一维河网非恒定流数值计算研究及其应用-论文.pdf

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1、实用技术一维河网非恒定流数值计算研究及其应用口闰秀平姚慧敏一维河网非恒定流数值计算是水河网数学模型的求解采用三级联天72h和2003年7月4～6日3天72h利和航运部门一项重要的工作，河道解算法(将河网计算分为微段、河段、汊实际潮位资料、同期降雨资料进行率定工程设计、防洪工程规划等方面均有重点三级计算)。这种方法较直接解法所计算要的实际应用价值。目前提出的疗程解需求解的代数方程组的阶数降得多，且2．2率定计算结果法有基于双向扫描法的河网水模拟方更为准确便捷。其思想是将问题归结于由表1、表2比较可以看出，模型法

2、、稳定方程组稀疏矩阵解法以及河网节点水位(或水位增量)的方程组，再求计算结果与实测值相差很小．两个时段模型三级联合解法等，在上述各种方法解节点间断面的水位、流量。求解方法的非恒定流河网模拟计算结果中监测中三级联合解法最为流行和成熟。将此归纳如下：一是就各微段建立圣维南点的最高水位值与实测值误差不超过计算方法用于城市河网的数值计算．对方程并经过隐式差分近似得微段方程；1％．闸门处误差不超过4％．与实际结城市的防洪建设以及闸、堰的调度具有二是将每一河段内的微段方程依次消果吻合较好说明河网三级联合解法能积极的指导作

3、用元得到河段方程：三是将河段方程改比较准确地进行复杂河网的模拟数值写成水位f或流量1的隐函数，代入边点计算．成果可为城市防洪建设提供参1．计算模型方程和汉点连接方程得到以流量f或水考位1为变量的连接矩阵：四是表1率定计算结果(1991．7．9～11)1．1一维非恒定流基本控制方程求解连接矩阵得到各汉点上站点最高水位各断面的流量f水位1：五是回计算值实测值相差值相对误差(％)B+：g(1)代河段方程得汉点各断面的监测点24．65466_0．O1一O．2lfc水位f流量)：六是回代微段方监测点14．614．580

4、．04O．66程得所有各断面上的水位和1号闸上4．484．46O．O30．45署+罢+『一警流量表2率定计算结果(2003．7．4～6)~gQIQL(2)2．模型率定计算应用站点最高水位计算值(Il1)实测值(m)相差值(m)相对误差(％)监测点24．O84040．04O．99式中：Z为水位、0为流量、B为水使用三级联合解法对某监测点14024．0000205O面宽度、A为过水断面面积、R为水力地城区水系进行河网非恒定2号闸上3．974．O2—0．051．263号闸上3．864．00—0．14—3．5O半径、

5、C为谢才系数、q为单位长度河流数值计算。河网内共有大小道的旁侧人流量．t和s分别是时间和河流数十条。根据河流分布、此文以圣维南方程组为基础建立空间坐标交汇状况以及水流边界条件．先将河流了一维河网非恒定流数学模型．采用由于圣维南方程组为二元一阶双划分等级，分别对各河道进行编号。一Preissman四点隐格式法对方程进行离曲线型拟线性偏微分方程组．·数学上级河道8条．共计138．2km：二级河道散．应用三级联解算法对离散方程进行目前无法求得解析解．本次将采用有13条．共计153．04km：三级河道有分级计算．并对

6、河网中具有集中人流和Preissman四点隐式差分格式离散方程19条．共计118．84km：四级河道3O条，闸堰等建筑物的特殊河段进行了处理组对含有N个计算节点的河段．共有计602．63km．一至四级河道共计1012．本模型具有节点编号可以任意变动、扩水位、流量工2N个未知量。对圣维南71km其中河道上水工建筑物包括橡展容易的优点．适用范围较广．初步计方程组进行离散得到2N一2个代数方胶坝3座．桥涵12座，闸4座，人工湖1算结果合理为具有闸堰的河网联合程．其余2个补充方程则由边界条件提座。调度运用提供重要依据

7、．对洪水期安供．最终形成2N阶非线性代数方程2．1计算条件全度汛和水资源利用工作具有重要的组．采用Newton-Raphson迭代法求解。所有河道均采用现状河道断面计实用价值。口1．2河网三级解法算分别选用1991年7月9～l1日3收稿日期：2014—04—17作者简介：闫秀平，女，汉族，河北天和咨询有限公司，正高级工程师。姚慧敏，女，汉族，河北天和咨询有限公司，工程师。