感潮河段桥梁壅水计算方法比较及敏感性分析.pdf

《感潮河段桥梁壅水计算方法比较及敏感性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第32卷第7期长江科学院院报V01．32No．72015年7月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteJu1．2015DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2015．07．011感潮河段桥梁壅水计算方法比较及敏感性分析曾琼佩，王义刚，黄惠明，周晶晶，陈橙(河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室，南京210098)摘要：为体现HEC-RAS模型中感潮河段上桥梁壅水变化，建立了一维非恒定流数学模型，计算了2002年3月长江苏通大桥的壅水情况。并进一步介绍和比

2、较了铁路工程水文勘测设计规范公式以及HEC—RAS内设的能量法、动量法、Yarnell法计算公式，对公式计算结果与HEC．RAS相关经验系数等设置进行了探讨。最后将各公式应用于3月份的苏通大桥壅水计算，结果发现：HEC-RAS的能量法和Yarnell法较符合规范法，适用于计算感潮河段的非溢流桥梁壅水；而动量法则与实际数值偏差较大，不适合该地区应用。同时比较了HEC．RAS的3种方法对扩缩系数、经验系数以及无效区域的敏感性，结果表明：扩缩系数对能量法影响最大，Yamell法依赖于经验系数，动量法与无效区域有关，但其具体设置需要更详

3、细的资料进行研究。研究成果可为非恒定流桥梁壅水数值模拟方法提供一些参考。关键词：HEC—RAS；感潮河段；壅水；Yamell法；敏感性分析中图分类号：Tv135文献标志码：A文章编号：1001—5485(2015)07—0o58一O6流体现感潮河段的水流变化来建立水工建筑物模型。经过结果分析，希望能选择出在低水流(非溢1研究背景流)运动过程中，非恒定流模型比较适用的桥梁模美国陆军工程兵团水文工程中心开发的一维水拟方法，从而对未来的工程实践模拟提供一些经验力软件HEC—RAS拥有强大的涉水建筑物模拟计算与参考。能力，其计算模型成熟

4、，且相对于二维、三维模型所需资料较少。目前国内介绍的主要是在恒定流条件2桥梁壅水计算方法下HEC．RAS的桥梁壅水研究方法，但较少对这些方法作出对比分析J。同时国内非恒定流演算不2．1规范公式法多J，涉及建筑物的计算仍有讨论空间J。在国《铁路工程水文勘测设计规范》的壅水计算公外有不少学者对HEC—RAS的桥梁壅水情况进行讨式(道尔松公式)在我国已经运用有30多年的历论，一部分学者对于HEC—RAS桥梁附近地形设置史。该公式基于能量方程法，具体表达为等进行了研究总结卜，另一部分则重点比较HEC—△Z=叼(一)。(1)RAS各种方法

5、计算桥梁壅水的结果，如s．式中：AZ为最大壅水高度(m)；7／为阻水系数，与河Atabay等I_对HEC．RAS桥梁计算的4个方法与实段特征与河滩路堤阻挡流量和设计流量的比值有验室物理模型结果进行了对比，认为能量法最符合关；为桥下断面流速；Vo为建桥前断面平均流速。实测数据。J．P．Martin-Vide和J．M．Prio分析了2．2能量方程法拱形桥在溢流与非溢流条件下Yamell经验公式预能量方程法是将桥梁位置看作是天然河道中的测与HEC．RAS模型中能量法的结果，指出利用断面，在计算断面间沿程和局部损失中，主要与断面Yarn

6、ell公式计算的结果偏差较大。间距、曼宁系数和收缩(扩张)损失系数有关系。其在比较HEC-RAS桥梁壅水方法的模型中，大能量方程为‘。‘——2。r‘。—r—2多数都转化成恒定流条件下或者是基于地形、水动~r力简单的物理模型来进行讨论，所以在非恒定流上z2+y2+等=Z。+Y1++进行建筑物壅水计算存在改进与探讨的空间。本文+cJ一I。(2)试图考虑到潮流、变化地形等复杂因素，利用非恒定收稿日期：2014—06—09；修回日期：2014—08一l1作者简介：曾琼佩(1990一)，女，湖南衡阳人，硕士研究生，主要从事海岸、河口动力方

7、面的研究，(电话)15151861787(电子信箱)allisonzeng@foxmail．tom。第7期曾琼佩等感潮河段桥梁壅水计算方法比较及敏感性分析59式中：z，z分别为邻近上、下游断面河底高程；，关经验公式，通过验证确定糙率值范围在0．0117—y1分别为上、下游断面水深；一v2，一V1分别为上、下游0．013。最后概化的一维非恒定流数学模型横断面断面平均流速；ot。，ot为动能修正系数；g为重力加布置如图1所示。速度；为断面间平均距离；为两断面间沿程水头损失，与曼宁系数有关；C为收缩或扩张损失系数。2．3Yamell公

8、式法YameU公式为T，2AZ=2K(K+10to一0．6)(+15)一。(3)二式中：△z为桥前水位与桥后水位差；为Yamell桥墩形状系数；为流速水头与收缩断面的水深比；为阻水比；V为桥梁下游断面流速。Yamell公式法是通过大约26O0组不同形状、宽度、长