荆江-洞庭湖洪水演进模型的率定和应用.pdf

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1、第41卷第12期人民长江Vo1．41，No．122010年6月YangtzeRiverJune，2010文章编号：1001—4l79f2010)12—0042—03荆江一洞庭湖洪水演进模型的率定和应用穆锦斌，张小峰(1．浙江省水利河口研究院，浙江杭州310020；2．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072)摘要：在建立了荆江一洞庭湖洪水演进模型的基础上，着重讨论了建模过程中有关断面资料处理、阻力问题和内外边界条件给定的问题。采用实测资料对模型进行率定与验证，并对荆江特大洪水进行模拟调度，结果表明．模型能很好地描述

2、洪水在荆江一洞庭湖河网区演进过程，可用于各种防洪调度方案的模拟试验，预测各种调度方案实施效果，对荆江洞庭湖防洪规划具有重要现实意义。关键词：率定；数字验证；洪水调度；荆江一洞庭湖水系中图法分类号：TV697．11文献标志码：A荆江一洞庭湖水系是一个大型复杂系统，需处理根据河段与汉点关系形成汉点连接矩阵所需的数据多种类型河道的不同水情，相关的水流方程和较好的集。在进行多方案计算时，只需确定增加河段与汊点算法虽能构筑模型框架，往往还不足以保证模拟的准的对应关系及其新的河段断面数，输入相应的断面资确。为了使模型得以高效运行并逼真反映模拟对象，料

3、便可完成新方案的数据排序。这种处理方法的特点需对若干重要环节进行处理，才能对大型复杂系统的在于不需要人为核对断面编号，也不必考虑河段编排水流模拟取得较好的效果。在文献[1]提出的建模思顺序。路和基本算法基础上，本文着重讨论了建模过程中有1．2阻力问题关断面资料处理、阻力问题和内外边界条件给定的问模型中糙率系数往往不仅反映了河道阻力，很大题；通过1996年和1998年实测水文资料对模型进行程度上也是一个综合系数，包括了诸如区间径流、电排了率定与验证，反映算法内部逻辑的正确性和模型可等各种因素的影响，湖区糙率还反映了植被的生长等靠度；在此基础

4、上，应用所建立的模型，对荆江l000a因素。河道糙率不仅与河道断面形态、断面沿程变化一遇特大洪水进行模拟调度。等密切相关，而且还受河道流量、水位大小和下游河道1关键技术处理的洪水顶托等因素的影响，因此模型中糙率的处理应能够真实反映上述因素的综合影响。1．1断面资料任何一个数学模型，如果没有实测资料的验证，是在建立区域模型时，首先需要对计算研究区域内不能用来进行工程计算的，其中水流模型验证的主要的河道、断面及节点进行编号，以确定其数目。在进行参数是糙率。由于长江洪水与洞庭湖出流相互顶托，规戈0方案计算时，可能需要在原方案的河网布局中增本文一

5、维河道糙率是采用实测水文资料，针对城陵矶减河段，从而需要重新组织河段及其断面数目的基本不同出口水位，对各河段糙率按水位分级进行率定，建数据，增加数据整理的工作量。为增强模型的适应性，立糙率与断面水位和城陵矶水位有关的数据库：必须解决河网数据集成的快速、灵活自动生成问题。n=-厂(Z，。)(1)针对特定的计算区域，对河段汊点进行编号，确定式中，g，为断面水位；为城陵矶水位。河段号与汊点的对应关系和河段内的断面数。模型可采用这种方法处理后，对于不同的水位、流量，断收稿日期：2010—04～13资助项目：国家重大基础研究计划(973)项目(20

6、03CD415203)作者简介：穆锦斌，男，高级工程师，博士，主要从事水力学及河流动力学研究。E—mail：jinbinmu@163．com第12期穆锦斌，等：荆江一洞庭湖洪水演进模型的率定和应用43面表现出不同的阻力特性，更接近于实际。在蓄洪区于分洪前水位过程，其中枝城站水位降低1．68m，沙内洪水演进模拟中，二维模型糙率的选择不可能采取市站水位较分洪前降低3．59m，城陵矶水位降低河道模拟中的方法，一般根据蓄滞洪区内计算单元的2．4m。实际地形情况、植被情况等，参考有关文献得出。1．3内外边界条件内外边界条件的处理与模型计算格式一样，

7、直接影响模型计算精度。外边界条件是指模型物理方程的定解条件，主要是模型进口和出口。本模型包括5个进口边界和1个出口边界。内边界条件是水利工程的控制节点(如堰、闸、泵等)或水流的滞留点。根据不同需求时，构建模型时针对不同类型的边界条件设计了若干数值处理技术，以供选择。本文具体处理如下：(1)进口边界：计算区域进口作为整体模型的上边界，属模型外边界条件，给定流量过程。(2)出口边界：模型计算区域出口作为整体模型的下边界，属模型的外边界条件，其边界类型有水位过程和水位流量关系可供选择。2模型率定与验证采用了1996年6月～8月的水文资料对模型进

8、行了率定，验证资料为1998年6月～9月洪水过程。率定干流河道糙率变化范围在0．016～0．03之间，三口分流道和洞庭湖区糙率为0．02～0．05。图l、2为主要水文站水位(以黄海高程为基准)