响试验，研发出

5、一种利2计算原理和步骤用新息变化自动校正糙率系数的算法J。该算法通在过去的水文测验中，糙率资料的分析一直采用过实时校正糙率系数，达到对一维水动力学模型预报曼宁公式计算：误差的实时校正。韩龙喜等根据山区型河道的水力特：矣R：，．s(L1)J性，提出了综合反映子河段内河底切力及局部阻力综收稿日期：2010—12—13作者简介：廖康，男，硕士研究生，主要从事水环境模型计算工作。E—mail：liaokang一1234@163．com通讯作者：吕平毓，男，高级工程师，主要从事水环境监测方面的工作。E—mail：lupingyu@263．net第9期廖康，等：三峡库区重庆段一维水流模型糙率

6、修正分析65近年来，水文测验及计算先后推行了国标或行标。般在夏季最低(水库蓄洪时除外)，汛末及枯水季初期行标《比降一面积法测流规范》中规定，对糙率及流量水位最高。本文采用资料为三峡库区重庆段寸滩一长的分析计算，须应用非恒定流公式或恒定非均匀流公寿2008年2月水位流量数据，此时段水位流量较为稳式进行，新规范的糙率计算公式分如下3种情况：定，适合采用MIKE11模型进行水流模拟计算。计算(1)恒定均匀流公式步骤如下：(1)根据长江上游重庆段天然河流的特性，通过n=尺SV(2)V经验公式，查表得到初步糙率n=0．074。(2)恒定非均匀流公式(2)通过得到的原始初步糙率，在MIKE1

7、1一维1n=MIJ-R力(S+S)(3)水流模型中以寸滩2008年2月1—20日流量数据作V为模拟计算的上边界，以长寿水文站同期水位数据作(3)非恒定流公式为模拟计算的下边界，得到的模拟结果见表1。?1-力(Js+．s+．s)(4)，l=(3)将上步得到的各个断面的模拟水位值带人各测量断面，可以得到该断面i在此水位下的过水断面式中，Q为恒定流流量；A为断面面积；为水力半径；S面积A、水力半径和流量模数K。为水面比降；n为糙率；s为动能比降，S=(一(4)天然河道(特别是在长江等大