MIKE11、MIKE21软件在桥梁工程防洪影响评价计算中的联合应用

马小兵,马志华

(1.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020;2.黄河水利委员会水利科学研究院,河南 郑州 450000)

1 问题的提出

MIKE21软件是由丹麦DHI公司开发的水利商业软件,具有水动力学计算的模块。在工程应用中MIKE21软件的水动力模块可以计算给定区域平面多点水位、流速及河床冲淤等二维水力学数据参数。在涉河桥梁防洪影响评价中,多用于桥梁附近、桥墩周围的流速计算。

在进行二维水力建模时,MIKE21软件需要计算区域的大比尺地形图作为地形边界以求计算细致精准。在常规工程中,大比尺地形图的施测投入较大,资料相对缺乏。通常只能收集桥梁局部有限范围内的地形资料。由于计算区域范围小,在二维水力模型建立时,与地形资料相对应的水文边界对计算结果的影响较大,不能采用人工直接给定的方式。为解决这一问题,在工程实践中,常采用一维水力计算软件MIKE11,为二维水力计算提供边界条件。

2 工程概况

浙江省Q桥建设项目是330国道改建工程跨越衢江的主线桥,拟建于衢江河段下游。在Q桥防洪影响评价中需进行大桥桥位附近流速情况的分析,以现状地形条件下Q桥建成后其所在断面遭遇100 a一遇洪水为例,采用MIKE11软件的水动力学计算模块,与MIKE21软件联合应用,计算桥梁附近的流速。

3 工程实例

Q桥二维水力计算建模选取下应村至横山大桥上游约6 km的河道范围,计算面积约15 km2。计算下边界选用横山大桥断面相应频率洪水条件下的水位,二维水力计算范围见图1,考虑桥墩尺寸局部加密图见图2。

图1 二维水力计算模型计算范围图

图2 二维水力计算模型建立网格局部加密图

为二维水力计算提供下边界水位,首先利用MIKE11软件进行一维恒定流计算,建模范围为三江河道,河道长40 km,共布置59个断面(见图3),建模范围足够削弱下边界水位设定对横山大桥断面水位的影响。根据设定边界条件,首先对一维水力计算模型参数进行率定。选择1992年“920705”洪水作为洪水计算模型的验证洪水,模型计算结果与 “920705”洪水实测资料对比结果见表1。

表1 “920705”洪水验证情况表 m

从验证的情况看,一维水力计算模型计算结果与实测资料水位误差较小,表明模型率定得到的参数基本合理可靠,可以用于方案计算。

图3 一维建模范围示意图

利用率定的模型参数,计算得到横山大桥所在断面遭遇100 a一遇洪水条件下的洪水位为34.47 m,将其作为建好的二维水力模型的水位下边界,与模型上边界共同作用即可得到Q桥建成后其所在断面在现状地形条件下,建模区域的流速场情况,进而绘制建模区域流速场等值线图和流速场矢量图 (见图4、5)。

图4 拟建桥墩附近流速场等值线图

图5 拟建桥墩附近流速场矢量图

4 结 语

MIKE11、MIKE21软件的一二维水力计算模型的联合运用,可以在保证计算精度的前提下实现局部区域的二维水力计算,获得所需的计算数据,在桥梁工程防洪影响评价计算中能够解决大比例尺地形资料有限的问题。