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1、第34卷第2期河海大学学报(自然科学版)Vol.34No.22006年3月JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences)Mar.2006苏州河干流防洪水位的数值计算徐祖信,卢士强,林卫青(上海市环境科学研究院,上海200233)摘要:利用一维河网模型系统MIKE11建立苏州河水系水文模型和河网水动力模型,模型率定结果表明,干流模拟水位与实测结果非常吻合,所建模型可以准确反映苏州河水系的水动力条件.考虑上游洪水位、区间暴雨和下游高潮位遭遇的不利组合,进行苏州河干流最高防洪水位的数值计算,计算结果可为苏
2、州河环境综合整治二期工程)))防汛墙的改造提供科学依据.关键词:苏州河;防洪水位;水文模型;水动力模型;MIKE11中图分类号:P333.2文献标识码:A文章编号:1000O1980(2006)02O0148O04苏州河是太湖与黄浦江的主要联系水道之一,全长125km.目前该河流具有泄洪排涝、航行运输、工业用[1]水、农田灌溉、水产养殖等多种水体功能;将来,苏州河沿岸将发展商业、贸易、金融等第三产业.从长期规[2]划看,苏州河的休闲和景观功能也需要恢复和发展.苏州河干流防汛墙是保障苏州河两岸及苏州市区防汛安全的主要措施.苏州河河口建闸
3、挡潮后,充分利用挡潮闸的功能,控制苏州河最高水位,可以降低苏州河两岸防汛墙墙顶高程,扩大视野,缩小苏州河内河高、低水位差,改善感观.因此,防汛墙的改造是苏州河环境综[3]合整治二期工程中的重要环节,而苏州河最高防洪水位的确定是防汛墙改造的前提.本文利用一维河网模型系统MIKE11建立苏州河水系河网水文、水动力模型,按一定的标准设计暴雨及上下游边界的不利组合,以计算苏州河干流的最高防洪水位.1水文、水动力模型1.1水文模型NAM模型是一个集总式的概念型水文模型,是MIKE11的组成部图1NAM模型原理Fig.1PrincipleofNA
4、Mmodel分.NAM模型将地表径流、壤中流和基流作为4个蓄水区含水量的函[4]数,通过一系列相互连接的数学表述来定量描述水文过程,见图1.本文利用NAM模型建立全市河网的水文模型,集水域划分见图2.限于篇幅,水文模型的原理、求解、率[5]定方法和过程不再给出,部分流域的率定结果见表1.表1部分流域主要参数取值Table1Parametersofsub-catchments综合径流系数集水域UmaxLmaxCK1,2/hCQOF嘉宝北(北)8800.456嘉宝北(南)8700.426青松北片101000.426青松南片10800.40
5、7浦南东片151500.338图2水文模型集水域划分Fig.2Sub-catchmentdivisionforNAMmodel收稿日期:2004O07O09作者简介:徐祖信(1956)),女,江西九江人,教授,博士,主要从事河流污染治理以及水环境数学模型研究.第2期徐祖信,等苏州河干流防洪水位的数值计算1491.2水动力模型[6]一维明渠非恒定渐变流的基本方程组是圣维南方程组:5A5Q+=q5t5x2(1)5Q5Q5hQ
6、Q
7、++gA+g2=05t5xA5xCAR式中:x)))距离坐标;t)))时间坐标;A)))过水断面面积;Q)))
8、流量;h)))水位;q)))旁侧入流流量;C)))谢才系数;R)))水力半径;g)))重力加速度.利用Abbott六点隐式格式离散控制方程组(1)并进行求解.对全市河网尤其是苏州河水系进行河道概化.模型共概化河道155条,闸门70余座,泵站50余座,如图3所示.考虑到模型计算的稳定性及模型运行时间的要求,时间步长取5min,空间步长取50~2500m.采用第3次综合调水试验期间的实测水位、流量资料,对所建立的河网水动力模型进行率定:黄图3上海市河网概化浦江干流的糙率系数为01020~01028,苏州河干流的糙率系数为Fig.3Rive
9、rnetworksforShanghai[7O8]0102~0106,其他河道糙率系数取0102~0104.限于篇幅,图4仅给出苏州河干流部分典型断面的水位率定结果.图4苏州河干流1999年水位实测值与计算值比较Fig.4ComparisonofsimulatedwaterlevelandmeasureddataofSuzhouCreekin1999由率定结果可知,苏州河干流的北新泾站、浙江路桥站的计算结果与实测值吻合较好,水位相对误差基本在10%以内,平均相对误差小于5%.2苏州河干流防洪水位的数值计算苏州河口吴淞路桥建闸以后,黄浦
10、江超标准高潮被挡在闸外,闸内水位主要受吴淞江上游控制水位及干流沿线大量的城市排水泵站、支流翻水泵站的影响.上海地处太湖流域下游,是一个频繁受热带风暴影响的地区.一旦风暴潮和上游梅雨型洪水或暴雨型涝水遭遇,防汛形势更为严峻
