基于MIKE11模型的盐城堤东地区防洪除涝体系研究

(盐城市水利勘测设计研究院，江苏 盐城 224001)

基于MIKE11模型的盐城堤东地区防洪除涝体系研究

杨桂书周进华王超磊

(盐城市水利勘测设计研究院，江苏 盐城 224001)

平原河网地区水动力学条件复杂，治理难度较大。基于MIKEll软件建立盐城堤东地区河网模型，对模型进行率定和验证，利用该模型对现状排涝能力进行评估，并通过河道整治、挡潮闸下移等相关工程安排，较好模拟出盐城市堤东地区规划防洪排涝情况，为相关工程安排、规划、管理和决策提供依据。

MIKE11；沿海平原河网；防洪排涝；水动力模型

1 前 言

盐城堤东地区属典型的沿海平原河网地区，由于受海潮、径流交互影响，河道水位流量往复变化，水动力学条件较为复杂。随着沿海开发的推进，对地区防洪排涝能力要求大幅提高。

MIKE11是目前世界上应用较为广泛的商业软件，具有计算稳定、精度高、可靠性强等特点，能方便灵活地模拟复杂河网水流、闸门、水泵等各类水工建筑物，在国内外得到广泛应用。本文基于MIKE11软件建立盐城堤东地区水动力学河网模型，对模型进行率定、验证，模拟盐城堤东地区规划防洪排涝情况，为相关工程安排、规划、管理和决策提供依据。

2 堤东地区概况

盐城市堤东地区位于一线海堤以西、海安县境以北、通榆河以东、东台大丰交界以南，区域面积约1655km2，以东台河为界，东台河以南面积1259km2，经区内的东台河、三仓河、梁垛河、方塘河外排入海，为独立排区；东台河以北396km2涝水区域属里下河地区。

东台河以南地区地势东高西低、南高北低、中间低洼，自然形成东、中、西三片，高程在▽3.00～5.50m。地区土质以砂土、砂壤土为主。东台河以南堤东地区南北向汇水河道众多，河网现已基本形成。排涝通过南北向河道调度，再通过东西向东台河、三仓河、梁垛河、方塘河等四条河道自排入海。

3 模型建立

3.1 模型基本原理

MIKE11水动力模型是基于垂向积分的物质和动量守恒方程，即一维非恒定流圣维南方程组来模拟河流、河口的水流状态。方程组采用Abbott六点隐式有限差分格式离散，结合边界条件，用追赶法求解线性方程组，获得河网中每个节点的水位或流量过程。圣维南方程组求解公式如下：

式中h——水位；Q——断面流量；q——单位长度上的侧向入流；BT——河面总宽度；u——断面平均流速；C——谢才系数；R——水力半径；Vx——侧向入流在X向的分量。

3.2 模型构建

盐城市堤东垦区模型为海堤内区域，范围包括通榆河以东、东台河以南、一线海堤以内、海安界以北区域，面积约1259km2。为便于计算，模型将区域河道进行概化，将对水动力计算影响不大的小河道简化处理，具体做法将区域内主要河道采用实测断面数据，一般小河道根据水量平衡原理，概化合并到相邻的骨干河网上进行计算。

整个河网计算河道长度约784km，计算断面1960个，断面平均间距400m，湖泊、水塘等在模型的河道断面中实现。模型中涉及的挡潮闸按照控制建筑物处理，计算时设定底槛高程、闸孔规模等参数，当闸下水位低于闸上水位时开闸，否则关闸。

河网模型示意图如图1所示。

图1 河网模型示意图

3.3 模型率定与验证

模型验证资料采用堤东地区2007年汛期6月26日—7月12日资料，资料分为两个时间段，6月26日—7月7日通榆河沿线泵站未开机，堤东地区涝水自排入海；7月8—12日通榆河沿线泵站开启，代排里下河地区涝水。

3.3.1 边界及参数条件

降雨：采用堤东东台河闸、东台、三仓河闸、安丰、丁堡河闸、红卫船闸、沈灶7个雨量站降雨资料。

流量：东台抽水站、安丰抽水站、富安抽水站3站6月26日至7月7日关闭为垦区自排期；7月8—12日通榆河沿线泵站开启，代排里下河地区涝水。

川水港闸、方塘河、梁垛河闸挡潮闸2007年6月26日—7月12日入海平均流量资料。

潮位：沿海闸下潮位资料。

3.3.2 验证结果

由于东台堤东地区水位站点分布于通榆河及沿海一线，内部无水文站点，故选用区内首西部通榆河一线的富安抽水站、安丰抽水站、东台抽水站和东部挡潮闸方塘河闸上、梁垛河闸上、川水港闸上2007年6月26日—7月12日水位进行验证。根据验证，水位过程线基本吻合，各站最高水位相对误差在0.78%～4.12%，故所建立的计算模型符合流域洪水演进的特性，该模型可用于盐城市东台地区的防洪排涝各方案洪水演进计算。各站洪水水位验证结果见表1，各站水位验证结果如图2～图7所示。

表1 各站洪水水位验证结果

图2 富安抽水站水位验证结果

图3 方塘河闸上水位验证结果

图4 安丰抽水站水位验证结果

图5 梁垛河闸上水位验证结果

图6 东台抽水站水位验证结果

图7 川水港闸(东台河闸)上水位验证结果

4 堤东地区排涝现状计算

4.1 边界及相关参数

堤东地区5年一遇设计降雨为177mm，10年一遇设计降雨为207mm。

沿海5座挡潮闸，从北到南分别为川水港闸、梁垛河闸、梁垛河南闸、三仓河闸、方塘河新闸，均采用海口设计潮型。

东台河、三仓河采用已实施规划断面，其余为现状断面。

垦区内最高水位控制通榆河一线不高于3.5m。

模型初始水位根据挡潮闸运行调度规则及航道通航要求，初始水位为2.20m。

4.2 现状5年一遇排涝能力复核

现状工况(东台河下段及三仓河全线已整治)遭遇5年一遇暴雨时，堤东垦区内主要排涝河道的最高水位均低于3.5m，最高水位出现在梁垛河为3.50m，方塘河地区最高水位为3.42m，堤东现状排涝能力达5年一遇标准。

4.3 现状10年一遇排涝能力复核

现状工况10年一遇暴雨情况下，堤东垦区内最高水位位于通榆河一线，最高水位北部梁垛河3.93m、南部方塘河3.80m，均远大于3.50m控制水位。

堤东地区现状排涝情况分析(10年一遇)见表2。

堤东垦区现状10年一遇最高水位分布如图8所示。

表2 堤东地区现状排涝情况分析成果(10年一遇)

图8 堤东垦区现状10年一遇最高水位分布

4.4 计算结果

根据表2计算成果显示，东台河、三仓河经过整治效果明显，河道一线水位明显降低，其中三仓河全线整治后达到10年一遇排涝的规划目标，东台河需继续实施上段工程整治任务，其余梁垛河、安弶河、方塘河3条骨干河道水位较高，相关整治规划应重点安排对其进行整治，同时结合沿海供水要求确定其河道整治规模。

5 结 语

盐城市堤东地区河网纵横交错，排涝受沿海潮位影响较大，本文以MIKE11模型为基础，建立了盐城市堤东地区的排涝水动力模型，并利用实测资料对模型进行率定验证，结果表明建立的模型合理可靠。同时复核现状排涝能力，表明上轮河道实施的三仓河、东台河整治效果显著，今后应重视剩余的3条骨干河道的治理，同时重视中部南北向潘堡河及闸上新港干河一线河道的治理。盐城堤东地区水动力数学模型可以为堤东地区相关规划、工程安排、管理调度及防灾减灾等提供可靠的指导和参考意见。

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ResearchonfloodcontrolandwaterloggingsystemofYanchengDidongregionbasedonMIKE11model

YANG Guishu, ZHOU Jinhua, WANG Chaolei

(YanchengWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Yancheng224001,China)

The hydrodynamic conditions of the plain river network are complex with larger government difficulty. Yancheng Didong regional river network model is established on the basis of MIKEll software. The model is calibrated and verified. The model is utilized for evaluating current drainage capability. The plan and flood control drainage condition in Yancheng Didong region is better stimulated through river channel improvement, tidal brake downward movement and other related engineering arrangement.

MIKE11; coastal plain river network; flood control and drainage; hydrodynamic model

TV212.2

：A

：1005-4774(2017)09-0028-05

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.09.008