河网非恒定流洪水演进法在防洪工程行洪论证中的应用.pdf

第27卷第4期水文Vol.27No.4
第240期07年8月JOURNALOFCHINAHYDROLOGYAug.,2007

河网非恒定流洪水演进法在防洪工程行洪论证中的应用

秦电文

（广西壮族自治区水文水资源局桂林分局，广西桂林541001）

摘要：洪水演进作为模拟河道洪水的主要手段，在实际工作中得到越来越多的重视与应用。本文针对桂江平乐县城的河
网特点，利用四点加权隐式差分格式对圣维南方程组进行离散，分别从上游的漓江、荔浦河、恭城河等三条河流洪水演进
到平乐城区，求解各种频率、各种组合、各种设计洪水状况下，模拟防洪工程各种堤线布置状态下的洪水情况，从验证和计
算的结果来看，水位、流量、流速都与实测值，以及沿程的历史调查洪水相吻合，从而为防洪堤结合城市建设而又科学的布
置提供了依据。
关键词：洪水演进；桂江；防洪工程；河网模拟
中图分类号：TV122+.5文献标识码：A文章编号：1000-0852（2007）04-0049-04

随着社会经济的发展，相同级数的洪水对人类的影响越来由于区间面积较大，以及受干支流洪水相互组合、叠加的
越大，洪水造成的经济损失越来越严重，防洪工程的建设也越影响，加上恭城河口与荔浦河口相距仅2.5km，所以河口处经常
来越多，如何使防洪工程建设不影响河道行洪，又最大可能的发生壅水、倒流、紊动等现象，洪水特性非常复杂。
结合城市建设，营造人与水和谐相处的环境，是一个影响深远本次分析计算以恭城河汇合口为主，设计洪水过程线主要
的问题。考虑到干支流洪水的组合与叠加。洪水的组合情况有两种：
洪水演进能够反映河段洪水的蓄泄关系，在计算分析中可（1）假定平乐水文站与恭城水文站发生二十年一遇同频率
以充分考虑河道的槽蓄量，模拟河网洪水具有较高的精度，从而的设计洪水，恭城水文站～平乐水文站区间，以及漓江、荔浦河
在防洪工程行洪论证中得到广泛的应用。则发生相应的洪水；
（2）假定平乐水文站与恭城水文站～平乐水文站区间发生
1流域概况
二十年一遇同频率的设计洪水，恭城水文站以上流域、漓江、荔
平乐县位于广西壮族自治区东北部，地理位置为东经110°浦河则发生相应的洪水。
33′18″～110°02′32″,北纬24°15′24″～24°53′46″。平乐县位于桂北设计洪水过程线，同时采用一、三天洪量倍比放大与峰量
暴雨中心，属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，多年平均降兼控同频率放大两种方法，共得出8个设计洪水过程线。
雨量为1400mm，但降雨量时空分布差异较大，降雨主要集中在
2洪水演进采用的方法及原理
4～8月，占全年降雨量的75%左右。
桂江属雨源型河流，流域内锋面活动频繁，加上流域内北高2.1模型原理与算法
南低的地形影响，常由锋面或涡切变形成暴雨。流域内大暴雨持本项目针对平乐以上流域的河道特性，以洪水运动波理论
续时间为1～3d。平乐以上流域成羽状，支流短，河道为峡谷型河为基础，运用河网非恒定流的连续方程和动量方程，即圣维南
槽，洪水暴涨暴落，一场洪水过程为7d左右。平乐较大的洪水以方程组建立数学模型来进行洪水演进模拟，并编制成计算机程
干流漓江来水为主，洪水多为多峰型。序进行演算：
平乐县城处于桂江中游，桂江主流为漓江，平乐以上、阳朔
连续方程：B!Z+!Q=q（1）
以下有恭城河及荔浦河两条较大的支流汇入。平乐水文站位于!t!L
县城下游4km处，集水面积12159km2；恭城河控制站恭城水文动量方程：

站距平乐水文站44km，荔浦河控制站荔浦水文站距平乐水文站222
!QgA-QB!Z2Q!QnQ|Q|Q!A
+2+=-g+|z（2）
38km，干流上游阳朔水文站距平乐水文站31km。平乐水文站与!t!A"!LA!LAR4/3A2!L
上游三个水文站之间的区间流域面积为3139km2，区间面积占式中，Z为水位；A为过水面积（m2）；B为水面宽（m）；t为时
平乐水文站集水面积的25.82%。间（s）；Q为流量（m3/s）；R为水力半径（m）；n为曼宁糙率系数；L

收稿日期：2006-05-30
作者简介：秦电文（1953-），男，广西桂林人，工程师，局长，主要从事水文管理、水文计算分析、水资源评价、水资源论证、行洪论证等工作。
50水文第27卷

为沿河距离（m）；g为重力加速度（m/s2）；q为单位河长侧向入流三角矩阵，然后回代求出各变量。第27卷
量，流入为正，流出为负（m2/s）。方程(5)中各系数与右端项也是未知数的函数，在求解时采
对于由式（1）和（2）组成的典型水流方程组，目前在数值计用迭代法，求其收敛解。
算上可用多种方法求解，这些方法各有优缺点，分别适用于不同2.2模型参数率定及验证
的水流及边界情况。根据本水域河网的特点，采用四点加权隐式2.2.1河网概化
差分格式进