乐昌峡水利枢纽工程一、二维水流洪水演进数值模拟研究

非 ０值 ， ： Ｉ ＝ ｌ 即 ０， ≠０ Ｆ 。随着 水 位 的变 化 ， 边 动
界 位 置不 断变化 ， 据计 算水 位 和底部 高 程判 断 网格单 根 元 是 否露 出水 面 ， 义 临 界 水 深 ｈ＝０ ０ ５～０ ０ ｍ， 定 ．０ ． １ 当
． ．
）
一
避
ｈ
（ ４）
１ １ 一 维 网河数 学模 型 ．
一
维非 恒定 流 网河 数 学 模 型 的基 本 方 程 采 用 圣 维
（
＋
）
南方 程 组 ：
ｆ ＋ 堕 ：ｑ
“
．
其中
ｈ为水 深 ； １ “和 ３ 为 和 Ｙ方 向的流 速 ； ＝ｕ ， ｈＮ
１ 数 学模 型
学模 型 ， 可采 用 网河三 级联解 方 法求解 。具 体求 解方 法 可参 考文 献 ［ —３ 。 １ ］ １ ２ 二维 水 流数学 模 型 ．
平 面二 维水 流基 本 方程 包 括 水 流 连续 方 程 和 水 流
运 动方程 ：
塑 ＋
ａ ￡ ａ
＋
ａ ｖ
徐 林 春 ， ： 昌峡 水 利 枢 纽 工 程 一 、 维 水 流 洪 水 演 进 数 值 模 拟 研 究 等 乐 二
１ ３ 模 型处 理 ．
１ ３ １ 动边 界 的处理 ．．
可见 ， 测点 的计 算值 与实 测值 符合 良好 。 各
令 闭边 界 的法 向流 速为 ０ 而沿 切 线 方 向的 流速 为 ，
的优 化调 度而 产 程 防洪 减 灾 评估 体 系 ，准 确评 估 工程 抵 御 每 场洪水 能 够减 免 的洪 灾 损 失情 况 ，并 在 此基 础 上 根 据社 会 经济 发 展情 况 ，预 测 未来 的损 失 ，提 出切 实 可 行 的 防洪 减 灾措 施 和对 策 。其 中 ，洪 水 演 进模 型 是 整 个 防洪 减灾 评估 体 系 的核 心 内容 。该 模 型 根 据水 库 的防 洪调度 方 式 ，可 以预 先 模 拟 洪水 运 动 情 况 ，以及 评估 防洪调 度 措施 的作 用 和效果 ，寻找最 佳调 度方 案 ， 使 防洪 调度 趋 于科 学 合 理 ，以 达 到减 轻 洪 灾 损 失 ，降 低 洪水 风 险 的 目的 。并 且 通 过模 拟 历 史 洪 水 、实 时 洪 水 、和未来 洪 水 ，把有 限 的实 测 水 情 信 息 推 演 到全 流 域 ，可达 到对 流域 洪水 水 情 、灾 情 进 行 事 先 评 估 、实 时评 估 和事 后评 估 的 目的 。
（ 东省 水利 水 电科 学研 究 院 ， 东省 水动 力 学应 用研 究重点 实验 室 ， 东 广 州 ５０ ３ ） 广 广 广 １６５
摘 要 ： 乐昌峡 水利 枢纽 工程坝 下防护 范 围为研 究 对象 ，建 立 了水 库下 游河道及 两岸 淹没 区一 、二 维联 解洪 水演进 以
水流数 学模 型。采 用室 内实验数 据对模 型数值 计算 结果进 行率 定和 验证 ，结 果表 明所建 模 型具 有较 高的计 算精 度和
可 靠度 。针 对 工 程 动 库 调 洪 演 算 成 果 ， 选 取 典 型 洪 水 下 的 不 同 防 洪 调 度 方 案 进 行 了 模 拟 计 算 ， 给 出 了 各 工 况 下 水 库
下 游河道 沿程各特 征断 面的 洪水风 险信息 ，为进行 淹没 区的 洪灾损 失评 估及 相应 的防 洪调度 决策提 供 了必要 的参数
式 中 Ｑ为流 量 ； 为水 位 ； Ｒ为水 力 半 径 ； 流 速 ； “为 ｇ
收 稿 日期 ：０ １—１ ２ ２１ ２— Ｏ
作者简 介 ： 徐林春 （９ ９一） 男 ， 士 ， １７ ， 硕 高级工程 师， 从事水力学及河流动力学数值模拟研 究。
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２１ ０２年 １月 第 １期
第 １ 期
２１ ０ ２年 １月
广 东水 利 水 电
ＧＵＡＮＧＤ０ＮＧ ＡＴＥＲ Ｗ ＲＥＳ ０ＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＰＯＷ ＥＲ
Ｎｏ １ ．
Ｊｎ２ １ ａ．０ ２
乐 昌峡水 利枢纽工程一 、 二维水流洪水演进数值模拟研究
徐林春 ， 郑 泳 ， 黄 东 ， 国栋 ， 书琴 ， 素 芳 ， 武 平 ， 美 兰 ， 卫 蓝 郑 何 蔡 黄 林 黄
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２
（） ２
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Ｏ Ｍ
ＯＭ ｕ ＯＭ ｖ ｚ （ ６ ｈ＋ ） ａ ＋— ＋— 一ｇ — — —— 一
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一
互互 ２ Ｖ
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ｈ
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Ｏ Ｎ ｄｎ ｕ ｄＮ ｖ ａ ｈ＋ （ ａ ＋ ａ ＋ ａ 一口 — ａ Ｙ
引 言
为旁侧人流 ； 为糙率 ； 为包括主河道泄流宽度和仅 ｎ Ｂ 起调蓄作用的附加宽度 ； Ｂ为过流河宽 ； Ａ为过水面积 ； ｇ 为 重力加 速 度 ； ｔ 、 分别 为 空间 和时 间坐标 。
上式 再结 合汊 点 连接 方 程 即构 成一 维 网河 水 流 数
为建设 现 代化 水 利 ，科 学 估 算 通 过 水 利 枢 纽工 程
＝ｖ ； 为河 床高 程 ； ｈ ６ ｎ为 Ｍａｎｎ 糙 率 系数 ； 为紊 动 ｎｉｇ
【 ２ ＋Ａ “Ｏ ２ ＋ （一。ｚ ｇ ｏ Ａ
—
ｕ
缸 ＋ｇ
＝ｏ
（ １ ）
粘 性 系数 。
方 程离 散 时空 间采用 有 限体积 法 ， 运用守 恒格 式对 水 流连 续方 程进 行离 散 ， 证 计 算 域 内水 量 守 恒 ， 间 保 时 采 用蛙 跳法 ， 计算 物 理量使 用 交错 网格 。
和依据 。
关键 词 ： 乐昌峡 ； 一二 维联 解； 洪水演进 ； 数值 模拟 ； 率定验证 ； 防洪调度 ； 洪水风险信息
中 图 分 类 号 ：Ｖ ３ ． Ｔ １ １２ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ８— ｌ２ ２ １ ） 一 ０ １ ０ １０ ０ １ （０ ２ 叭 ０ ５ — ５