湖泊_河网耦合水动力水质模型研究_赵琰鑫

湖泊水动力模型研究进展湖泊是流域水资源的重要组成部分，也是生态系统的重要组成结构。

为了研究湖泊的水动力模型，需要考虑湖泊内部环境的特点和外界的影响。

本文将综述湖泊水动力模型研究的进展，包括湖泊降解、湖泊流动和湖泊水温与环境因素等内容。

湖泊降解模型湖泊水质降解现象是湖泊环境保护的重要问题。

湖泊水动力模型能够通过对湖泊内部流态的模拟，来分析湖泊水质的变化趋势，预测湖泊的寿命，进而保护湖泊生态环境。

目前，湖泊降解模型主要分为两类：基于物理模型和基于统计模型。

基于物理模型的湖泊降解模型是根据流体力学理论和质量守恒原理建立的，能够模拟湖泊内部的物理、化学和生物过程。

常用的物理模型包括三维流体力学模型、二维模型和一维模型。

三维流体力学模型是最精细的湖泊模型，能够描述湖泊内部流态的三维分布和变化规律。

但是，该模型需要大量计算资源和数据支持，且参数调整难度大。

二维模型和一维模型相对简单，通常用于对湖泊内部水质变化的长期影响进行模拟和预测。

基于统计模型的湖泊降解模型主要利用时间序列分析方法和支持向量机等机器学习算法进行湖泊水质降解的预测和模拟。

这种模型需要大量数据支持，适用于数据丰富的湖泊环境，但是精度相对较低。

湖泊内部流态受到湖泊地形、环境因素、湖岸边界条件等因素的影响。

为了研究湖泊流动过程，需要以湖泊流场为基础，分析湖泊生态环境变化原因和流态特征。

目前，湖泊流动模型主要分为宏观模型和微观模型两类。

宏观模型是考虑湖泊流场宏观特征的模型，通常采用二维混合层流模型和二纬湍流模型两种方法。

模型能够较全面地反映湖泊整体的流场情况，适用于湖泊水位、流量等主要参数已知的情况下。

微观模型是考虑湖泊流场微观特征的模型，通常采用CFD等计算流体力学方法进行模拟。

该模型能够精细描述湖泊内部发生的微观流动过程，对湖泊寿命预测、水质降解模型等均具有重要的研究意义。

湖泊水温与环境因素湖泊水温变化与环境因素密切相关，同样也是湖泊环境保护的重要问题。

湖泊水动力模型研究进展湖泊是地球上重要的水域资源，对于人类生存和经济发展起着至关重要的作用。

而湖泊水动力学模型的研究正是为了更好地理解湖泊的水文环境特征、水体运动规律及其对生态环境的影响，从而为湖泊环境管理、生态保护和资源利用提供有效的科学依据和技术支持。

近年来，湖泊水动力学模型研究取得了不少进展，本文将从湖泊水动力学模型的基本原理、现有研究方法和技术进展等方面进行综述，以期为相关研究和应用提供一定的参考和借鉴。

一、湖泊水动力学模型的基本原理湖泊水动力学模型的研究基于流体运动的基本原理和湖泊水文环境的复杂特征，主要包括湖泊水文环境特征的描述、水体运动的数学描述和模拟、湖泊环境变化的预测和评估等内容。

具体来说，湖泊水动力学模型通过对湖泊水文环境的参数化和建模，描述和分析水体的运动、混合和输运过程，从而揭示湖泊水体的运动规律、水质变化规律及其与环境因素的相互作用关系。

在湖泊水动力学模型研究中，常用的基本原理和方法包括：①连续介质力学原理，即将湖泊水体视为连续的物质介质，描述其运动和变形的力学规律。

②流体动力学理论，即应用非定常流体动力学方程描述湖泊水体的运动和混合过程，如连续方程、动量方程、能量方程等。

③湖泊动力学模型的数学表示，即通过建立数学方程和模型对湖泊水体的运动、输运和变化进行描述和分析。

这些基本原理和方法构成了湖泊水动力学模型研究的基础，在实际研究和应用中具有重要的理论和方法价值。

二、湖泊水动力模型的研究方法与技术进展1. 观测与实验技术的进步湖泊水动力学模型的研究离不开对湖泊水文环境参数的观测和获取，而随着观测与实验技术的不断进步，湖泊水文环境参数的探测、监测与实验测量手段也得到了较大的提高。

传统的湖泊水文环境参数观测手段包括水文测站观测、水文航空遥感、传统浮标观测等，这些手段可以获取湖泊水文环境参数的基本信息。

而近年来，随着遥感技术、水生态监测与生物传感技术的进步，越来越多的新观测与实验技术被应用于湖泊水动力学模型研究中，如多波段遥感影像获取湖泊水体温度、叶绿素含量等信息、水声技术获取水体反射率、声速等参数、生物传感技术获取湖泊水生态系统信息等。

第３２卷第３期２０２１年５月㊀㊀水科学进展ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＷＡＴＥＲＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ.３２ꎬＮｏ.３Ｍａｙ２０２１ＤＯＩ:１０ １４０４２/ｊ ｃｎｋｉ ３２ １３０９ ２０２１ ０３ ００２城市洪涝水文水动力耦合模型构建与评估黄国如１ꎬ２ꎬ陈文杰１ꎬ喻海军３(１.华南理工大学土木与交通学院ꎬ广东广州㊀５１０６４０ꎻ２.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室ꎬ广东广州㊀５１０６４０ꎻ３.中国水利水电科学研究院ꎬ北京㊀１０００３８)摘要:为降低暴雨洪涝灾害损失ꎬ利用数值模拟方法研究城市洪涝过程ꎬ提前获取可靠的洪涝水情信息ꎬ具有重要的现实意义ꎮ根据城市洪涝过程的水文水动力学原理和方法ꎬ以ＳＷＭＭ模型与自主研发的二维模型为基础ꎬ提出一㊁二维模型耦合的具体方法ꎬ通过水平和垂直方向的连接构建水文水动力耦合模型ꎮ研究提出基于ＤＬＬ的一㊁二维模型耦合策略ꎬ以垂向连接问题为理论案例ꎬ将模拟结果与ＩｎｆｏＷｏｒｋｓＩＣＭ软件结果进行对比分析ꎬ阐明该垂向连接方式的合理性ꎮ以广州市东濠涌流域为实际案例ꎬ构建了东濠涌流域城市洪涝水文水动力耦合模型ꎬ选用２场实测降雨对模型进行模拟分析ꎬ发现模型在一维排水系统排水能力和二维地表积水的模拟均具有较好的精度和可靠性ꎮ结果表明所提出的连接算法合理可行ꎬ所构建的水文水动力耦合模型具有一定的可靠性ꎬ对城市洪涝模拟分析具有较好的应用价值ꎮ关键词:城市洪涝ꎻ水文水动力耦合模型ꎻ垂向连接ꎻ东濠涌流域中图分类号:ＴＶ８７７㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００１￣６７９１(２０２１)０３￣０３３４￣１１收稿日期:２０２０￣０８￣１４ꎻ网络出版日期:２０２１￣０１￣２８网络出版地址:ｈｔｔｐｓ:ʊｋｎｓ.ｃｎｋｉ.ｎｅｔ/ｋｃｍｓ/ｄｅｔａｉｌ/３２.１３０９.Ｐ.２０２１０１２８.１０３３.００２.ｈｔｍｌ基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１７３９０１１)ꎻ广州市科技计划资助项目(２０１８０３０３００２１)作者简介:黄国如(１９６９ )ꎬ男ꎬ江苏南京人ꎬ教授ꎬ博士研究生导师ꎬ主要从事水文学及水资源研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｈｕａｎｇｇｒ＠ｓｃｕｔ.ｅｄｕ.ｃｎ随着全球气候变化加剧以及城市化迅速发展ꎬ中国城市洪涝问题十分突出ꎬ为减少洪涝灾害对城市区域的影响ꎬ亟需建立一套高效稳定的城市洪涝模型ꎬ对城市区域的暴雨洪涝过程进行模拟ꎬ为城市防洪排涝㊁抢险救灾等提供决策依据[１￣３]ꎮ城市雨洪模拟方法主要可归结为水文学方法㊁水动力学方法以及水文水动力学方法ꎮ水文学方法是最早被采用的方法ꎬ其基于水文学原理进行流域产汇流计算ꎬ结构简单ꎬ效率较高ꎬ但仅能得到流域出口处的流量过程ꎬ无法给出特定位置的水力特征要素ꎻ水动力学方法基于网格单元进行地表产流计算ꎬ分别利用二维浅水方程和圣维南方程进行地表及排水管网水流汇流计算ꎬ该方法计算精度较高ꎬ但计算效率较低ꎻ而水文水动力学方法集合了上述２种方法的优势ꎬ其以子流域为水文响应单元计算地表产汇流ꎬ水流进入地下管网后采用水动力学方法进行计算ꎬ溢流到地表的水流则采用二维浅水方程进行计算ꎬ该方法具有较好的水文学基础ꎬ同时计算效率较高[４￣６]ꎮ针对一㊁二维模型的耦合方式ꎬ国内外已有学者研究提出了一些较为符合实际的耦合理论并构建了耦合模型[７￣９]ꎮ对于管网模型与地表二维模型耦合ꎬ主要存在垂向水流交换ꎬ即水流在检查井㊁雨水篦处的交换ꎮ早期Ｈｓｕ等[１０]将ＳＷＭＭ模型与地表二维模型耦合ꎬ模型间水流交换是单向的ꎬ当管网能力超载时ꎬ水流从检查井处溢出到地表流动ꎻ当地下管网有足够的过流能力时ꎬ地表水流也不能通过检查井重新回流到管网中ꎮ随着研究的不断深入以及技术手段的不断创新ꎬ逐渐出现一批能够实现地下地表水流双向交换的耦合模型ꎮＳｅｙｏｕｍ等[１１]将ＳＷＭＭ模型与自主开发的二维地表模型耦合ꎬ克服了地表和地下管网水流交换的困难ꎬ实现了真正意义上的一㊁二维水流交换ꎮ目前最常见的垂向交换水量计算方法主要为堰流公式和孔口流量公式[１２￣１４]ꎬ通过泄流试验比较各种雨水口泄流计算方法的优缺点及适用范围ꎬ为垂向交换水量计算方法提供基础[１５￣１６]ꎮ对于一维河网模型与二维模型耦合ꎬ其水流交换主要存在水平方向上的正向交换和侧向交㊀第３期黄国如ꎬ等:城市洪涝水文水动力耦合模型构建与评估３３５㊀换ꎬ目前还大多采用堰流公式㊁互为提供边界法和水量动量平衡法等进行计算[１７￣１８]ꎮ另外ꎬ近期国内外学者鼓励在洪涝数值模型的率定和验证中ꎬ除了采用通过现场监测等传统途径获取得到管道流量㊁检查井液位和地表内涝深度等数据集以外ꎬ通过电视新闻㊁微博图片等社交媒体途径获取得到的数据集也可以用于增加与扩展现有的数据集[１９￣２０]ꎮ喻海军等[２１]将双时间步法拓展应用于二维浅水模拟中ꎬ构建的二维水动力学模型具有良好的精度和可靠性[１８]ꎮ总的来说ꎬ模型的耦合方式与计算方法很多ꎬ本研究旨在前人研究的基础上提出一㊁二维模型耦合方式ꎬ为城市暴雨洪涝的 多维和多过程 模拟提供稳健的耦合策略ꎮ本文将一维ＳＷＭＭ模型与二维水动力模型[１８ꎬ２１]进行耦合构建城市洪涝水文水动力耦合模型ＩＨＵＭ(Ｉｎｔｅ￣ｇｒａｔｅｄＨｙｄｒｏｌｏｇｙａｎｄＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓＵｒｂａｎＦｌｏｏｄＭｏｄｅｌ)ꎬ利用传统数据和社交媒体等数据对该模型进行验证ꎬ分析该模型在城市流域的适用性ꎬ阐述模型的可靠性和精度ꎮ１㊀城市洪涝水文水动力耦合模型１.１㊀地表产汇流模型在数值模拟中ꎬ地表产汇流计算是其中一个重要环节ꎬ其计算精度直接影响后续水流在管网汇流以及节点溢流计算的准确性ꎮ将计算区域分成若干个子汇水区ꎬ根据子汇水区特性单独计算净雨和地表汇流ꎬ并假定某个子汇水区产流量均流入某个特定的排水管网节点ꎮ将子汇水区分为透水部分㊁有洼蓄量的不透水部分和无洼蓄量的不透水部分分别计算产流和汇流ꎬ利用ＳＷＭＭ模型计算其产汇流过程ꎬ具体计算过程参见文献[２２]ꎮ１.２㊀管网或河道一维模型ＳＷＭＭ模型擅长计算排水管道和渠道等排水设施的水流状态[２２]ꎬ与其他河道水流模型相比ꎬＳＷＭＭ模型对河道水流模拟存在一些不足之处ꎮ在河道模拟模型中ꎬ模型假设一个河段内的断面形状沿程变化ꎬ而ＳＷＭＭ模型则假设一个河段内的断面形状相同ꎬ不同河段之间可以具有不同形状ꎮ显然ꎬ在断面多变的天然河流模拟中ꎬ河道模拟模型的概化方法更符合实际情况ꎬＳＷＭＭ模型的概化方法将会产生较大误差ꎮ但城市河流大多以渠道和整治过的河涌为主ꎬ断面形状较为规则ꎬ在此情形下ꎬ两者概化方法之间存在的差异就会变得很小ꎬ意味着ＳＷＭＭ模型在对河段断面概化中所产生的误差可以忽略不计ꎮ同时考虑到ＳＷＭＭ模型具有能够处理各种水工建筑物(例如泵站㊁水闸和堰等)的优势ꎬ本文认为采用ＳＷＭＭ模型计算城市河网和地下排水管网的水流过程是较好的解决方法ꎮ１.３㊀地表二维水动力学模型二维水动力模型基于二维浅水方程ꎬ采用非结构网格中心型的有限体积法ꎬ结合Ｇｏｄｕｎｏｖ型格式计算界面通量ꎬ将分片线性逼近的ＭＵＳＣＬ格式应用于变量重构ꎬ建立了一个时空均具有二阶精度的二维非恒定流水动力学模型ꎮ偏微分方程的数值求解常常受限于显格式小时间步长以及隐格式计算量大等问题ꎬ而隐式双时间步法很好地解决了这２个问题ꎬ双时间步法自提出后在空气动力学方面得到了广泛应用并取得了良好效果[２３￣２５]ꎮ喻海军[１８]将双时间步法拓展应用于二维浅水模拟中ꎬ应用双时间步法建立隐式高效的有限体积法数学模型ꎬ并采用一系列算例对二维水动力模型处理恒定流㊁间断流㊁动边界以及实际地形等方面的能力进行了检验与验证ꎬ将隐式双时间步法与显式方法进行对比ꎬ结果表明二维模型具有良好的精度和收剑速度ꎬ能够有效地处理干湿边界问题㊁满足和谐性要求和处理复杂水流和实际地形ꎬ模型算法的鲁棒性较好ꎬ稳定性和效率都较显式格式有了大幅度提升ꎬ模型具有处理实际洪水的能力以及良好的计算精度ꎬ能够应用于城市洪涝数值模拟计算[２１]ꎮ１.４㊀城市雨洪耦合模型从水流在城市排水系统中的流动可知ꎬ雨水或者洪水在城市内的流动较为复杂ꎬ包含了地表㊁地下排水３３６㊀水科学进展第３２卷㊀管网以及河道的水流流动ꎬ涉及到地表㊁地下排水管网和河道三者之间复杂的水流交换机制ꎮ一维水动力学模型具有求解相对简单㊁计算效率较高以及需要的建模资料相对较少等优点ꎬ被广泛地应用于城市地下排水管网和河道水流模拟计算ꎮ二维水动力学模型虽然具有结果详细㊁擅长处理方向不定水流模拟的优势ꎬ但模型仍然具有计算过程复杂㊁计算效率低㊁对建模资料要求高和不便于概化水工建筑物等不足ꎮ而城市区域的水流过程复杂ꎬ既有管网㊁河道㊁街道等一维属性明显的水流流动ꎬ又有地表㊁街道交叉口等二维属性明显的水流流动ꎬ无论采用何种模型对城市区域水流进行模拟都会涉及到模型的不足之处ꎮ因此ꎬ将一维与二维模型进行耦合ꎬ发挥各自的优势对城市水流进行模拟ꎬ应用于各自最适合的情形是一个很好㊁甚至是必然的选择ꎮ据此ꎬ构建城市洪涝水文水动力耦合模型ꎬ其模型结构如图１所示ꎮ图１㊀城市洪涝水文水动力耦合模型Ｆｉｇ.１Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｈｙｄｒｏｌｏｇｙａｎｄｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓｕｒｂａｎｆｌｏｏｄｍｏｄｅｌ(ＩＨＵＭ)２㊀城市雨洪模型耦合方式城市雨洪模型耦合方式主要涉及到垂向耦合和水平耦合２种方式[１７]ꎮ２.１㊀垂直方向耦合一㊁二维模型在垂直方向的耦合连接ꎬ即一㊁二维模型地表地下耦合ꎬ主要是针对城市地下排水管网与地表的水流交换问题ꎮ在模型模拟中ꎬ节点是地下排水管网与地面水流交换的唯一通道ꎬ垂向耦合则是计算在节点处发生的水流交换现象ꎮ假设节点水头为Ｈ１Ｄꎬ与该节点对应的地表网格水位为Ｈ２Ｄꎬ根据两者之间的关系将垂直方向的水流交换分为３种情况:①Ｈ１Ｄ>Ｈ２Ｄꎬ此时管网系统中水流通过节点溢出到地表流动ꎻ②Ｈ１Ｄ<Ｈ２Ｄꎬ此时水流从地表流至地下排水管网ꎻ③Ｈ１Ｄ＝Ｈ２Ｄꎬ或者是地表无水ꎬ节点水头低于地表高程时ꎬ地表地下水流不交换ꎮ因此ꎬ需要计算的主要是前２种情况ꎮ由于目前缺乏对垂向连接水流交换机理和计算方法的深入研究ꎬ使得垂向连接水流交换的基础理论相对不成熟ꎬ计算方法也极为有限ꎬ一般都采用堰流公式和孔口流量公式计算垂向连接处的交换水量ꎮ因此ꎬ本文也采用堰流公式和孔口流量公式计算垂向交换水量ꎮ２.１.１㊀节点溢流采用孔口流量公式方法计算溢流量ꎬ且考虑该时刻管网的水流状态ꎬ具体计算步骤如下: (１)假定节点允许溢流ꎬ溢流储存面积设置为检查井面积ꎬ计算节点水头Ｈ１Ｄꎬ通过二维模型模拟结果获取节点对应位置的地表网格水位Ｈ２Ｄꎬ利用式(１)计算交换水量ꎮＱｎꎬｓ＝ｃｏＡｍｈ２ｇ(Ｈ１Ｄ－Ｈ２Ｄ)(１)㊀第３期黄国如ꎬ等:城市洪涝水文水动力耦合模型构建与评估３３７㊀式中:Ｑｎꎬｓ为计算得到的当前时间步的溢流量ꎬｍ３/ｓꎻｃｏ为孔口流量系数ꎬ取值范围为[０ꎬ１]ꎻＡｍｈ为节点蓄水面积ꎬｍ２ꎻｇ为重力加速度ꎬｍ/ｓ２ꎮ(２)根据ＳＷＭＭ模型的计算结果获取该节点的总蓄水量ꎬ限制其在下一时间步的溢流量不能超过该节点的总蓄水量ꎮ同时ꎬ需设定节点最大允许流量Ｑｅｍꎬ具体可根据实际情况进行设置ꎮ因此ꎬ为保证模型稳定性ꎬ采用式(２)对模型的溢流量进行限制ꎮＱｎꎬｓ＝ｍｉｎ(Ｖｍｈ/ｔｎ＋１ꎬＱｅｍꎬＱｎꎬｓ)(２)式中:Ｖｍｈ为节点蓄水量ꎬｍ３ꎻｔｎ＋１为下一步时间步长ꎮ(３)将溢流量作为ＳＷＭＭ模型节点的外部出流以及二维网格单元的源项ꎬ计算下一时间步的结果ꎮ２.１.２㊀节点回流采用堰流公式和孔口流量公式计算回流量ꎬ具体计算步骤如下:(１)通过ＳＷＭＭ模拟结果以及二维模型模拟结果获取节点水头值Ｈ１Ｄ以及对应位置网格水位值Ｈ２Ｄꎬ根据地表与节点的水位差ꎬ采用式(３)计算回流量:Ｑｓꎬｎ＝ｃｗｗｈ２Ｄ２ｇｈ２ＤＨ１ＤɤＺ２Ｄ<Ｈ２ＤｃｏＡｍｈ２ｇ(Ｈ２Ｄ－Ｈ１Ｄ)Ｚ２ＤɤＨ１Ｄ<Ｈ２Ｄ{(３)式中:ｃｗ为堰流流量系数ꎬ取值范围为[０ꎬ１]ꎻＱｓꎬｎ为节点回流量ꎬｍ３/ｓꎻｈ２Ｄ为地表水深ꎬｍꎻｗ为节点周长或者雨水口宽度ꎬｍꎻＺ２Ｄ为地面高程ꎬｍꎮ(２)为保证模型的稳定性ꎬ采用式(４)对地表回流量进行限制:Ｑｓꎬｎ＝ｍｉｎ(ＱｓꎬｎꎬＱｅｍꎬＶ/ｔｎ＋１)(４)式中:Ｖ为与检查井连接的单元格的总水量ꎬｍ３ꎮ(３)将回流量作为节点外部入流输入到ＳＷＭＭ模型中ꎬ同时也将回流量作为源项代入二维模型中ꎬ更新至下一时间步ꎮ２.２㊀水平方向耦合针对河道与地面的水流交换问题ꎬ采用一㊁二维模型对水平方向的耦合连接进行处理ꎬ即地表一㊁二维模型耦合ꎬ根据耦合位置以及耦合处水流流向等特征的差异ꎬ将地表一㊁二维模型耦合分为正向连接和侧向连接(图２)ꎮ正向连接是指河道通过上下游与二维区域连接ꎬ耦合位置位于河道两端ꎬ水流通过河道两端与二维计算区域进行水流交换ꎬ连接处水流方向与河道中水流方向一致ꎬ涉及到河道上下游的边界条件问题ꎻ侧向连接则是指河道通过两岸与二维区域连接ꎬ耦合位置位于河道两岸ꎬ水流从河道两岸流向二维区域或者从二维模型计算区域经由两岸流入河道ꎬ连接处水流方向与河道水流方向不一致ꎬ通常会形成一定的夹角ꎬ不涉及河道上下游边界条件问题ꎬ因此ꎬ２种不同的连接方式通常需要采取不同的连接策略和计算方法ꎮ分别采用互为提供边界法和堰流公式法来计算正向连接水流交换和侧向连接水流交换ꎮ图２㊀地表一㊁二维模型水平方向耦合示意Ｆｉｇ.２Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆｏｎｅａｎｄｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌｓ３３８㊀水科学进展第３２卷㊀２.２.１㊀正向连接正向连接即水流通过河道两端与二维区域进行交换ꎬ采用一㊁二维模型互为对方提供边界条件的方式计算正向连接ꎬ该方法关键在于确定连接处２个模型的边界条件ꎬ具体思路和步骤如下:(１)二维模型以ＳＷＭＭ的下游出流量作为流量边界条件ꎬ即:Ｑ１Ｄꎬｎ＝ðＭｋ＝１ｑｋꎬｎ＋１ｌｋ(５)式中:Ｑ１Ｄꎬｎ为河道与二维区域连接断面的流量ꎬｍ３/ｓꎻＭ为二维区域与河道连接的单元边数目ꎻｌｋ为ｋ单元边的边长ꎬｍꎻｑｋ为ｋ单元边的单宽流量ꎬｍ２/ｓꎮ根据二维模型处理流量边界的方法ꎬ采用曼宁公式将流量分配到连接处的每个单元边上:ｑｉꎬｎ＋１＝Ｑ１Ｄꎬｎ(ｈ２Ｄ５/３)ｉðＭｋ＝１(ｈ２Ｄ５/３ｌ)ｋ(６)(２)ＳＷＭＭ模型以二维模型的水位作为下边界条件ꎬ采用连接处单元的加权平均水位作为ＳＷＭＭ模型的水位边界条件:Ｚ１Ｄꎬｎ＋１＝ðＭｋ＝１ｚｋꎬｎｌｋＬ(７)式中:Ｚ１Ｄꎬｎ＋１为河道下一时间步水位边界条件ꎬｍꎻｚｋꎬｎ为网格水位值ꎬｍꎻＬ为正向连接边界的总长度ꎬｍꎮ２.２.２㊀侧向连接侧向连接即水流通过河道两岸与二维模型计算区域连接处进行交换ꎮ河道在一维模型中进行模拟ꎬ计算单元为河段ꎻ地表在二维模型中进行模拟ꎬ计算单元为网格ꎮ侧向连接水量交换计算中不涉及边界条件问题ꎬ因此ꎬ二维模型与河道连接处设置为固边界条件ꎮ侧向连接计算具体步骤如下:(１)在计算水量交换时ꎬ要事先设置好一㊁二维模型各自的连接单元ꎬ通常以二维区域中与河道相连的网格为单位分别进行计算ꎮ关键要求出当前时间步与河道相连网格的水位Ｈｃ以及网格对应位置河道的水位Ｈｒꎮ网格水位Ｈｃ可通过二维模型的计算结果获取ꎬ对应位置河道水位则需要在ＳＷＭＭ模型模拟结果中插值获取ꎮＳＷＭＭ无法提供管道中任意位置的水位结果ꎬ为获取与河道相连网格对应位置的河道水位就必须先从ＳＷＭＭ结果中提取河段上下游节点水位ꎬ然后采用线性插值计算获取ꎮ(２)根据不同的地表网格水位Ｈｃ以及对应位置的河道水位Ｈｒ组合计算侧向连接交换流量ꎮ存在以下４种情况:①当Ｈｃ和Ｈｒ均小于河道堤顶高程Ｚｅ时ꎬ不发生水流侧向交换ꎬ即Ｑ＝０ꎻ②当Ｈｃ>Ｈｒ且ｍａｘ(ＨｃꎬＨｒ)>Ｚｅ时ꎬ发生水流侧向交换ꎬ水流方向为从二维区域到河道ꎻ③当Ｈｃ<Ｈｒ且ｍａｘ(ＨｃꎬＨｒ)>Ｚｅ时ꎬ发生水流侧向交换ꎬ水流方向为从河道到二维区域ꎻ④当Ｈｃ＝Ｈｒ>Ｚｅ时ꎬ在实际情况下应根据地表和河道的水流方向来判定水流的方向ꎬ但在采用堰流公式计算时ꎬ公式中并没有考虑两边水流的初始流速ꎬ因此Ｑ＝０ꎮ采用堰流公式近似计算交换流量Ｑ的方法如下:Ｑ＝０.３５ｂｅｈｍａｘ２ｇｈｍａｘｈｍｉｎｈｍａｘɤ２３０.９１ｂｅｈｍｉｎ２ｇ(ｈｍａｘ－ｈｍｉｎ)㊀２３<ｈｍｉｎｈｍａｘɤ１ìîíïïïï(８)ｈｍａｘ＝ｍａｘ(ＨｒꎬＨｃ)－Ｚｅｈｍｉｎ＝ｍｉｎ(ＨｒꎬＨｃ)－Ｚｅ(９)式中:Ｈｒ和Ｈｃ分别为堰上㊁下游水位ꎬ分别取河道和二维网格单元的水位值ꎬｍꎻＺｅ为堰的高程ꎬ可根据实际情况设置ꎬｍꎻｂｅ为堰的宽度ꎬ一般取单元格与河道相连边的边长ꎬｍꎮ(３)将采用堰流公式计算出来的流量Ｑ作为源项加入到对应网格计算中ꎬ同时将流量Ｑ作为管道水量㊀第３期黄国如ꎬ等:城市洪涝水文水动力耦合模型构建与评估３３９㊀损失(情况③)或者水量增加(情况②)添加到ＳＷＭＭ模型中ꎮ２.３㊀模型耦合实现方式耦合模型目的是以水量交换为纽带ꎬ通过调用动态链接库文件的方式调用ＳＷＭＭ模型计算引擎进行计算ꎮ通过分析ＳＷＭＭ模型代码可以发现ꎬ模型提供了９个可被外部程序调用的外部函数ꎬ函数可通过ｄｌｌ文件直接调用ꎻ而ＳＷＭＭ模型㊁二维模型和耦合模型均采用Ｃ语言编写ꎬ因此在不同模型之间的函数调用时无需语言转换设置ꎬ所有函数均可在ＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ２０１０平台使用Ｃ语言直接调用ꎮ但仅依靠上述９个外部函数并不能实现上述的一㊁二维模型耦合计算ꎬ还需增加一些外部函数来提取ＳＷＭＭ模型计算过程结果㊁设置新的时间步以及输入交换的水量ꎮ因此ꎬ在编译ｄｌｌ文件之前需在ＳＷＭＭ模型中对部分代码进行修改ꎬ增加一些外部函数来实现一㊁二维模型之间数据的通讯ꎬ使其更便于一㊁二维模型耦合ꎮ通过调用上述新增的外部函数以及原来的外部函数就可以实现一㊁二维耦合模型构建ꎬ具体参见文献[１７]ꎮ３㊀理论案例验证为验证所构建的城市洪涝模型的可靠性ꎬ采用理论案例和实际例子进行分析评估ꎮ在理论案例中ꎬ模拟分析了垂向连接和水平连接２种方法的结果ꎬ但受篇幅所限ꎬ仅给出了垂向连接算例结果ꎮ垂向连接方式如图３所示[１７]ꎬ管网系统由６个节点和６根管道组成ꎬ地表区域为１个边长为２００ｍ的方形闭合平原区域ꎬ平原区域覆盖节点２㊁节点３㊁节点４和节点５ꎮ平原区域覆盖的节点均允许溢流或者回流ꎬ管网可以通过这４个节点与平原地表进行水流交换ꎬ平原高程为０ｍꎬ糙率为０.０２５ꎮ管道与节点的连接方式采用管底平接ꎬ即管道底端与检查井底部相接ꎮ水流通过节点１进入系统ꎬ入流量在模拟开始的１０ｍｉｎ内由０逐渐增加至１.０ｍ３/ｓꎬ然后保持不变ꎻ水流在系统中流动ꎬ最后通过节点６离开系统ꎬ出口设置为自由出流边界ꎮ系统初始为干ꎬ即管道和平原的初始水深均为０ｍꎮ图４为管网出水口处的流量过程ꎬ从中可以看出ꎬ出水口流量在模拟开始时变化较大ꎬ从０上涨到０.８６ｍ３/ｓꎬ在之后很长一段时间内流量的变化速度逐渐减慢ꎬ在４８ｈ之后流量上涨速度降为０ꎬ即流量已经基本趋于稳定状态ꎬ最后稳定在１.０ｍ３/ｓꎮ图３㊀垂向连接算例示意Ｆｉｇ.３Ｅｘａｍｐｌｅｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ㊀图４㊀管网出水口处流量过程线Ｆｉｇ.４Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｈｙｄｒｏｇｒａｐｈａｔｔｈｅｏｕｔｌｅｔｏｆｐｉｐｅｎｅｔｗｏｒｋ采用耦合模型对本算例进行建模计算ꎬ模拟时长为４８ｈꎮ为验证本模型计算结果ꎬ采用城市排水商业软件ＩｎｆｏＷｏｒｋｓＩＣＭ进行对比ꎬＩｎｆｏＷｏｒｋｓＩＣＭ为一款将城市排水管网及河道一维模型与地表二维洪涝淹没模型结合在一起的城市排水软件ꎬ可以较为真实地模拟地下排水管网系统与地表受纳水体之间的相互作用ꎬ可建立与本文耦合模型类似的城市排水模型ꎮ表１为系统处于稳定状态时的管道流量和节点水位ꎬ得知:①若节点２无溢流或回流ꎬ则管道２与管道３４０㊀水科学进展第３２卷㊀３的流量之和应与管道１的流量相等ꎮ但表１显示管道２和管道３流量之和小于管道１流量ꎬ说明节点２存在溢流ꎬ溢流量为０.１３８ｍ３/ｓꎮ②若节点３和节点４无溢流或回流ꎬ则管道３流量应与管道５流量相等ꎬ管道２流量应与管道４流量相等ꎮ但表１显示管道５流量大于管道３流量ꎬ说明节点３存在回流ꎬ回流量为０ ０４６ｍ３/ｓꎬ同理节点４处的回流量亦为０.０４６ｍ３/ｓꎮ③若节点５无溢流或回流ꎬ则管道４与管道５的流量之和应与管道６的流量相等ꎮ但表１显示管道４和管道５流量之和小于管道６流量ꎬ表明节点５存在节点回流ꎬ回流量为０.０４６ｍ３/ｓꎮ④纵观整个排水系统ꎬ节点２溢流量刚好与节点３㊁节点４和节点５的回流量之和相等ꎬ使整个系统处于稳定状态ꎮ表１㊀稳定状态时模拟得到的管道流量和节点水位Ｔａｂｌｅ１Ｍｏｄｅｌｌｅｄｐｉｐｅｄｉｓｃｈａｒｇｅａｎｄｎｏｄｅｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｉｎｓｔａｂｌｅｓｔａｔｅ管道编号管道流量本模型/(ｍ３ ｓ－１)ＩｎｆｏＷｏｒｋｓＩＣＭ/(ｍ３ ｓ－１)绝对误差/(ｍ３ ｓ－１)相对差值/％节点编号节点水头本模型/ｍＩｎｆｏＷｏｒｋｓＩＣＭ/ｍ绝对误差/ｍ相对误差/％１１.０００１.０００００１１.４６６１.５００－０.０３４－２.２７２０.４３１０.４１３０.０１８４.３６２１.３９２１.３９６－０.００４－０.２９３０.４３１０.４１３０.０１８４.３６３０.９７００.９９１－０.０２１－２.１２４０.４７７０.４７１０.００６１.２７４０.９７００.９９０－０.０２１－２.１２５０.４７７０.４７２０.００５１.０６５０.７７６０.７７９－０.００３－０.３９６１.０００１.０００００６０.５７２０.５７４－０.００２－０.３５㊀㊀将管网系统自身属性与模型模拟结果结合分析可知ꎬ由于管道２和管道３管径较小ꎬ无法及时排走从管道１中流过来的雨水ꎬ导致节点２的水位迅速抬升ꎬ水流从节点２溢出在地面上流动ꎮ而管道４和管道５的管径比管道２和管道３的管径大ꎬ管道４和管道５除了能够及时排走管道２和管道３流过来的水量之外ꎬ还可以接受地表水量的回流ꎬ因此部分水流经节点３和节点４重新汇入管道ꎮ而管道６管径与管道１管径一样ꎬ排水能力可达到１ｍ３/ｓꎬ因此部分水流经节点５重新汇入管道ꎮ从系统整体进行分析ꎬ在达到平衡状态之后ꎬ管网节点溢流量与回流量相等ꎬ管网入流量与出流量也相等ꎬ管道顶部平原区域中水流处于平衡状态ꎬ模型结果总体上符合规律ꎬ具有较好的合理性ꎮ本案例研究以ＩｎｆｏＷｏｒｋｓＩＣＭ的模拟结果为标准ꎬ从表１可以看出ꎬ本文模型计算结果与ＩｎｆｏＷｏｒｋｓＩＣＭ计算结果基本吻合ꎬ表明本文建立的耦合模型的计算结果是可靠的ꎮ２个模型计算得到的管道流量最大相对误差为４.３６％ꎬ节点水头相差更小ꎬ最大不到２.５％ꎬ这些差别可能是由于一㊁二维模型和地表地下耦合算法以及划分和采用的网格不同所造成ꎮ总的来说ꎬ本模型和ＩｎｆｏＷｏｒｋｓＩＣＭ软件的计算结果在管道流量和节点水头上的差异均较小ꎬ处于可接受的合理范围之内ꎬ模型具有较高的可靠性ꎮ４㊀东濠涌流域验证４.１㊀基本概况东濠涌流域位于广州市越秀区中部ꎬ流域属人口密集的老城区ꎬ排水系统采用合流制排水管网ꎬ流域面积为１０.３８ｋｍ２ꎬ受亚热带季风气候影响ꎬ流域年均降雨量为１７２０.０ｍｍꎮ东濠涌出口为珠江ꎬ为防止珠江河水倒灌ꎬ在出口处建设了东濠涌闸门ꎻ另外ꎬ为了在珠江高水位时仍能进行排水ꎬ在东濠涌出口处建设了东濠涌泵站ꎬ泵站能力为８０.１ｍ３/ｓꎮ由于该区域降雨量大以及易受珠江水位顶托影响ꎬ该区域常遭受城市洪涝影响ꎮ４.２㊀基础资料根据地形㊁建筑物和排水管道分布ꎬ整个研究区域划分成为７７００个子汇水区ꎬ一维模型中包含３９２８㊀第３期黄国如ꎬ等:城市洪涝水文水动力耦合模型构建与评估３４１㊀条管道和明渠㊁３４７１个检查井㊁１个排水泵站和１个出水口ꎮ模型计算网格为非结构网格ꎬ且流域内的建筑物区域被认为是不积水区域ꎬ为保证在模拟时建筑物区域不积水ꎬ建筑物在划分网格时被排除在网格区域之外ꎮ为获取建筑物轮廓ꎬ采用高精度的遥感图进行划分ꎮ东濠涌被设置为不积水区域ꎬ河涌堤岸被设置为侧向耦合边界ꎬ允许河道与地表进行水流交换ꎮ一㊁二维模型的计算步长均设置为０.５ｓꎮ图５㊀研究区域示意及内涝淹没分布Ｆｉｇ.５Ｓｔｕｄｙａｒｅａａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｆｌｏｏｄｉｎｕｎｄａｔｉｏｎ在研究区域上游㊁中游和下游分别设置３个雨量站以考虑降雨空间分布不均ꎬ选择２场实测降雨进行模型率定和验证ꎮ第１场降雨(简称降雨１)历时较短ꎬ开始于２０１７年７月１５日１８:２４ꎬ结束于１８:４４ꎬ最大降雨强度为８４ｍｍ/ｈꎻ第２场降雨(简称降雨２)发生于２０１７年９月５日１３:００ꎬ持续时间为１ｈꎬ降雨强度峰值为３１８ｍｍ/ｈꎬ远超过第１场降雨峰值ꎮ根据多年内涝积水情况ꎬ在研究区域上安装了１２台电子水尺以监测内涝淹没情况ꎬ在管道中设置了２台液位计以监测管道检查井水深ꎬ具体位置详见图５ꎮ内涝点监控影像㊁电视新闻和现场监测信息等多种数据源信息被用来作为模型率定与验证数据的获取途径ꎮ根据暴雨发生当日的新闻报道ꎬ第１场降雨仅造成了极小范围的内涝淹没ꎬ而第２场降雨则造成了大面积的内涝淹没ꎮ监控影像提供了降雨过程中被监控位置的内涝信息ꎬ包括是否产生内涝和内涝淹没的程度ꎮ为了充分利用获取到的数据并考虑２个场次降雨内涝的特征ꎬ利用降雨１进行模型参数率定ꎬ采用检查井水深和内涝淹没位置作为模型参数率定的标准ꎻ利用降雨２进行模型参数验证ꎬ采用内涝淹没位置和淹没深度作为模型验证的标准ꎮ４.３㊀模型验证结果与分析在降雨１中ꎬ２个位于主干管道上检查井的水深变化过程被选取作为模型率定的研究对象ꎮ采用纳什效率系数(ＥＮＳ)评价模型率定结果ꎬ一般来说ꎬ在下垫面特征较为复杂的城市区域ꎬ当ＥＮＳ>０.６时ꎬ模型被认为具有良好精度ꎮ２个检查井水深变化过程的ＥＮＳ值分别为０.９１４和０.６０２(图６)ꎬ说明模型模拟精度良好ꎮ图６㊀检查井水深过程线Ｆｉｇ.６Ｗａｔｅｒｄｅｐｔｈｈｙｄｒｏｇｒａｐｈｉｎｔｈｅｍａｎｈｏｌｅｓ。

河网水动力及水质模型的研究及应用的开题报告一、选题背景水是人类生存和发展的重要资源，其质量和流动状态对环境和人类健康都有着重要的影响。

近年来，随着城市化进程的加快和工业化程度的提高，水环境污染问题日益突出，水资源的合理利用和管理日益受到重视。

针对河流的水动力和水质状况分析是水资源管理和环境保护的重要内容之一。

现代水力学领域中，基于计算机技术和数值模型的水动力学研究已取得了显著的进展。

水动力学模型能够对河网的水流运动、水位、泥沙运移及洪涝、污染等诸多问题进行研究和预测。

而水质模型则能够有效地模拟和预测水体中污染物的扩散、转移和浓度分布情况，是解决水环境污染问题的重要手段。

二、研究意义通过开展河网水动力及水质模型的研究，可以对河流的水动力和水质状况进行全面、深入的分析和掌握。

具有以下几个方面的重要意义：1.为城市化进程提高提供科学依据。

研究河网水动力及水质模型，可为城市扩张、建设和环境治理提供科学依据，为城市化进程提供可持续发展的基础。

2.提高水资源的合理利用和管理水平。

研究河网水动力及水质模型，可为河流水资源的合理利用、调控和管理提供理论和实践依据。

3.保障水环境保护和生态安全。

研究河网水动力及水质模型，可为水环境保护和生态安全提供科学依据，保障人类健康和自然生态的平衡。

三、研究内容和方法1.研究内容本研究将深度探究河网水动力及水质模型的建立和应用，包括以下几个方面：（1）采集实地测量数据，建立河网水动力学数值模型，仿真研究水流运动、水位和泥沙运移等问题。

（2）采集水质监测数据，建立河网水质模型，模拟水体中污染物的扩散、转移和浓度分布情况。

（3）应用模型结果，探究河网水动力和水质变化的原因及对策，为河网的管理和保护提供科学依据。

2.研究方法本研究采用以下研究方法：（1）采集实地数据，建立河网水动力和水质监测网络。

（2）基于数值分析和计算流体力学（CFD）方法，建立河网水动力学和水质数值模型。

（3）对模型进行验证和优化，并进行模拟计算，得出水动力和水质状况的分析结果。

132科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N能源与环境生化需氧量(BOD)和溶解氧(DO)是反映水质受到有机污染程度的综合指标,决定水质洁净程度的重要参数之一。

当有机污染物排入水体后,BOD浓度便迅速上升,水体中的水生植物和微生物吸取有机物并分解时,消耗水体中的溶解氧,使溶解氧下降,同时水生植物的光合作用要放出氧气,空气也不断向水中补充溶解氧量,因此微生物吸取BO D的过程是在耗氧和复氧同时作用下进行的。

当微生物吸取、分解BOD的速率和大气复氧的速率相等时,交点为临界点,此点的溶解氧最少,亏氧量最大,该点在排放口以下多少距离出现,以及溶解氧浓度为多大是水质预测中必须掌握的资料。

B O D -D O 模型描述了河流中B O D 和D O 的消长变化规律,是比较成熟的水质模型,其中由斯特里特和菲尔普斯提出的S-P模型用于描述一维稳态河流中的BO D-D O的变化规律,迄今仍得到广泛的应用,也是各种修正和复杂模型的先导和基础。

1 S-P 模型1.1S -P 模型的建立及其解S -P 模型是建立在如下三项假设基础上的。

(1)河流中的BOD衰减反应和溶解氧的复氧都是一级反应,即反应速率与反应物浓度的一次方成正比。

(2)反应速度是恒定的。

(3)水体中溶解氧的减少只是由于BOD 降解引起的,其减少速率与BO D降解速率相同;而河流中溶解氧的来源则是大气复氧,复氧速率与氧亏成正比。

由上述假设,稳态的一维S-P模型的基本方程为:D k L k dtdD L k dt dL211 (1)式中:L 为河水中的B O D 值,m g /L ;D 为河水中的亏氧值,m g /L ,是饱和溶解氧浓度s C 与河水中的实际溶解氧浓度C 的差值;1k 为B OD 耗氧速度常数,1/d ;2k 为复氧速度常数,1/d ;t 为流经时间,s。

若记t L L ,0分别为初始时刻(0 t )(或上断面)和下游断面B O D 浓度,则1k 可由方程tL L t k 01ln 1 计算得到。

河网水动力及综合水质模型的研究
张明亮;沈永明
【期刊名称】《中国工程科学》
【年(卷),期】2008(010)010
【摘要】采用Preissmann 4点隐式差分格式离散一维圣维南方程组,应用三级联解法求解河网水动力数学模型.基于河道-节点-河道算法的河网水质模型的求解特点,在WASP的水质模型理论基础上,建立了河网非稳态水动力综合生态水质数学模型,考虑了多个污染物变量的耦合计算、变量之间的相互转化和迁移.利用模型对4个河网算例进行验证.验证表明,水位和流量过程计算值与实测值吻合很好,各水质变量的计算值和实测值也符合较好,可见模型是合理可靠的,为河网的水质预测和管理提供了一个较为简便实用的工具.
【总页数】6页(P78-83)
【作者】张明亮;沈永明
【作者单位】大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连,116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连,116024
【正文语种】中文
【中图分类】TV131.4
【相关文献】
1.水动力水质模型在温黄平原河网入河污染负荷削减中的应用 [J], 杜文娟;陈黎明;陈炼钢;金秋;周芬;田传冲
2.湖泊-河网耦合水动力水质模型研究 [J], 赵琰鑫;张万顺;汤怡;吴静
3.基于一维河网水动力水质模型的引水泵站规模论证研究 [J], 高嵩;金勇;钱军;盛冰;沈杰;王灿
4.流域水文、水动力、水质模型联合应用研究进展 [J], 张婷;徐彬鑫;康爱卿;郑彦辰;李建柱
5.基于河道水动力水质模型的福州南台岛补水优化调度研究 [J], 何黎艳
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二维水动力—水质耦合模型对东昌湖生态补水的研究与应用的开题报告一、背景和意义水资源是维持人类社会生存发展的重要物质基础，水环境保护与水资源可持续利用是一个国家的生存和发展的关键问题。

但是，随着经济社会的发展和人口的增加，水资源和水环境问题日益突出，其中最为紧迫的是水环境污染问题。

为了维护和改善水环境，需要加强水资源的管理和保护，同时采取措施治理水环境污染。

其中一个重要的方法是通过生态修复实现水质提升与环境保护。

东昌湖是位于江苏省南部的一个典型的淡水湖泊，是江苏省重点保护区之一，也是淮河流域的重要水资源。

近年来，由于城市化进程加快，工农业污染加剧，东昌湖的水质状况不断恶化。

为了改善东昌湖的生态环境，需要进行综合治理和生态修复。

其中，生态补水是一种在湖泊生态系统中引入一定比例的干支流水来补偿水文水资源和水生态系统因为上游滥排及地表水资源减少所引起的需要。

综合考虑东昌湖过去的水质状况、地形地貌、上下游污染源、水文水位、生态环境等因素，设计合理的生态补水计划十分重要。

因此，建立一套能够准确反映水生态环境和水质变化的二维水动力——水质耦合模型，对于东昌湖生态补水计划的制定和实施具有重要的意义。

二、研究内容1.收集整理东昌湖相关的水文、气象、水质、植被、土壤等资料，建立东昌湖生态补水资料库；2.建立基于二维水动力——水质耦合模型的东昌湖水生态环境与水质模拟；3.根据模拟结果，制定并优化东昌湖生态补水计划；4.基于实测数据对模型的准确度进行验证和改进；5.开展东昌湖生态补水的现场实施和效果评估。

三、研究方法和思路1.收集整理数据资料，包括水文、气象、水质、植被、土壤等方面的数据；2.基于ArcGIS和MATLAB等软件，制定东昌湖二维水动力——水质模型，建立湖泊水质模型的模拟计算流程；3.对模型参数进行敏感度分析，评估模型的准确性，校正或修正模型；4.设计生态补水方案，进行模拟计算和分析，制定生态补水计划，计算生态补水效果；5.结合实测数据进行模型验证及优化；6.开展东昌湖生态补水的现场实施和效果评估。

基于圩区产流与调蓄的大型平原河网水文水动力耦合模型研究罗志洁;刘海生;杜世鹏
【期刊名称】《水电能源科学》
【年(卷),期】2024(42)1
【摘要】构建可靠的水文水动力模型是减轻平原河网洪涝灾害的必要手段。

以太湖流域杭嘉湖区为例,采用MIKE11和ArcGIS,通过河网概化、集水区划分、圩区内外独立的产汇流计算和调蓄分析等环节构建了杭嘉湖平原河网水文水动力耦合模型,选用“菲特”和“烟花”台风实测洪水数据验证了模型可行性。

结果显示,模拟水位与实测水位绝对值相差0.01~0.09 m,水量结果误差为5.4%,表明模型准确可靠。

本模型可为该地区防洪调度、工程规模论证等相关工作提供技术支撑,也可为相似地区水文水动力耦合模型的构建提供理论指导。

【总页数】4页(P14-17)
【作者】罗志洁;刘海生;杜世鹏
【作者单位】浙江同济科技职业学院;杭州市萧山区农业农村局
【正文语种】中文
【中图分类】TV121;TV212.53
【相关文献】
1.基于耦合水动力模型的药湖联圩区洪水风险分析
2.基于MIKE 21的圩区河网水动力调控方法研究
3.平原感潮河网地区一维、二维水动力耦合模型研究
4.平原感潮河网水文水动力耦合模型的研究与应用
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