考慮橡膠壩影響的水動(dòng)力學(xué)模型

劉恒光，郝瑞霞，何曉燕，胡孜軍

(1.太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024； 2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038；3.水利部防洪抗旱減災(zāi)工程技術(shù)研究中心，北京 100038)

橡膠壩具有美化城市景觀等功能。近年來(lái)許多城區(qū)河道建設(shè)了橡膠壩。水流在河道及河漫灘的演進(jìn)過(guò)程可用水動(dòng)力模型模擬[1-3]，但橡膠壩對(duì)河道行洪具有復(fù)雜的阻水影響，給含橡膠壩河道的洪水演進(jìn)數(shù)值模擬帶來(lái)了困難。考慮橡膠壩影響的水動(dòng)力學(xué)模型可以有效地預(yù)測(cè)河道水流過(guò)程，模擬河網(wǎng)中復(fù)雜水利工程的調(diào)度和控制，對(duì)刻畫水位、流量等水力要素的時(shí)空變化具有重要的實(shí)用價(jià)值，能夠?yàn)橄嚓P(guān)部門提供科學(xué)精準(zhǔn)的技術(shù)支撐，對(duì)保障流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)平穩(wěn)發(fā)展具有重要意義[4]。

目前已有很多學(xué)者開(kāi)展了閘堰影響下的水流數(shù)值模擬研究。例如：Feng等[5]建立了一種洪水演算方法，提出在閘堰調(diào)控的多分支河網(wǎng)中建立虛設(shè)單元河段，然后采用雙追趕方法求解；姜恒志等[6]采用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法，進(jìn)行堰出流的模擬，建立了具有內(nèi)部邊界堰存在時(shí)的河網(wǎng)非恒定流水動(dòng)力學(xué)模型；施勇等[7]提出了基于水動(dòng)力學(xué)的閘壩調(diào)度計(jì)算格式并應(yīng)用于長(zhǎng)江中下游防洪系統(tǒng)；張曉波等[8]利用替代法處理過(guò)閘流量并模擬了河網(wǎng)閘堰過(guò)流和調(diào)度影響；李大鳴等[9]考慮河網(wǎng)中復(fù)雜的水閘控制條件，提出了雙向迭代內(nèi)邊界控制法，對(duì)具有閘堰的特殊河段進(jìn)行數(shù)值模擬；吳松柏等[10]提出了改進(jìn)雙向迭代內(nèi)邊界法求解含閘堰方程，并應(yīng)用于多閘聯(lián)合調(diào)度方案的數(shù)值模擬，可以有效模擬河網(wǎng)地區(qū)的閘堰過(guò)流和調(diào)度影響；……