应用CE-QUAL-W2模型模拟输水明渠冰盖的研究.pdf

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1、水利水电技术第45卷2014年第7期应用CE—QUAL—W2模型模拟输水明渠冰盖的研究郭维维，徐国宾，马超(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072)摘要：以宁夏吴忠地区金积供水工程输水明渠为例，应用CE—QUAL—W2模型(二维纵向垂向平均水动力学和水质模型)进行了输水明渠冰期冰盖生消模拟的可行性研究。在此基础上，计算了南水北调中线京石段典型气温过程中不同入流量和水深条件下的冰盖发展过程，同时对模型参数进行了敏感性分析，研究结果表明：气温、入流量、水深、光遮蔽系数和风剪切系数对冰情有不同程度的影响。关

2、键词：输水明渠；冰盖；CE—QUAL—W2模型中图分类号：P338．4文献标识码：A文章编号：1000-0860(2014)07—0095·05AppficationofCE--QUAL—·W2tonumericalsimulationofice--coveronwaterconveyanceopenchannelGUOWeiwei，XUGuobin，MAChao(StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety，TianjinUniversity，T

3、i肌jin300072，China)Abstract：TakingthewaterconveyanceopenchannelofJinjiWaterSupplyProjectinWuzhongDistrictofNingxia∞thestudycase．thevertical2一Dhydrodynamicandwaterqualitymodel(CE—QUAL—W2)isappliedtothefeasibilitystudymadeonthesimulationoftheformingandmeltingoftheic

4、e-coveronthewaterconveyanceopenchannelduringtheice—frozenperiod．Onthebasisofthis，theice．overformingprocessoftheBeijing—ShijiazhuangSectionofMid—RouteofSouth—to—NoAhWaterTransferPro—jectiscalculatedundertheconditionsofdifferentinflowsandwaterdepthsduringthetypical

5、weatherprocess，whileasensitivityanalysisismadeontheparametersforthemodel．Thestudyresultshowsthatalltheatmospherictemperature，inflow，waterdepth，dynamicshadingcoefficientandwind·sheafingcoeflqeienthaveimpactsontheiceregimeatVILriOUSscales．Keywords：waterconveyanceop

6、enchannel；icecover；CE—QUAL—W2我国北方高纬度地区天然河道及人工渠道冬季输水时不可避免地会出现结冰及融冰现象¨J，严重时会造成凌汛等灾害。因此，河冰问题带来的危害引起了众多学者的广泛关注。在已有的研究中较完整的是Shen的一维RICE模型悼1，该模型用较成熟的平衡冰塞理论模拟冰盖生成及冰塞的堆积。徐国宾给出了一个能够完整描述河流结冰、封冻和解冻过程的一维河冰数学模型¨J。杨开林等研究了形成稳定冰盖的水力条件及防治冰凌灾害的控制方法H3。以上学者均采用一维模型对河冰问题进行了研究，国内外学者对二维

7、河冰问题的研究较少。本文应用CE—QUAL—W2模型，以宁夏吴忠地区金积供水工程输水明渠为例，验证了该模型在输水明渠冰盖模拟分析的可行性。在此基础上，探讨了不同边界及模型参数对南水北调中线工程京石段输水明渠冰盖生消的影响。1CE—QUAL—W2模型CE—QUAL—W2模型迄今已有30多年历史，由于该模型假定横向平均，因此主要用来模拟相对狭长收稿日期：2013·10—15基金项目：国家科技重大专项课题(2012ZX07205—005)；天津市应用基础与前沿技术研究计划自然科学基金重点项目(13JCZDJC36200)。作者

8、简介：郭维维(1987一)。女，硕士研究生。郭维维，等∥应用cE—QUAL—w2模型模拟输水明渠冰盖的研究的河流、水库的水质及冰盖生消等。目前，该模型已广泛应用于水质及水动力模拟，但在模拟冰盖生消方面的应用却很少。1．1模型基本方程CE—QUAL—W2模型的控制方程是通过对一般坐标系下的基本方程作横向平均，简化得到W