基于MIKE11水动力模型的大洋河丹东有堤段行洪能力分析
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第 ３期 总第 ２６１期 ２０１６年 ３月
农 业科 技 与装备
ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｖ ａｎｄ Ｅｑｕｉｌａｍ ｅｎｔ
ＮＯ．３ Ｔｏｔａｌ ＮＯ．２６１
Ｍ ａｒ．２０１６
基 于 ＭＩＫＥ１ １水 动 力模 型 的大 洋 河 丹 东有堤段行洪能力分析
冯 金鹏
２０１６年 第 ３期 冯金鹏 ：基于 ＭＩＫＥ１１水动力模 型的大洋河丹 东有堤段行洪能力分析
３ｌ
图 １ ＡｂｏＲ格 式 水 位 点 、流 量 点 交 替 布 置 图
Ｆｉｇｕｒｅ １ Ａｒｒａｎｇｅｍ ｅｎｔ￣ ａｇｒａｍ ｏｆ￣ ｒｎａｔ ｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ＡｂＯｔｔ ｆｏｒｍ ａｔ ｗａｔｅｒ ｌｅＶｅｌ ｐｏｉｎｔ ａｎｄ ｆｌｏｗ ｐｏｉｎｔ
１ 大洋河丹 东段河道概况
进行模拟。此外 ，在进行完全水动力学模拟的同时 ，还
大洋河上游分东 、西两支 ，西支为东洋河 ，发源于 可 以进行各种简化水流模拟 ，如扩散波、运动波及准 岫岩 县 西北 部 的唐 望 山 ，海 拔 ９２８．９ ｍ：东 支 为 哨子 稳定流计算 。其控制方程组和方程组的离散如下。
２ 计算模型
ＭＩＫＥ１ １河 流模 型 采 用 的是 水 动 力 学 模 型 （ＨＤ 模型），即明渠不稳定流隐式格式有限差分解 。其差分 格式采用了六点中心隐式差分格式 （Ａｂｂｏｔｔ）格式 ，数 值计算采用传统的“追赶法”。即“双扫”算法 。该模型 可 以对 不 同地 区的水流 条件 及亚 临界 水流 ，或 者从 陡 峭 山 区性 河 流到 感 潮河 口的各种 垂 向均 质水 流 条件
利 用 Ａｂｂｏｔｔ六点 隐式格 式离 散上述 控制 方程 组 。该离散格式在每一个 网格节点并不同时计算水位 和流量 ，而是按顺序交替计算水位和流量 ，分别称为 ｈ点和 Ｑ点（图 ｌ所示 ）。该格式计算 稳 定 ，取 较 长 的 时 间 步长 以节省 计算 时间 。 ３ 模型率定
河 ，发 源 于岫岩 县北 部 的古洞岭 ．海 拔 ９３７．８ ｍ。两支 流在 哨子河 乡汇合后 称 为大洋 河 。先后 纳入 亮 子河 、 土 牛河 、小 洋河 和双 岔河 ，于 东港 市 黄 土坎 乡南 注 入
２．１ 控 制方 程组 ＭＩＫ１１水 动 力 学 模 型 的 微 分 方 程 即 圣 维 南
收 稿 日期 ：２０１６—０１—１３ 作者 简介 ：冯金 鹏（１９７６一 ），男，高级 工程 师 ，硕 士 ，从事 水文 水 资 源 、河 道 生 态 治 理 、防 洪 影 响 评 价 、采 砂 规 划等 方 面 的研 究。
考虑到资料的时效性及完整性 ，为准确分析大洋 河的现状行洪能力 ，计算横断面及 ｌ：１万平面图均 采用 ２０１２年汛后实测资料。通过不断调整模型 中的 糙率 ，充分考虑包括滩槽划分 、地形 （包括鱼塘、沙坑 、
滩地构筑物等）等诸多影响因素 ，参考 ２０１２年实测河 底及平面地形等 ，结合对 比沿程水文 、水位站 ２０１２年 实测 水 位流 量 关 系 ，最 终 复核得 到 与 ２０１２年洪 水期 较为接近的数学计算模型。综合糙率为 ０．０２４～０．０２８。
４ 计算成 果
ＭＩＫＥ１ １计算 一维非恒定 流需 要 的边界条件 包 括 ２个 ，即下游 的水位 过程 和上 游 的流 量过 程 。
大洋 河 干 流 洋 河 闸 以下 至 人 海 口段 上 边 界 条 件 为洋 河 闸设 计 的闸下 水位 流量 关 系 ．下 游边 界 为大 洋 河人海 口不 同频率潮位关系 。计算流量均采用 ２０１２ 年 “８０４”洪水 实 际洪水 过 程 。水力 计算 采用 大 洋河 沿 程 的水文及水位站计算成果。计算 断面的 ２０１０年洪 水过程线及边界条件断面的水位流量关系曲线见 图 ２—４．计算成果见表 １。
连续 方程 为 ：
支 流沿河 村 屯地势 较低 处 。２０１２年 “８０４”暴雨 洪水 发 生 后 ，大 洋 河 流 域 为 重 灾 区 。洪 峰 过 后 。河 道有 所 改 变 ，河 床 、河 岸极 不稳定 ，给防洪 安全 带来 极大威 胁 。
现 主要 研究 大 洋 河干 流洋 河 闸 以下 ，即洋 河 闸 以 下至人海 口段（黄土坎大桥以下为感潮段 ，受潮位控 制 ）。该 河段 防洪标 准 ２Ｏ年 一遇 。左右 岸都 已经 建好 堤 防 工 程 ，沿 岸 村 屯 较 多 ，现 状 堤 顶 宽 ４—６ ｍ，边 坡 １．０：２．５。其中跨河桥梁有 ３座 ，分别为黄土坎大桥 、 高速 路特 大桥 和老 洋河 桥 。
（辽 宁省水利水 电科学研 究院 ，沈阳 １１０００３）
摘要 ：河道现状行洪能力是河道所在地 区防洪安全的核心 ，也是防汛主管管部门汛期 指导 防汛 的重要依 据。为分析大洋河丹东有 堤段的行洪能力 ，采用水动力模 型 ＭＩＫＥ１１计算 、模拟河道及河 网的一维洪水演进过程 ，准确判断其行洪能力 ，为保 护沿岸居 民防 洪安全提供理论 基础 。 关 键 词 ：行 洪能 力 ；ＭＩＫＥ１１模 型 ：模 拟 ：一维 洪 水 演 进 中图分类号 ：ＴＶ１４３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１６７４—１１６１（２０１６）０３—００３０—０３
（Ｓａｉｎｔ—Ｖｅｎａｎｔ）。方 程组 的基 本假 定 是 ：不可 压缩 、均
黄海 ，河道长 １８２ ｋｍ，流域面积 ６ ５５４ ｋｍ２。大洋河现 状堤 防不连续 ，干流洋河闸以下至人海 口段两岸建成 连续 堤 防 ，其 他段 堤防 主要分 布 在于 流沿河 村庄 段 和
质流体 ；基本是一维流态 ；坡降小、纵 向断面变化幅度 小 ；静水压力分布。
ａ￡＋。 ａＳ ：ｇ Ｑ
（、 １）
运动 方程 为 ：
ａ ＋’ ａ．ｓ ： 吾ａ ‘ （、２ 一 ）
式 中：５，ｔ分别代表空间与时间坐标 ；Ａ代表河道 过水 断面面积 ；Ｑ代表断面流量 ；ｑ代表均匀旁侧人 流 ；Ｑｃ代 表集 中旁 侧人 流 ；６为 Ｄｉｒａｅ８；ｚ代 表水 位 水 量 ，Ｋ代表流量模数 ，由谢才公式计算 。 ２．２ 方程 组的 离散
农 业科 技 与装备
ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｖ ａｎｄ Ｅｑｕｉｌａｍ ｅｎｔ
ＮＯ．３ Ｔｏｔａｌ ＮＯ．２６１
Ｍ ａｒ．２０１６
基 于 ＭＩＫＥ１ １水 动 力模 型 的大 洋 河 丹 东有堤段行洪能力分析
冯 金鹏
２０１６年 第 ３期 冯金鹏 ：基于 ＭＩＫＥ１１水动力模 型的大洋河丹 东有堤段行洪能力分析
３ｌ
图 １ ＡｂｏＲ格 式 水 位 点 、流 量 点 交 替 布 置 图
Ｆｉｇｕｒｅ １ Ａｒｒａｎｇｅｍ ｅｎｔ￣ ａｇｒａｍ ｏｆ￣ ｒｎａｔ ｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ＡｂＯｔｔ ｆｏｒｍ ａｔ ｗａｔｅｒ ｌｅＶｅｌ ｐｏｉｎｔ ａｎｄ ｆｌｏｗ ｐｏｉｎｔ
１ 大洋河丹 东段河道概况
进行模拟。此外 ，在进行完全水动力学模拟的同时 ，还
大洋河上游分东 、西两支 ，西支为东洋河 ，发源于 可 以进行各种简化水流模拟 ，如扩散波、运动波及准 岫岩 县 西北 部 的唐 望 山 ，海 拔 ９２８．９ ｍ：东 支 为 哨子 稳定流计算 。其控制方程组和方程组的离散如下。
２ 计算模型
ＭＩＫＥ１ １河 流模 型 采 用 的是 水 动 力 学 模 型 （ＨＤ 模型），即明渠不稳定流隐式格式有限差分解 。其差分 格式采用了六点中心隐式差分格式 （Ａｂｂｏｔｔ）格式 ，数 值计算采用传统的“追赶法”。即“双扫”算法 。该模型 可 以对 不 同地 区的水流 条件 及亚 临界 水流 ，或 者从 陡 峭 山 区性 河 流到 感 潮河 口的各种 垂 向均 质水 流 条件
利 用 Ａｂｂｏｔｔ六点 隐式格 式离 散上述 控制 方程 组 。该离散格式在每一个 网格节点并不同时计算水位 和流量 ，而是按顺序交替计算水位和流量 ，分别称为 ｈ点和 Ｑ点（图 ｌ所示 ）。该格式计算 稳 定 ，取 较 长 的 时 间 步长 以节省 计算 时间 。 ３ 模型率定
河 ，发 源 于岫岩 县北 部 的古洞岭 ．海 拔 ９３７．８ ｍ。两支 流在 哨子河 乡汇合后 称 为大洋 河 。先后 纳入 亮 子河 、 土 牛河 、小 洋河 和双 岔河 ，于 东港 市 黄 土坎 乡南 注 入
２．１ 控 制方 程组 ＭＩＫ１１水 动 力 学 模 型 的 微 分 方 程 即 圣 维 南
收 稿 日期 ：２０１６—０１—１３ 作者 简介 ：冯金 鹏（１９７６一 ），男，高级 工程 师 ，硕 士 ，从事 水文 水 资 源 、河 道 生 态 治 理 、防 洪 影 响 评 价 、采 砂 规 划等 方 面 的研 究。
考虑到资料的时效性及完整性 ，为准确分析大洋 河的现状行洪能力 ，计算横断面及 ｌ：１万平面图均 采用 ２０１２年汛后实测资料。通过不断调整模型 中的 糙率 ，充分考虑包括滩槽划分 、地形 （包括鱼塘、沙坑 、
滩地构筑物等）等诸多影响因素 ，参考 ２０１２年实测河 底及平面地形等 ，结合对 比沿程水文 、水位站 ２０１２年 实测 水 位流 量 关 系 ，最 终 复核得 到 与 ２０１２年洪 水期 较为接近的数学计算模型。综合糙率为 ０．０２４～０．０２８。
４ 计算成 果
ＭＩＫＥ１ １计算 一维非恒定 流需 要 的边界条件 包 括 ２个 ，即下游 的水位 过程 和上 游 的流 量过 程 。
大洋 河 干 流 洋 河 闸 以下 至 人 海 口段 上 边 界 条 件 为洋 河 闸设 计 的闸下 水位 流量 关 系 ．下 游边 界 为大 洋 河人海 口不 同频率潮位关系 。计算流量均采用 ２０１２ 年 “８０４”洪水 实 际洪水 过 程 。水力 计算 采用 大 洋河 沿 程 的水文及水位站计算成果。计算 断面的 ２０１０年洪 水过程线及边界条件断面的水位流量关系曲线见 图 ２—４．计算成果见表 １。
连续 方程 为 ：
支 流沿河 村 屯地势 较低 处 。２０１２年 “８０４”暴雨 洪水 发 生 后 ，大 洋 河 流 域 为 重 灾 区 。洪 峰 过 后 。河 道有 所 改 变 ，河 床 、河 岸极 不稳定 ，给防洪 安全 带来 极大威 胁 。
现 主要 研究 大 洋 河干 流洋 河 闸 以下 ，即洋 河 闸 以 下至人海 口段（黄土坎大桥以下为感潮段 ，受潮位控 制 ）。该 河段 防洪标 准 ２Ｏ年 一遇 。左右 岸都 已经 建好 堤 防 工 程 ，沿 岸 村 屯 较 多 ，现 状 堤 顶 宽 ４—６ ｍ，边 坡 １．０：２．５。其中跨河桥梁有 ３座 ，分别为黄土坎大桥 、 高速 路特 大桥 和老 洋河 桥 。
（辽 宁省水利水 电科学研 究院 ，沈阳 １１０００３）
摘要 ：河道现状行洪能力是河道所在地 区防洪安全的核心 ，也是防汛主管管部门汛期 指导 防汛 的重要依 据。为分析大洋河丹东有 堤段的行洪能力 ，采用水动力模 型 ＭＩＫＥ１１计算 、模拟河道及河 网的一维洪水演进过程 ，准确判断其行洪能力 ，为保 护沿岸居 民防 洪安全提供理论 基础 。 关 键 词 ：行 洪能 力 ；ＭＩＫＥ１１模 型 ：模 拟 ：一维 洪 水 演 进 中图分类号 ：ＴＶ１４３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１６７４—１１６１（２０１６）０３—００３０—０３
（Ｓａｉｎｔ—Ｖｅｎａｎｔ）。方 程组 的基 本假 定 是 ：不可 压缩 、均
黄海 ，河道长 １８２ ｋｍ，流域面积 ６ ５５４ ｋｍ２。大洋河现 状堤 防不连续 ，干流洋河闸以下至人海 口段两岸建成 连续 堤 防 ，其 他段 堤防 主要分 布 在于 流沿河 村庄 段 和
质流体 ；基本是一维流态 ；坡降小、纵 向断面变化幅度 小 ；静水压力分布。
ａ￡＋。 ａＳ ：ｇ Ｑ
（、 １）
运动 方程 为 ：
ａ ＋’ ａ．ｓ ： 吾ａ ‘ （、２ 一 ）
式 中：５，ｔ分别代表空间与时间坐标 ；Ａ代表河道 过水 断面面积 ；Ｑ代表断面流量 ；ｑ代表均匀旁侧人 流 ；Ｑｃ代 表集 中旁 侧人 流 ；６为 Ｄｉｒａｅ８；ｚ代 表水 位 水 量 ，Ｋ代表流量模数 ，由谢才公式计算 。 ２．２ 方程 组的 离散