MIKE21模型应用研究长江河道洪水中码头影响分析

采用mike21平面二维数学模型对涉河荆岳铁路公安长江大桥的防洪影响进行模拟研究。工程中桥墩概化采用局部地形和局部糙率修正方法,将数学模型的计算结果与物理模型试验结果进行对比分析,验证了该数学模型的模拟精度能满足防洪评价计算的精度要求。

新建赤峰至京沈高铁喀左站铁路工程跨越老哈河.为研究工程对河道行洪的影响,应用mike21模型模拟建桥后的河道水流,进而进行防洪影响评价.根据老哈河上游4处参证水文站推求桥址处设计洪水.采用riegl三维激光扫描仪测量河道地形,结合1:1万地形图处理后,采用三角形网格对计算区域进行网格划分.对糙率等参数率定后,采用mike21模型进行模拟计算.计算结果表明,老哈河铁路桥修建后壅水高度较小,流场变化不大,对河道行洪安全影响较小.实践证明应用mike21模型模拟河道水流其效果良好,合理的评价结果为工程的防洪安全提供了保障.在实践中应做好对糙率等参数的率定,以保证模型的正确运行.

洪水风险图是进行洪水风险分析,预防洪涝灾害的有效技术手段。文章基于mike21fm模型开展淮河流域泉颍片（豫）防洪保护区洪水演进仿真模拟研究,获取淹没水深、历时、到达时间、最大流速等洪水风险信息,结果表明该模型计算效率高、稳定性好、模拟精度高、模拟结果合理,成果可为淮河流域泉颍片（豫）防洪保护区的防汛救灾工作提供技术支撑。

洪水风险图是进行洪水风险分析,预防洪涝灾害的有效技术手段。文章基于mike21fm模型开展淮河流域泉颍片（豫）防洪保护区洪水演进仿真模拟研究,获取淹没水深、历时、到达时间、最大流速等洪水风险信息,结果表明该模型计算效率高、稳定性好、模拟精度高、模拟结果合理,成果可为淮河流域泉颍片（豫）防洪保护区的防汛救灾工作提供技术支撑。

由于受河床边界、水沙条件变化、江湖关系调整和人类活动等因素影响,近10a来,特别是1998年长江大洪水后,尽管荆江河段河势总体基本稳定,但局部河段河势发生了较大调整,河道演变较为剧烈。主要表现为重点河段主支汊易位、水流顶冲点上提或下移、洲滩及河道冲淤等,对护岸工程、堤防及下游河势等产生了一定影响。根据大量水文泥沙原型观测资料,探讨荆江河道演变规律,并针对河道演变对防洪的影响进行了初步研究,可为长江荆江河段河道整治提供参考。

以宁波市甬江河段右岸拟扩建的宝达码头为例,通过数值模拟方法,分析研究了不同洪潮组合在不同边界条件下码头栈桥上下游水流的流态、壅水高度及河床冲淤强度。并通过对比码头栈桥扩建前后河段的水位、河势、栈桥区冲淤等变化,分析了宝达码头的扩建对甬江河段行洪的影响。

本文研究使用mike21fm模型来研究h河新建桥梁的防洪影响评价中的相关分析计算,在壅水计算和二维水力分析计算两部分来进行分析研究。分析成果数值上与传统方法相差甚微,但是分析的水力因素远远多于传统算法,使用mike21fm模型来进行桥梁防洪影响评价是非常合适的。

文中利用dhi开发的mike11、mike21软件分别建立现状堤防条件下的一、二维洪水演进模型.由于河道存在着一维特性,通过对河道内洪水演进进行一维数值模拟,二维数值模拟耦合,取得了较好的效果.在对河道一维洪水数值模拟中,可以看出,一维模型建模简单,可以随时根据河道断面更新数据对模型进行修改,同时模拟时间较短,可以为河道整治,防洪规划提供科学依据.二维数值模拟所需资料多,精度高,可以校核一维洪水数值模拟结果的准确性.

为评价典型滨海核电厂厂址防洪安全，采用mike21软件模拟外海高潮位顶托条件下可能戚大洪水和1000年一遇洪水的演进过程，分析了厂址北侧排洪通道上所建大件桥梁对洪水的阻水竹用。研究结果表明：相比于桥梁的阻水作用，核电厂的防洪安全主要受降雨所引起的厂址上游小流域洪峰强度的控制，即使在设计基准洪水位和潮位叠加可能最大降雨洪水情景下，核电厂主厂区也不受水淹的影响。

为评价典型滨海核电厂厂址防洪安全,采用mike21软件模拟外海高潮位顶托条件下可能最大洪水和1000年一遇洪水的演进过程,分析了厂址北侧排洪通道上所建大件桥梁对洪水的阻水作用。研究结果表明:相比于桥梁的阻水作用,核电厂的防洪安全主要受降雨所引起的厂址上游小流域洪峰强度的控制,即使在设计基准洪水位和潮位叠加可能最大降雨洪水情景下,核电厂主厂区也不受水淹的影响。

采用mike11（一维）和mike21（二维）的动态耦合mikeflood水动力学模型,构建中顺大围洪水风险图计算模型,分析计算各种不同来水条件下,典型溃口发生溃堤后的洪水传播过程,分析淹没范围、淹没水深、淹没历时等主要特征参数,为中山市、顺德区中顺大围保护区内防洪决策、避洪转移等提供技术支持。

为评估辽宁省北沙河河道的防洪能力,以北沙河全河段为研究对象,采用dhi开发mike11水动力模型计算河道水面线,根据警戒水位、成灾水位及保证水位确定原则,结合10a、20a和50a一遇洪峰流量成果,计算得出8个代表断面的特征断面相应特征水位(流量)。经过河道现状防洪能力评估研究,得出过流能力较弱或者防洪能力有缺陷的河段,为防洪工程的规划建设以及地方防汛调度防汛应急安全提供科学依据。

本文通过对某码头工程建设实例的研究,分析了码头建设后对河道防洪安全所产生的影响,并提出消除或减少不利防洪影响的防护措施,供码头设计参考。

基于平面二维水流数学模型,对和县码头修建后水流运动情况进行模拟。计算结果表明:和县码头修建后,附近河段水位及流速分布无明显变化,最大壅水高度仅为0.003m,对防洪影响不大,从而论证了兴建码头工程的可行性。

本文基于现场查勘、河道大断面测量、已有的水文资料、流域规划、工程河段堤防情况、地质情况等,多角度分析了码头工程对滁河河道防洪的影响。

在对mike21二维水动力数学模型进行简单介绍的基础上，应用mike21水动力模块对拟建桥梁附近河段进行三角形网格剖分，建立河道二维水动力数学模型，对河道流场及圆桥墩局部绕流进行数值模拟，得出建桥前后河道流场变化，从而分析桥墩对河道流场的影响，分析结果可作为桥梁布置重要的设计依据。

以长江中下游防洪系统为对象,根据长江中下游水系复杂、涉及范围广、地域差异显著、空间尺度变化大、区域洪水组成复杂多样,且耦合作用强、相互影响、相互制约等实际情况,在总结前人研究长江中下游水沙数学模型的基础上,从探索长江中下游水沙输运规律(包括河道水沙和湖泊水沙运动规律)入手,在数值模拟框架内对区域内各种水力单元或环节的计算模式(包括分流口、汇流口水沙计算模式,河网动边界及其计算模式)、湖泊泥沙输沙率计算模式、动床阻力计算模式和河道横断面变形计算模式等进行了深入研究,提出了构建长江中下游水沙输运数学模型的总体设想及其相关环节的计算模式。

分析了黄河内蒙古河道洪水期不同流量级洪水的特征及洪水水沙搭配情况,探讨了不同流量级洪水对河道冲淤的影响。结果表明:①1958—2006年巴彦高勒站最大洪峰流量呈减小趋势,洪水期天数、各级流量洪水出现的场次也呈减小趋势,1987—2006年各量级洪水出现的天数发生变化,小流量级洪水占的比例增大,大流量级洪水占的比例减小;②1958—2006年巴彦高勒站洪水期水量、沙量均呈减少趋势,1987年以后小流量级水量占比例最大,大流量级水量占比例最小;③同一年不同量级洪水的来沙系数比较接近,1987年以后各量级洪水来沙系数增大;④随着含沙量的增大,各量级洪水的单位水量冲淤量增大;⑤小于1000、1000～1500、1500～2000、2000～3000m3/s和大于3000m3/s洪水河道冲淤的临界含沙量分别为5.0、6.0、8.5、10.0kg/m3和6.0kg/m3。

对于河道宽滩区修建的风电场工程,其风机塔筒群的阻水作用可能会对所在河段的洪水演进及河势稳定有所影响,必须予以了解和评估。本文基于mike21软件,建立了某风电场所在河段的二维平面水动力数学模型,并对模型进行了验证。在验证洪水条件下,特征断面模拟水位与设计水位的相对误差均小于1%,表明模型阻力参数设置比较可靠。对风电场所在滩区的水流阻力进行了概化处理,然后运用模型开展了风电场工程建设前、后两种条件下设计特征洪水的数值模拟,得到了该河段在设计特征洪水演进过程中的水深、流速等数据。通过对比分析工程壅水及主流线位置变化可知,该滩区风机塔筒群引起的工程壅水较低、流速变化较小、主流线位置变化不大,不会引起该河段河势的明显变化。研究成果对滩区风电场工程规划设计具有一定的参考价值。

近年来甬江尾闾段修建了不少码头,它们对河口段行洪排涝产生了很大影响.本文采用平面二维水沙数值模拟的方法,以某拟扩建油码头为例,对油码头扩建前、后不同工况条件下该河段的水流及河床冲淤特性进行数值模拟,分析了工程修建后对洪水位、洪水河势及栈桥区冲淤的影响.结果表明,扩建油码头后洪水水力要素发生一定变化,码头上游水位略有壅高,下游水位降落;码头迎流段流速减小,相应背流段流速加大;水流动力轴线略向左岸偏移,但河势依旧稳定;栈桥头部有局部冲刷,码头上下游滩地微量淤积.可以利用落潮流进行航道疏浚清淤与边滩清淤整治,但须防止边滩持续淤积可能带来的河势调整.

海潮对河口河道水位等影响范围和影响强度关系到河口地区经济社会的可持续发展,这些问题又直接与河口治理规划,河口地区防洪密切相关,海潮对河口河道影响具有重要意义。以二维水动力有限元数学模型为手段,选取黄河河口莱州湾清水沟入海流路为研究对象,在入海河道上足够多的典型位置处的水位和流速为对象,通过对沿程水位和流速的变化分析研究得到3000m3/s流量下海潮对河口的影响范围在距离口门约5～10km的范围内,计算分析结果与实测资料分析结果基本一致。

根据蔚汾河河道生态治理的基本情况,采用两种方法计算设计断面洪水,一种方法采用《山西省水文计算手册》计算；另一种方法根据水文站资料利用洪峰~面积关系法计算。在综合分析以上两种方法计算结果的基础上,结合历史调查洪水成果,确定设计洪水成果。