案例2-灌区精细化流量管理仿真预演

1. 案例介绍

一灌区的一部分由一条南北干渠和两条东西向支渠构成，在两个支渠接近入口处分别设有两个小闸用于控制支渠的入水，干渠末端设有一节制闸，用控制上游水位及下游流量。 干渠有恒定入流，但要利用闸门实现支渠的流量水位控制。 本案例模拟灌区中调控闸门开度调整对河道水位、流量的影响。

2. 操作说明

2.1 模型结构

创建一维工程后进入一维仿真界面。 将本案例所需组件拖入中间栏并连接： 首先拖入一个河道起点组件，两个河道汊口组件，三个河道终点组件。将组件按照图中编号顺序连接起来，先从上到下连接干渠，再连接分别东向、西向两条支渠，形成五条河道。如下图所示：

再拖入三个闸门组件，连接分别到河道3、4、5上。

至此，完成模型组件的摆放。点击保存。

2.2 边界设置

点击河道起点，右侧出现参数配置栏“边界信息”。 按图中参数设置边界，边界类型：流量随时间变化，变化表格填写0s流量20m3/s，3600s流量20m3/s，7200s流量20m3/s。

分别点击河道终点，配置三处的边界信息。 按图中参数设置边界，边界类型：水位随时间变化，变化表格填写：

点击保存。

2.3 汊口设置

点击干渠和东向支渠连接的汊口，配置汊口信息。

点击保存。

点击干渠和西向支渠连接的汊口，配置汊口信息。

点击保存。

2.4 河道设置

先配置三段干渠（河道1、2、3）的河道参数： 点击干渠第一段-河道1，配置河道的断面数据。一条河道至少有两个断面，因此先配置上游的断面1，设置断面里程为0，填写断面数据表单，参考下表。

可设置断面最左端和最右端分别为左岸和右岸。由于本此案例中河道断面不包括漫滩，也可以不手动设置左岸右岸。设置好的断面可以从表单下方的图表中预览。

三段干渠，每一段对应两个断面，六个断面，干渠所有断面相同，断面里程参考下表。

点击保存。

再配置两段东西向支渠（河道4、5）的河道参数： 支渠断面数据，参考下表

两段支渠，每一段对应两个断面，四个断面，支渠所有断面相同，断面里程参考下表。

2.5 水工建筑物设置

2.5.1 闸门

点击河道3上的闸门，配置闸门信息。选择闸门所在里程为1100m，失效水位设置为10m，闸门宽度24m，流量系数为1。 填写闸门开度随时间变化表单。

点击保存。

点击河道4上的闸门，配置闸门信息。选择闸门所在里程为1600m，失效水位设置为10m，闸门宽度12m，流量系数为1。 填写闸门开度随时间变化表单。

点击保存。

点击河道5上的闸门，配置闸门信息。选择闸门所在里程为2100m，失效水位设置为10m，闸门宽度12m，流量系数为1。 填写闸门开度随时间变化表单。

点击保存。

3.模型参数

点击仿真参数，进入模型参数配置界面。

3.1 基础信息

作业名称和计算内核不需要修改，保持为亚稳态计算。

3.2 时间步&资源配置

结果写入时间步间隔和日志写入时间步间隔都设置为60s。时间步长修改为1s，最大时间约束值设置为7200s。

3.3 物理模型

假设整个河道内部比较顺畅，给一个底部均匀的strickler摩擦系数50，填写该摩擦系数到五个河道的每一个断面，主槽和漫滩都填写50。

3.4 初始信息

配置河道初始信息，首先配置河道1，填入河道1两个断面的里程，设置初始水位1.5m，0里程处初始流量为20m3/s，其余所有里程处初始流量为0m3/s。 再点击2，配置河道2，同样填入河道2对应两个断面的里程，初始水位设置与河道1相同，所有里程处初始流量为0m3/s。河道3、4、5同理。点击保存

3.5 网格部分

保持默认即可。

3.6 结果配置

设置展示方式为：全部虚拟断面。

3.7 仿真计算

全部配置完成后，点击保存，并提交计算。

4. 结果展示

点击结果展示界面，可以调整显示方式，例如点击时间按钮，展示不同时刻该河道沿程从起点至终点的各结果变化。还可以点击播放按钮，观看该河道沿程各结果随时间的变化，或各断面结果在时间序列上的动态变化。

4.1 河道3

将画面下滑至河道3界面，点击时间按钮，再将时刻调至1200s之后，点击断面水位，取消选中断面水深。可以看到在里程为1100m的干渠第三段处设置的闸门对水位的影响作用，在闸前闸后水位相差约0.2m。该闸门在1200s时刻的开度约为0.6m左右，因此会对上游水位有些许抬升。 再单独选中主槽流量，可以看到在闸门所在处流量的轻微变化。

4.2 河道4

再下滑到河道4结果处，参考图中，将时刻定再3540s左右，选中断面水位和主槽流量。已知该东向支渠上的闸门在3600s时刻之前，开度为0m，处于关闭状态。因此闸前水位不断升高，闸后水位保持在1.5m，与下游水位相同。3600s时刻之前，该支渠的过流流量基本处于0m3/s。 在3600s时刻之后，例如5220s时刻，该支渠过流流量逐渐变化。

4.3 河道5

查看河道5的结果，把时刻定再7200s，选中断面水位和主槽流量。在该时刻闸门开度为0.5m，对上游水位有一个阻碍和抬升，过流流量也在闸门处有所下降。