案例8-虹吸排水仿真计算

1. 案例介绍

在一条典型的河道中间，通过虹吸管与一蓄水池相连。通过蓄水池和虹吸管可调节流域水量，调控河道水位。 本案例模拟蓄水池和虹吸管对河道水位、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： 首先拖入一个河道起点组件、一个河道终点组件、一个蓄水池组件。将组件按照图中所示方式连接起来，形成一条河道，河道中间连接一个蓄水池。

再拖入一个虹吸管组件，作为蓄水池和河道之间的连接器，将虹吸管组件拖动到河道和蓄水池之间的蓝线上，蓝线变绿表示可以连接，松开组件，虹吸管组件挂在蓝线上，连接成功。

点击保存。

2.2 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，设置断面里程为0，填写断面数据表单，参考下表。

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。

在河道1河道再添加一个断面个断面，里程为1000，断面截面相同。

点击保存。

2.3 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100m^3/s，7200s流量80m^3/s。

点击河道终点，配置边界信息。 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0s水位2m，3600s水位5m，7200s水位3m。 点击保存。

2.4 水工建筑物设置

2.4.1 蓄水池

点击蓄水池，配置蓄水池参数。设置蓄水池初始水位为1m，参照图中数据填写蓄水池体积结构表单，蓄水池表面积恒定100m^2，体积随高度上升而变大。

2.4.2 虹吸管

再设置虹吸管的参数，连接线属性的是河道-蓄水池，虹吸管长度100m，平均底部高程1m，横截面积5m^2，虹吸管水头损失系数为0.5，所在里程500m。 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60。时间步长修改为10s，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2m，初始流量为0m^3/s。 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

4.1 河道

计算完成后进入结果界面，在河道结果界面，可以调整显示方式，例如查看距离展示方式，在下拉列表中选择里程为500的断面，该断面的水深随时间变化如下图所示。

点击断面水深取消选中，再点击总流量来展示结果。可以看到在里程为500处设置的虹吸管对断面流量的影响作用，特别是在前2000s时，上游入流较小，较大部分水量流向了蓄水池。

点击时间调整所展示的时刻，下方图表展示的则是河道1从起点至终点的各结果变化。将时刻调至5400s，查看此时整个河道内水深的变化情况。

4.2 连接器

连接器交换流量与交换流速如下图所示。在0~4500s时，连接器交换流量数值为正，表示水从河道流入蓄水池；之后流量为负，因此蓄水池中有水流入河道内。

4.3 蓄水池

如图所示，蓄水池从0时刻起接收河道来水，水位持续上升。之后河道流量和水位继续增大，蓄水池水位跟随上升，最后也因河道水位和流量下降而下跌。