基于EFDC模型的御臨河回水區(qū)水動力數(shù)值模擬.pdf

1、三峽工程是當(dāng)今世界上最大的水利水電樞紐工程，現(xiàn)在三峽工程在防洪、灌溉、航運、發(fā)電和旅游等方面發(fā)揮著巨大的作用和效益，但是三峽工程可能造成的一些環(huán)境和生態(tài)方面的影響，也越來越受到人們的關(guān)注。隨著三峽工程的運行，周期性的蓄放過程給上游水體的水文情勢帶來了巨大的改變，庫區(qū)支流完全受到了回水的影響，其生態(tài)環(huán)境也發(fā)生了巨大的改變。目前庫區(qū)受回水影響的支流都出現(xiàn)了不同程度的富營養(yǎng)化，而水動力學(xué)特征是造成這種改變的很重要的原因之一。為了了解庫區(qū)支流的

2、水動力是如何受三峽蓄放過程的影響，本文以重慶市江北區(qū)的御臨河為研究對象，利用環(huán)境流體力學(xué)代碼 EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）模型建立了御臨河水動力學(xué)數(shù)值模型，并利用實測的水位數(shù)據(jù)、流速數(shù)據(jù)對模型的參數(shù)率定和模擬結(jié)果進行驗證。主要研究結(jié)論如下：
　?、贋榱双@得更好的模擬結(jié)果，利用Delft3D軟件圍繞御臨河河岸線繪制了御臨河水動力模型的正交曲線網(wǎng)格，由于御臨河長度太大，所以把御臨河回水

3、區(qū)分為三段，下游斷面是河口到排花、中游斷面是排花到舒家、上游斷面是舒家到梅溪，把Delft3D生成的網(wǎng)格導(dǎo)入EFDC之中，則三段的水平網(wǎng)格各為1820個，2820個和2070個，在垂向上網(wǎng)格分為5層?；谟R河32個斷面和31條中泓線的ADCP斷面數(shù)據(jù)構(gòu)建了模型的三維水下地形圖。
　?、诶?EFDC構(gòu)建了御臨河回水區(qū)的水動力模型，模擬了兩年的御臨河在蓄水期和放水期的流場變化，并利用了ADCP獲得的實測的流速數(shù)據(jù)和水位數(shù)據(jù)對模型進

4、行了驗證。通過對流速和水位這兩個指標(biāo)的實測結(jié)果和模擬結(jié)果對比。驗證結(jié)果顯示，河口的流速和水位驗證的平均相對誤差為9.20％和8.90%；排花的流速和水位驗證的平均相對誤差為18.00%和3.51%；舒家的流速和水位平均相對誤差為-1.62%和-13.65%；而梅溪的流速和水位驗證的平均相對誤差為21.28%和-17.75%。
　?、塾R河的水文受到了三峽蓄水的影響，在9月中旬，回水初期的時候，三峽水庫開始蓄水，御臨河位于庫區(qū)的尾部

5、，所以只有河口處出現(xiàn)部分回水，其它斷面沒有回水的出現(xiàn)。到11月中旬，處于回水中期，此時，河口到舒家段都處于回水區(qū)，回水區(qū)的頂端為于梅溪段到舒家段的河段。到12月初時，回水末期，回水區(qū)面積達(dá)到最大，從梅溪到河口都處于回水區(qū)，而且梅溪段的模擬結(jié)果顯示在12月的5號到7號，梅溪段的部分流場從負(fù)向轉(zhuǎn)到正向，其速率大小為0.12m/s-0.25m/s。實際中，12月初正是回水的末期。12月末為三峽水庫的放水初期，模擬結(jié)果顯示，回水區(qū)的流場比較雜亂

6、，但是逐漸開始變向正向，流速也開始逐漸的變大，其速率的變化范圍為0.17m/s-0.32m/s。1月中旬的時候，處于放水中期，御臨河回水區(qū)的流場開始大面積變?yōu)檎?，流速進一步增大，其值變?yōu)?.24m/s-0.35m/s；到2月中下旬的時候，處于放水末期，整個御臨河回水區(qū)的流場方向都變?yōu)檎模渌俾实闹涤蜃優(yōu)?.30m/s-0.55m/s，流速進一步變大，御臨河表現(xiàn)出正常河流的水文特性，這也表示，三峽水庫對御臨河的影響減到最小，長江的回水

7、已經(jīng)不能影響御臨河的水文了。到4月份的時候，整個三峽水庫放水完成了，然后到9月份開始下一個的蓄放周期。
　?、軐τR河重點斷面河口進行水動力模擬，模擬結(jié)果顯示：由于潮流和徑流、科式力、離心力、水流密度的影響，以及河口地形的影響，御臨河的河口，在橫向和縱向上存在著環(huán)流。在蓄水中期時，河口的環(huán)流現(xiàn)象是最明顯的。在蓄水的前期、中期、御臨河河口表層流速為正、底層流速為負(fù)，蓄水后期，表層和底層流速都變?yōu)檎颉Ｔ谛钏?，河口的表層和底層的平?/p>