案例5-河流侧堰仿真计算

1. 案例介绍

河道经汊口分为两条支流,在其中一条支流中,修建有侧堰水工建筑物,用于侧向排掉该支流部分水流,影响了该支流的局部水力条件。因此,在该案例中,通过在模型中新增“侧堰”并关联至对应支流的形式,实现对支流侧堰出流引起的水力条件变化的仿真计算。

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。 一维仿真界面

将本案例所需组件拖入中间栏: 首先拖入一个河道起点组件,一个河道汊口组件,两个河道终点组件。将组件按照图中编号顺序连接起来,形成三条河道。 河道和汊口

再从左侧拖入侧堰组件,用来表示河道的侧向出流,连接到河道2上。 侧堰

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0m^3/s,3600s流量500m^3/s,7200s流量800m^3/s。 河道起点边界条件

点击河道终点,配置边界信息。两个河道的边界信息内容相同。 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0s水位5m,7200s流量2m。 河道2终点边界条件 河道3终点边界条件

点击保存。

2.3 汊口设置

点击河道汊口,配置汊口信息。

x坐标y坐标角度
00-90
00120
000

汊口详细设置 点击保存。

2.4 河道设置

点击河道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和断面2,设置断面里程为0,填写断面数据表单,参考下表。

横坐标 m断面高程 m
010
100
1100
12010

1号河道配置

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。 1号河道预览

三条河道,每个河道对应2个断面,共6个断面,断面截面相同,断面里程参考下表。本案例为简单案例,所有断面的形貌保持一致即可。

断面里程河道1河道2河道3
断面1010012001
断面2100020003000

点击保存。

2.5 水工建筑物设置

2.5.1 侧堰

点击河道2上的侧堰,用户可以自定义该水工建筑物的名称、所在里程以及详细信息(包括建模方式、侧堰长度、流量系数和侧堰顶部高程);这里,我们采用默认的名称和编号。

定义所在里程,表示该水工建筑物具体从河道何处开始产生作用,由于河道2的里程范围为1001-2000,因此,河道里程定义为1300。

定义侧堰的详细信息,选择参数化信息,表示通过简单参数的形式定义整个侧堰;定义侧堰长度为2m;定义侧堰流量系数为0.95;定义侧堰高度为1m;

2号河道侧堰定义

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。

时间步配置

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,填写该摩擦系数到三个河道的每一个断面,主槽和漫滩都填写50。 河道内部模型

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5m,初始流量为0m^3/s。 河道初始信息

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,初始水位和初始流量设置与河道1相同。河道3同理。点击保存

3.5 网格部分

保持默认即可。 网格信息

3.6 结果配置

设置展示方式为:全部虚拟断面。 结果信息

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

4.1 河道

查看河道1的断面水深,选择按“时间”排布方式查看,下方图表将自动切换为横轴为里程,纵轴为物理量的模式,选中7200s,结果如下 河道1结果

查看河道2和河道3的断面水深,选择按“时间”排布方式查看,下方图表将自动切换为横轴为里程,纵轴为物理量的模式,选中7200s,结果如下 河道23结果

查看河道2和河道3的总流量变化,选择按“时间”排布方式查看,下方图表将自动切换为横轴为里程,纵轴为物理量的模式,选中7200s,结果如下 河道23结果-流量

可以发现,同为河道1的下游支流,河道2受到侧堰的出流影响,流量和水位在侧堰对应里程处发生了明显偏移,而河道3则是正常水流变化过程。