基于efdc模型的御临河回水区水动力数值模拟

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1、基于EFDC模型的御临河回水区水动力数值模拟重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：刘步云指导教师：胡学斌教授艾海男副教授专业：市政工程学科门类：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年五月SimulationofHydrodynamicsofYulinRiverintheBackwaterAreaBasedonEFDCAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEn

2、gineeringByLiuBuyunSupervisedbyProf.HuXuebinbyAss.Prof.AiHainanSpecialty:MunicipalEngineeringFacultyofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要三峡工程是当今世界上最大的水利水电枢纽工程，现在三峡工程在防洪、灌溉、航运、发电和旅游等方面发挥着巨大的作用和效益，但是三峡工程

3、可能造成的一些环境和生态方面的影响，也越来越受到人们的关注。随着三峡工程的运行，周期性的蓄放过程给上游水体的水文情势带来了巨大的改变，库区支流完全受到了回水的影响，其生态环境也发生了巨大的改变。目前库区受回水影响的支流都出现了不同程度的富营养化，而水动力学特征是造成这种改变的很重要的原因之一。为了了解库区支流的水动力是如何受三峡蓄放过程的影响，本文以重庆市江北区的御临河为研究对象，利用环境流体力学代码EFDC（EnvironmentalFluidDynamicsCode）模型建立了御临河水动力学数值模型，并利用实测的

4、水位数据、流速数据对模型的参数率定和模拟结果进行验证。主要研究结论如下：①为了获得更好的模拟结果，利用Delft3D软件围绕御临河河岸线绘制了御临河水动力模型的正交曲线网格，由于御临河长度太大，所以把御临河回水区分为三段，下游断面是河口到排花、中游断面是排花到舒家、上游断面是舒家到梅溪，把Delft3D生成的网格导入EFDC之中，则三段的水平网格各为1820个，2820个和2070个，在垂向上网格分为5层。基于御临河32个断面和31条中泓线的ADCP断面数据构建了模型的三维水下地形图。②利用EFDC构建了御临河回水区

5、的水动力模型，模拟了两年的御临河在蓄水期和放水期的流场变化，并利用了ADCP获得的实测的流速数据和水位数据对模型进行了验证。通过对流速和水位这两个指标的实测结果和模拟结果对比。验证结果显示，河口的流速和水位验证的平均相对误差为9.20%和8.90%；排花的流速和水位验证的平均相对误差为18.00%和3.51%；舒家的流速和水位平均相对误差为-1.62%和-13.65%；而梅溪的流速和水位验证的平均相对误差为21.28%和-17.75%。③御临河的水文受到了三峡蓄水的影响，在9月中旬，回水初期的时候，三峡水库开始蓄水，

6、御临河位于库区的尾部，所以只有河口处出现部分回水，其它断面没有回水的出现。到11月中旬，处于回水中期，此时，河口到舒家段都处于回水区，回水区的顶端为于梅溪段到舒家段的河段。到12月初时，回水末期，回水区面积达到最大，从梅溪到河口都处于回水区，而且梅溪段的模拟结果显示在12月的5号到7号，梅溪段的部分流场从负向转到正向，其速率大小为0.12m/s-0.25m/s。实际中，12月初正是回水的末期。12月末为三峡水库的放水初期，模拟结果显示，回水区的流场比较杂乱，但是逐渐开始变向正向，流速也开I重庆大学硕士学位论文始逐渐的

7、变大，其速率的变化范围为0.17m/s-0.32m/s。1月中旬的时候，处于放水中期，御临河回水区的流场开始大面积变为正向，流速进一步增大，其值变为0.24m/s-0.35m/s；到2月中下旬的时候，处于放水末期，整个御临河回水区的流场方向都变为正的，其速率的值域变为0.30m/s-0.55m/s，流速进一步变大，御临河表现出正常河流的水文特性，这也表示，三峡水库对御临河的影响减到最小，长江的回水已经不能影响御临河的水文了。到4月份的时候，整个三峡水库放水完成了，然后到9月份开始下一个的蓄放周期。④对御临河重点断面河

8、口进行水动力模拟，模拟结果显示：由于潮流和径流、科式力、离心力、水流密度的影响，以及河口地形的影响，御临河的河口，在横向和纵向上存在着环流。在蓄水中期时，河口的环流现象是最明显的。在蓄水的前期、中期、御临河河口表层流速为正、底层流速为负，蓄水后期，表层和底层流速都变为正向。在蓄水期，河口的表层和底层的平均速率分别为0.026m/s和0.027m