北麻漾湖泊形态调整与水流数值模拟分析
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通过对不同计算结果的分析比较可知，模型在 ８ｄ后能够计算稳定。为了了解不同条件下北麻漾 流场的模拟过程，现对四种预测方案 １０ｄ的流场图 进行分析比较（见图 ２）。
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沙吸附影响的各水质变量动态变化过程。本文主要 利用模型中的水动力、风浪模块［６］。
由于吴江四季分明，属北亚热带季风海洋性气 候，年平均风速 ３．２ｍ／ｓ，常年夏季主导风向为东南 风，冬季主导风向为西北风，故在设置预测方案时考 虑了东南风、西北风和无风三种风向，风速考虑了常 年平均风速 ３．２ｍ／ｓ、５ｍ／ｓ、无风三种情况。
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水电站设计 第 ３５卷第 ４期
Ｄ Ｈ Ｐ Ｓ ２０１９年 １２月
北麻漾湖泊形态调整与水流数值模拟分析
张荣贵，覃春乔，钟晓凤
（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 ６１００７２）
摘 要：运用 ＥＦＤＣ模型，对北麻漾岸线和湖底地形变化条件下不同风向、不同风速、不同入湖出湖流量进行水流数值模拟，分析湖 泊网格点流场，掌握湖岸、湖中心、湖中岛屿周边、出口、入口等不同位置流速变化情况，对现状和规划后的湖泊行洪蓄水、生态效应 及湿地景观等进行分析和评价，验证形态调整的科学性，为构建合理的北麻漾湖泊形态调整方案提供支撑。 关键词：北麻漾；ＥＦＤＣ；水流模拟；形态调整 中图分类号：Ｘ５２４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００３－９８０５（２０１９）０４－０１０３－０４
泥层 ／ｍ 底泥面积 ／ｋｍ２
≤０．２
０．３２
＞０．２～０．４
０．５６
＞０．４～０．６
２．１６
＞０．６～０．８
５．３３
＞０．８～１．
＞１．２～１．４
０．１
＞１．４
０．０１
合计
９．８８
面积占比％ ３．２４ ５．６７ ２１．８６ ５３．９５ １２．６５ １．５２ １．０１ ０．１ １００
图 １ 北麻澜水系
北麻漾位于吴江市浦南地区的中心地带，区域 城市化发展速度较快，特别是北麻漾西侧将是震泽 镇未来城镇发展的核心区域。一方面城镇发展对滨 水区空间有着较大的需求，另一方面城镇发展也会 对湖泊保护产生一定的压力，某些湖区现状岸线的 过度曲折 极 大 地 增 加 了 陆 域 与 湖 泊 水 体 的 接 触 范 围，使之成为入湖污染源增加的重要因素。北麻漾 湖底底泥面积见表 １。
２ 现状水流数值模拟
本次 研 究 运 用 ＥＦＤＣ（ＴｈｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＦｌｕｉｄ ＤｙｎａｍｉｃｓＣｏｄｅ）模型，该模型是由威廉玛丽大学维吉
修回日期：２０１９１１１２ 第一作者简介：张荣贵（１９８０－），男，四川自贡人，高级工程师，从事水利水电工程及水环境工程设计、管理工作。
１０３
表 １ 北麻漾湖区不同深度底泥面积及蓄积量统计
底泥蓄积量 ／万 ｍ３ １．３９ １０．５１ ６９．５３ ３０４．５７ ８７．５６ ３．５７ ０．９８ ４５．５６
５２３．６７
尼亚海洋科学研究所（ＶＩＭＳ，ＶｉｒｇｉｎｉａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａ ｒｉｎｅＳｃｉｅｎｃｅａｔｔｈｅＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷｉｌｌｉａｍ ａｎｄＭａｒｙ）的 ＪｏｈｎＨａｍｒｉｃｋ等 人 开 发 的 三 维 地 表 水 水 质 数 学 模 型，可实现河流、湖泊、水库、湿地系统、河口和海洋 等水体的水动力学和水质模拟，是一个多参数有限 差分模型。 该 模 型 系 统 包 括 水 动 力、泥 沙、有 毒 物 质、水质、底质、风浪等模块，模拟计算过程中首先完 成流场计算，获得三维流速场的时空分布特征，在此 基础上计算泥沙迁移、冲淤作用，进而模拟受黏性泥
具体预测方案共分为四种。方案一：东南风，风 速 ３．２ｍ／ｓ，现状出入湖流量；方案二：西北风，风速 ３．２ｍ／ｓ，现 状 出 入 湖 流 量；方 案 三：东 南 风，风 速 ５ｍ／ｓ，现状出入湖流量；方案四：西北风，风速 ５ｍ／ｓ， 现状出入湖流量。
现状主要出入湖河道流量主要为寺港，２０ｍ３／ｓ； 双阳港，３５ｍ３／ｓ；总善桥港，３８ｍ３／ｓ；直港，３８ｍ３／ｓ； 出湖河道中南塘港，２３ｍ３／ｓ；川桥港，１０８ｍ３／ｓ。
１ 研究区概况
北麻漾位于吴江市浦南地区中心，地处震泽、平 望、盛泽三镇交汇处，具有十分重要的地理位置，影响 着三镇甚至浦南地区的社会经济发展。北麻漾面积 约 ９．８８ｋｍ２，平均湖底高程 ０．８ｍ。北麻漾属杭嘉湖 水系片区，雨量充沛，年平均温度为 １４．９～１５７℃， 平均降水量为 １０１６ｍｍ，平均水深 ２．５ｍ，最深处 ５ｍ 左右，属吞吐型、雨源型湖泊。北麻漾主要通过寺港、
０ 前 言
双阳港、直港、总善桥港、南塘港、川桥港、上下荡等河 流湖荡与周边水系沟通联系（见图 １）。
湖泊地底和岸线形态特征是表征湖泊自身特征 重要的因素，决定湖泊功能、生态系统以及周边用地 布局，从而影响着湖泊的健康发展［１］。依据健康湖 泊的内涵，湖泊应具备合理的岸线形态。湖泊岸线 形态应自然流畅［２］，死水区、环流区较少；湖体内水 流联系强，河湖保持良好的连通性和完整性。然而 受社会经济发展的影响，湖泊面临着环境污染和生 态破坏的双重危机。这种危机表现在湖泊保护与开 发利用方面存在重开发、轻保护，重经济、轻生态的 倾向，忽视了湖泊开发的整体性，影响了湖泊保护的 效果，导致湖泊空间及其生态环境受人类活动影响 日趋严 重。 目 前 国 内 湖 泊 研 究 课 题 集 中 在 湖 泊 水 质［３］、周 边 环 境［４］和 景 观 空 间 建 设［５］的 研 究，对 湖 泊形态的研究内容较少。鉴于此，本文通过对吴江 市北麻漾形态调整和相关水流数值分析，科学合理 地对北麻漾形态进行规划设计，使之满足城市的发 展和景观建设的要求。
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沙吸附影响的各水质变量动态变化过程。本文主要 利用模型中的水动力、风浪模块［６］。
由于吴江四季分明，属北亚热带季风海洋性气 候，年平均风速 ３．２ｍ／ｓ，常年夏季主导风向为东南 风，冬季主导风向为西北风，故在设置预测方案时考 虑了东南风、西北风和无风三种风向，风速考虑了常 年平均风速 ３．２ｍ／ｓ、５ｍ／ｓ、无风三种情况。
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水电站设计 第 ３５卷第 ４期
Ｄ Ｈ Ｐ Ｓ ２０１９年 １２月
北麻漾湖泊形态调整与水流数值模拟分析
张荣贵，覃春乔，钟晓凤
（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 ６１００７２）
摘 要：运用 ＥＦＤＣ模型，对北麻漾岸线和湖底地形变化条件下不同风向、不同风速、不同入湖出湖流量进行水流数值模拟，分析湖 泊网格点流场，掌握湖岸、湖中心、湖中岛屿周边、出口、入口等不同位置流速变化情况，对现状和规划后的湖泊行洪蓄水、生态效应 及湿地景观等进行分析和评价，验证形态调整的科学性，为构建合理的北麻漾湖泊形态调整方案提供支撑。 关键词：北麻漾；ＥＦＤＣ；水流模拟；形态调整 中图分类号：Ｘ５２４ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００３－９８０５（２０１９）０４－０１０３－０４
泥层 ／ｍ 底泥面积 ／ｋｍ２
≤０．２
０．３２
＞０．２～０．４
０．５６
＞０．４～０．６
２．１６
＞０．６～０．８
５．３３
＞０．８～１．
＞１．２～１．４
０．１
＞１．４
０．０１
合计
９．８８
面积占比％ ３．２４ ５．６７ ２１．８６ ５３．９５ １２．６５ １．５２ １．０１ ０．１ １００
图 １ 北麻澜水系
北麻漾位于吴江市浦南地区的中心地带，区域 城市化发展速度较快，特别是北麻漾西侧将是震泽 镇未来城镇发展的核心区域。一方面城镇发展对滨 水区空间有着较大的需求，另一方面城镇发展也会 对湖泊保护产生一定的压力，某些湖区现状岸线的 过度曲折 极 大 地 增 加 了 陆 域 与 湖 泊 水 体 的 接 触 范 围，使之成为入湖污染源增加的重要因素。北麻漾 湖底底泥面积见表 １。
２ 现状水流数值模拟
本次 研 究 运 用 ＥＦＤＣ（ＴｈｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＦｌｕｉｄ ＤｙｎａｍｉｃｓＣｏｄｅ）模型，该模型是由威廉玛丽大学维吉
修回日期：２０１９１１１２ 第一作者简介：张荣贵（１９８０－），男，四川自贡人，高级工程师，从事水利水电工程及水环境工程设计、管理工作。
１０３
表 １ 北麻漾湖区不同深度底泥面积及蓄积量统计
底泥蓄积量 ／万 ｍ３ １．３９ １０．５１ ６９．５３ ３０４．５７ ８７．５６ ３．５７ ０．９８ ４５．５６
５２３．６７
尼亚海洋科学研究所（ＶＩＭＳ，ＶｉｒｇｉｎｉａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａ ｒｉｎｅＳｃｉｅｎｃｅａｔｔｈｅＣｏｌｌｅｇｅｏｆＷｉｌｌｉａｍ ａｎｄＭａｒｙ）的 ＪｏｈｎＨａｍｒｉｃｋ等 人 开 发 的 三 维 地 表 水 水 质 数 学 模 型，可实现河流、湖泊、水库、湿地系统、河口和海洋 等水体的水动力学和水质模拟，是一个多参数有限 差分模型。 该 模 型 系 统 包 括 水 动 力、泥 沙、有 毒 物 质、水质、底质、风浪等模块，模拟计算过程中首先完 成流场计算，获得三维流速场的时空分布特征，在此 基础上计算泥沙迁移、冲淤作用，进而模拟受黏性泥
具体预测方案共分为四种。方案一：东南风，风 速 ３．２ｍ／ｓ，现状出入湖流量；方案二：西北风，风速 ３．２ｍ／ｓ，现 状 出 入 湖 流 量；方 案 三：东 南 风，风 速 ５ｍ／ｓ，现状出入湖流量；方案四：西北风，风速 ５ｍ／ｓ， 现状出入湖流量。
现状主要出入湖河道流量主要为寺港，２０ｍ３／ｓ； 双阳港，３５ｍ３／ｓ；总善桥港，３８ｍ３／ｓ；直港，３８ｍ３／ｓ； 出湖河道中南塘港，２３ｍ３／ｓ；川桥港，１０８ｍ３／ｓ。
１ 研究区概况
北麻漾位于吴江市浦南地区中心，地处震泽、平 望、盛泽三镇交汇处，具有十分重要的地理位置，影响 着三镇甚至浦南地区的社会经济发展。北麻漾面积 约 ９．８８ｋｍ２，平均湖底高程 ０．８ｍ。北麻漾属杭嘉湖 水系片区，雨量充沛，年平均温度为 １４．９～１５７℃， 平均降水量为 １０１６ｍｍ，平均水深 ２．５ｍ，最深处 ５ｍ 左右，属吞吐型、雨源型湖泊。北麻漾主要通过寺港、
０ 前 言
双阳港、直港、总善桥港、南塘港、川桥港、上下荡等河 流湖荡与周边水系沟通联系（见图 １）。
湖泊地底和岸线形态特征是表征湖泊自身特征 重要的因素，决定湖泊功能、生态系统以及周边用地 布局，从而影响着湖泊的健康发展［１］。依据健康湖 泊的内涵，湖泊应具备合理的岸线形态。湖泊岸线 形态应自然流畅［２］，死水区、环流区较少；湖体内水 流联系强，河湖保持良好的连通性和完整性。然而 受社会经济发展的影响，湖泊面临着环境污染和生 态破坏的双重危机。这种危机表现在湖泊保护与开 发利用方面存在重开发、轻保护，重经济、轻生态的 倾向，忽视了湖泊开发的整体性，影响了湖泊保护的 效果，导致湖泊空间及其生态环境受人类活动影响 日趋严 重。 目 前 国 内 湖 泊 研 究 课 题 集 中 在 湖 泊 水 质［３］、周 边 环 境［４］和 景 观 空 间 建 设［５］的 研 究，对 湖 泊形态的研究内容较少。鉴于此，本文通过对吴江 市北麻漾形态调整和相关水流数值分析，科学合理 地对北麻漾形态进行规划设计，使之满足城市的发 展和景观建设的要求。