几种桥墩概化方法在MIKE 21FM模型中的应用及适用性分析

为更好利用MIKE21FM模型进行桥渡水力计算,将直接模拟法、加糙法、等效阻水面积法和地形折算法几种桥墩概化方法应用于MIKE21FM模型。通过一个工程计算实例,综合比较几种概化方法在模拟准确度、计算效率和建模难度等方面的优劣。建议根据不同类型工程的精度和计算效率需求,采用适合的桥墩概化方法,以获得满足工程需要的效果。

基于MIKE21 FM模型的迈雅河湿地公园防洪影响分析

本文介绍了迈克21(MIKE21)流体模型(FM)的基本原理,以海口市迈雅河湿地公园二维水动力计算为实例,模拟了迈雅河入海口处20年一遇设计流量组合5年一遇潮水位、5年一遇设计流量组合20年一遇潮水位两种工况下的区域水位场和流速场,进而定量分析迈雅河湿地公园建设对河道行洪的影响。

基于Mike21 FM的山区小流域洪水风险推演分析

针对我国山区小流域山洪灾害防治中存在的薄弱环节,为摸清小流域洪水演进规律,提升山区小流域防洪减灾能力,文章以东河流域为例,通过构建二维水动力数值模型开展研究与案例分析。结果表明:东河流域洪水风险模拟误差控制在0.5%以内,模拟效果较好,最大淹没水深大部分分布在流域下游出口处;东河流域遭遇不同量级洪水(P=10%、P=5%、P=2%)面临的洪水风险不同、洪水损失也相差较大,为以后洪水风险推演及洪水损失评估研究提供借鉴。

基于Mike21FM的来宾电厂扩建工程温排水数值模拟研究

应用Mike21FM 2008对来宾电厂温排水的环境影响进行数值模拟,建立了以三角形/四边形混合网格为基础的地形文件,率定了模型参数(糙率和涡粘系数),建立了水动力模型,开展了温排水的数值模拟预测,模拟2种工况(夏季90%枯水和全年90%枯水)条件下的温排水对河流水环境的影响过程,根据模型预测结果可以得出不同温升线包络的范围以及不同河流来水量情况下电厂温排水对河流水环境的影响程度.提出把Mike21FM模型软件应用到环境影响评价领域的实现方法和应用过程,明确在环境影响评价过程中二维水域环境影响预测应该关注的重点,以及对原始数据资料的需求.

基于MIKE21FM数值模拟的某灌区引水口布置优化

鉴于引水渠道引水口附近存在较为复杂的流场,且该流场对引水口附近的堤防建设有显著影响,利用MIKE21FM对乌苏里江某引水口进行数值模拟分析,得到了渠道分流比和引水口附近水面线、流速、流向等详细的流场数据。结果表明,渠道分流比过大,渠道进口处水面流速梯度较大,水流出现的侧向收缩产生了局部水头损失,不利于水流的平稳流动,据此提出了两种优化方案,并进行了数值试验验证,确定了最优方案为方案2,可有效减少局部水头损失。

基于MIKE21FM的黄壁庄水库水动力模拟研究

黄壁庄水库是具有控制性作用的大(一)型水利枢纽工程,确保其稳定性的水位、优良的水质等显得尤为重要。借鉴前人研究经验,采用MIKE21FM数值模拟软件,对黄壁庄水库"7·19"洪水期建立二维河网水动力模型进行数值模拟研究。经多次参数率定,结果表明MIKE21FM模型可以真实、有效反映黄壁庄水库水位、水流场变化过程,模拟精度满足计算要求。鉴于此模拟研究,可为水库水文预报、水库群联合调度提供可靠依据及技术支撑,具有一定的应用价值。

基于MIKE21FM的北京市南水北调配套工程大宁水库突发性水污染事故模拟

大宁水库库尾位于交通节点附近,存在交通事故引发突发性水污染事故的风险。从风险防范与管理角度,利用MIKE21FM模型,以5t硝基苯泄露为例,考虑风、水库调度因素,设定5个情景开展突发事故污染物扩散规律研究。结果表明:(1)不同情景污染物扩散速度和超标水域面积相差较大。无风、不调度情景下,库区水体接近静止,污染物扩散速度最慢;水库向大宁调压池输水20m3/s,西北风12.3m/s情景下,污染物扩散速度最快。(2)与常规调度相比,风速和风向对污染物的扩散影响更大。同样风速情况下,西北风较东北风更利于污染物的扩散。(3)正常情况下(即风速不超过2.56m/s,调水不超过20m3/s),5t硝基苯泄露应急响应时间在15h以上,最不利情况下(风速为20年最大平均风速12.3m/s且调水20m3/s),应急响应时间为4～9h。根据研究结果,一方面建议加强库尾交通疏导,加固桥梁护栏,降低交通事故发生概率;另一方面,建议在现有监测站点规划基础上,新增库尾自动监测站一处。

MIKE21FM模型在跨河桥梁防洪影响评价中的应用

本文研究使用MIKE21 FM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。

Mike21FM和SMS软件在机荷高速桥梁工程防洪评价数值模拟中的应用

为分析机荷高速桥梁工程对桥下河道行洪影响,采用SMS软件对模拟区域进行地形处理,形成非矩形网格,并对桥梁部分拔高概化,最后结合Mike21FM对模型区域内进行洪水演进分析。模拟计算桥梁后桥墩处设计水位、壅水高度、流速及流态分布。针对计算结果,分析了桥墩处水位、流速流态等方面对河道行洪、河道排放口设施等影响提供依据。

MIKE21 FM模型在河道防洪评价中的应用

浙江浦阳江中游的诸暨段,是浦阳江历史上防洪压力最大河段,洪水危害也最严重,且诸暨段是东西江汇合处、诸暨出境的唯一水道咽喉。由于此地位置较为特殊、敏感,故在此地进行工程建设时,对如何确保此处行洪安全的研究是十分必要的。运用MIKE21 FM模型对诸暨段新建码头工程的两个方案进行对比分析为例,探讨工程实施后对河道防洪的影响,洪水数值模拟在防洪应用中具有一定价值,在河道防洪评价、防汛救灾工作中可参考其成果。

基于MIKE21FM的某城际铁路跨河桥阻水分析

为分析铁路桥梁对河道行洪的影响程度,以北三河水系某河道上跨河城际铁路桥为例,搭建MIKE21FM水动力模型来模拟建桥后设计洪水的流场,基于模型计算结果提出了阻断流量比的概念和计算方法,并分别计算了桥梁阻水比、阻断流量比等指标。经分析可知,对于有主槽的复式断面河流,阻断流量比更能客观地反映桥墩建设对河道行洪的影响程度,分析结果对优化桥墩布置方案和防洪评价工作均具有重要的指导意义,可为同类防洪评价项目提供参考。

鄱阳湖水利枢纽对江湖洪期水动力过程的影响

鄱阳湖作为通江湖泊,其洪水大小由多因素共同决定,湖区洪灾频繁。鄱阳湖水利枢纽工程建设后将对洪期复杂水动力过程造成影响。为评估其影响,建立了包括鄱阳湖湖区和尾闾以及长江九江到八里江段在内的平面二维水动力模型,对1954年大洪水和1991年倒灌2种灾害型洪期过程进行情景模拟,分析了枢纽对长江和湖区可能造成的影响。结果表明:枢纽工程使湖口出流过程更加平缓,具有一定的削峰作用,对长江洪水位基本无影响;1954年大洪水过程,枢纽使湖区水位升高,代表水文站水位壅高最大值为0.021 m;1991年倒灌过程,枢纽使湖区水位降低,湖区水位变化的趋势与湖口流量变化趋势一致,相位稍滞后于流量过程。研究成果可为江湖水安全管理提供技术支撑。

走马塘江边泵站二维水流数值模拟研究

为探讨走马塘江边泵站建设后泵站内侧工程区水动力情况,基于MIKE21FM软件建立走马塘江边泵站工程二维水动力数学模型,开展水流条件数值模拟研究。结果表明:所建模型能较好地反映工程附近水域的水流特征。随着水位的升高,节制闸上内河侧河道及内侧引河流速逐渐降低,水流流向总体平行于两侧堤岸,进入内侧引河后基本与泵站垂直,仅内侧引河右岸岸坡和翼墙连接段流场不均匀,存在局部环流。

基于MIKE21的河南省东安透水桩坝水流数值模拟

透水桩坝作为新型河道整治建筑物,因其独特的缓流落淤效果而作为不抢险坝在黄河下游得以应用。不同透水桩坝的透水率在修建时已经确定,但在实际运行过程中,透水桩坝在复杂的水流情况下出现了不同程度的磨损、位移,造成了桩坝与设计工况出入较大。以东安透水桩坝工程为研究对象,根据花园口水文站水文资料,利用MIKE21 FM软件构建了东安工程二维水动力模型,对2021年1月1日至4月12日现场进行模拟,并利用4月12日实测资料对模型进行验证。结果表明:模拟断面流速与实测断面流速最大误差为8.55%,模拟结果比较理想;MIKE21 FM软件对东安工程河道水动力模拟有较好的适用性。研究成果可为透水桩坝的安全运行提供参考。

基于MIKE21 FM模型的防洪保护区洪水演进数值模拟

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。

基于MIKE21 FM模型的退圩还湖工程湖区洪水特征分析

退圩还湖工程的实施对湖泊水动力特征以及湖泊的水生态环境有极大的改善,并在多地得到很好的实行。以江苏省平旺湖为研究对象,通过MIKE21 FM模型构建了平旺湖二维水动力模型,对比分析了20 a一遇洪水条件下退圩还湖工程实施前后湖区河道的槽蓄能力以及湖区洪水特征值的变化。结果表明:退圩还湖工程对湖底的地形进行了重塑,湖泊的调蓄能力得到增强;退圩还湖后湖区的水体在周边闸泵的控制调度下呈南北往复流动,水体流动更加迅速,湖泊的水动力条件得到改善;退圩还湖后湖泊的淹没水深、蓄洪量都有所减小,退圩还湖工程带来的防洪效益明显。

基于MIKE 21 FM模型的地表水影响预测

应用MIKE 21 FM水质模型进行地表水影响预测,建立了以三角形网格为基础的二维水动力模型范围地形文件,设置、率定和验证了模型参数(糙率系数、涡粘系数、时间步长、干湿边界、水深、流速、扩散系数和衰减系数),数值模拟黄河平均流量(50%保证率)时正常工况和非正常工况条件下,入河污染物(COD、氨氮、石油类和全盐量)对黄河地表水环境的影响过程,根据模型预测结果可以得出不同工况条件下各类污染物的扩散影响分布范围,为合理预测污染物对地表水的影响提高了科学依据。

MIKE21 FM在引江济巢工程规划中的应用

为了对引江济巢工程方案进行优选,利用MIKE21FM模型建立了巢湖二维水动力水质模型,模拟了引江济巢"菜子湖"和"白荡湖"方案对巢湖水质的改善效果,发现"菜子湖"方案对巢湖水质的改善效果要优于"白荡湖"方案;进一步模拟了"菜子湖"方案连续10年引水、联同实施巢湖水环境综合治理等其它措施条件下的巢湖水质变化,结果表明长期实施"菜子湖"方案可使巢湖水环境得到明显改善。

基于MIKE21 FM的洪水到达时间提取方法及应用

基于洪水风险图的制作要求及MIKE21FM非结构化网格模型的特点,针对洪水演进数值模型无法直接输出洪水前锋到达时间、传统手动圈定方法低效费时的问题,基于Matlab及DHI Matlab Toolbox,以MIKE21FM输出的平面二维流场信息为输入条件,提出一种高效的洪水前锋到达时间自动提取的计算方法,并以滦河右堤防洪保护区洪水风险图编制为例对该方法进行验证。结果表明,与手动圈定方法相比,该方法能更加准确、便捷地获取洪水到达时间,尤其在多方案的复杂工况下优势更加明显。

基于MIKE21二维数值模拟的不同桥墩概化方式下河道壅水计算结果对比分析

以梯形断面河道为基础,采用MIKE21软件,建立河道平面二维水流数学模型。通过3种不同桥墩概化方式:(1)桥墩视为陆地边界,桥墩内部网格不剖分,不参与数值计算;(2)桥墩处局部地形修正法;(3)桥墩处局部糙率修正法,模拟桥墩壅水问题。对比分析3种概化方式壅水计算结果,得出3种不同概化方式各自的适用性及优缺点,对实际工程应用具有一定指导借鉴意义。