钱塘江河口洪水特性及动床数值预报模型(1)
2014-05-09 02:51
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摘要：在分析钱塘江河口水文、地形及洪水位实测资料的基础上
摘要：在分析钱塘江河口水文、地形及洪水位实测资料的基础上，得到了钱塘江河口段潮汐、径流、河床三者的非线性关系对河口段的洪水位有显著影响的规律，以此为基础建立了洪水预报的一维动床数值预报模型。模型复演了钱塘江河口一次典型的洪水位过程，并利用动床模型和定床模型的两种计算模式对各站洪水位进行了比较，两种模式计算得到的沿程洪水位可差0.3～2.0m，但动床模拟与实测过程十分吻合,表明在象钱塘江河口这样大冲大淤的洪水位预报中考虑动床冲淤过程是必要的。
关键词：钱塘江河口 洪水特性 动床模型 0前 言 钱塘江河口是一个冲积性河口(图1)，洪冲潮淤，年内基本平衡。每年汛期前4月份，如前期为枯水，江道淤高，汛期即使遭遇中小洪水，沿程洪水位也比常年高出甚多，即小流量高水位的现象在钱塘江河口非常多见，这一特点不同于其它河流，它给洪水预报提出了极高的要求。对于河床易冲易淤的钱塘江河口，洪水位预报的难点主要有二，第一是由于钱塘江河口河床地形受径流丰枯多变，洪水预报前期地形数据难以准确获得，一般每年4月、7月、11月份施测三次地形，而洪水一般多发生在6月中旬至7月中旬的一个月内，如4月至6月中旬上游雨量偏多或偏少，钱塘江河口就会发生较大幅度的冲淤变化，如仍采用4月份的江道地形预报6月中旬以后发生的洪水过程，会带来很大的误差；第二是必须考虑洪水过程中河床的冲淤变化，原因在于钱塘江河口由细粉沙组成，床沙中值粒径在0.02～0.04mm，泥沙起动流速0.5～0.7m/s，极易起动，致使河床在洪水期变化较快，一般历时3～5天的洪水可将前期7个月淤积的泥沙搬运至河口段的下游。这表明在钱塘江河口洪水预报中必须考虑河床的冲淤过程。
图1钱塘江河口示意图fig.1 sketch map of qiantang estuary洪水预报的主要任务是根据河段上游的已知流量过程，预测下游沿程重要城镇的流量、流速及水位过程。洪水系长波，其运动规律可用圣维南方程组来描述。钱塘江河口段河床由细粉沙组成，易冲易淤，河床惯性较小，特别是在洪水期较短的时间内，河床冲刷剧烈，同一洪峰流量的洪水位可相差1m之多，这主要是由于在钱塘江河口段潮汐、径流、河床地形三者的非线性关系对河口段的洪水位有显著的影响。几十年来，科学工作者在分析钱塘江河口大量水文、潮汐及地形的实测资料的基础上，得到了影响河口洪水位的几种因素，并根据河口段潮流、泥沙运动与河床变形理论进行了数值预报模型的研究，取得了不少的研究成果[1][2]。但限于当时计算技术条件，对洪水前期的江道地形采用经验修正的方法得到，再用经验合轴相关曲线作闸口站洪水位预报，它的优点是方便快速，缺点是不能动态预报洪水位沿时空的变化过程。本文在前人工作的基础上，建立了一维动床数值预报模型，进行了钱塘江河口的一次典型洪水过程的数值预报，其速度和精度可满足预报要求，为实时预报奠定了基础。1钱塘江河口洪水位变化特性
