Mike21软件在航道水流模拟中的应用

Ｍｉｋｅ２ｌ软件在航道水流模拟中的应用
钟波１，石磊２，陈贤讳２
（１．福建厦津大桥有限公司，福建漳州４０００２０；２．中交武汉港湾工程设计研究院重庆分院，重庆４０４１００）
摘要：文章主要应用Ｍｉｋｅ２１软件在三峡水库蓄水后涪陵核电站附近水流流态及对拟建港口的影响的应用进行了阐述。

分析得出三峡大坝１４５—１５５－１７５ｍｇｚ不同调度后，涪陵核电站大件码头附近将产生不不同回流，最终确定的流速水位关系导致最大回流强度对港口影响很小。

关键词：涪陵核电站；隧汰ｅ２１；舷遗水流
牵围分类号：ＴＶｌ３１文献标识码：Ａ文章编号：１００９—２３７４（２０１０）０１－－００４９－０２
重庆涪陵核电厂大件设备运输码头是重庆涪陵核电厂建设所需的配套工程，主要用于梭也厂建设所需大件设备的起驳上岸。

重庆涪陵核电厂可能引进的枧组型号为美国ＡＰｌ０００或欧汾ｔＥＰＲ，建设期问有许多重件、大尺寸的设备要从国ｉ大ｊ外运抵建设现场。

这些设备重量大多在１００～１０００吨之间，长度在５一编ｍ之闻。

货物运输有铁路、公路和水运三种方式，超重设备通过铁路运输需对沿线铁路建、构筑物进行加固，并且对进出编组站和装、卸车有特殊要求，所以铁路运输方式非常困难；采用公路运输方式，大尺寸设备通过收费站等比较网难，重件设备通过桥粱、涵洞时需对桥梁、涵洞等进行加同，运输费用比较昂贵；ｉ酉瘩运方式则可充分利用长江黄金水道，不受设备重量、尺寸等钓铺约，且运输费用非常低廉：综上所述，核电大件设备选用索运方式是非常适宜的，建设核电大件设备运输码头是非常必要的。

－、工程地理位置
重庆涪陵核电厂大件设备运输码头位于重庆市涪陵地区南沱镇，地理位置为东经１０７。

２９’２２”，北纬２９。

５３’１６”，距涪陵约２４ｋｍ，距重庆市约９７ｋｍｏ距宜吕上游航道里程约５０４．３ｋｍｏ
二、工程位置的水文泥沙条件
重庆涪陵核电厂位于长江上游干流右岸，三峡水库库区，厂址河段上下游水文测站较多，上游主要有长江干流的寸滩、长寿、清溪场、乌江武隆等水文（位）站，下游主要有南沱、忠县、万县、宜昌等水文（位）站。

核电厂址上距清溪场水文站约１６ｋｍ，下距南沱水位站约６ｋｍ。

２００５年６月在厂址河段的长江干流设立了专用水文站，至今已进行了三三年多的现场测量，系统详细地收集了三峡水库蓄水后厂址河段的水位、流量、流速、水温、水质等资料。

三峡水利枢纽从２００３年６月开始蓄水，为了分析核电厂址处受三峡水库影响的水位特征．还将利用长江委水文局在三峡库区布设的专用水位站自蓄水以来实测的水文资料。

三、Ｍｉｋｅ２１模型
（一）模型简介
Ｍｉｋｅ２ｌ模型是丹麦水力学研究所开发的二维数学模拟软件，广泛应用于国内外水动力模拟当中，取得了较好的效果，是目前国际上较为先进的模型之一。

Ｍｉｋｅ２１是二维数学模拟系统，应用在河口、海湾以及海洋近岸区域的水流及水环境的模拟，可以用来模拟潮汐动力模拟、风／波生流、二次环流、港工、航道、溃坝、海啸等方面的水流现象，在模拟二维诽恒定流的同时，可考虑于湿变化、密度变化、水下地形、潮汐变化和气象条件等影响因素。

ｆ二）模型计算范围及地形
１．选取计算区域为：进口为上游臼木溪（航道里程约５１３ｋｍ），出口位于下游板凳角（航道里程约５００ｋｉｎ），总长约１３ｋｉｎ。

２．计算网格由采用长方形网格组成，整个河段共划分网格单元ｌ１８８００氽，。

根据工程特点及研究目的确定模型的计算范
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万方数据
围，模型计算区域及地形如图ｌ所示
图１计算区域及水下地形（２００６年）
（三）有关系数的选取
１．糙率系数。

糙率系数通过模型的率定和验证来确定，并参照一定的经验，取值范围为０．０２５～０．０３５。

本实验取０．０３：２．涡粘系数。

根据Ｓｍａｇｏｒｉｎｓｋｙ公式确定：
Ｅ＝ｃ；血２√话）２＋Ｋ皓＋鲁）＋僻）’
式中：Ｕ，Ｖ为础方向垂线平均流速，△为网格间距，ｃ。

计算参数，一般选０．２５＜ｃ。

＜１．０。

本实验取０．５。

３．动边界处理。

为保证模型计算的连续性，采用“干湿判别”来确定计算区域。

由于潮位涨落产生的动边界，当计算区域水深小于０．２ｍ时，该计算区域记为“干”，不参加计算；当水深大于０．３ｔｎｌ３寸，该计算区域避为“湿”，重新参加计算。

４．汁算条件见表ｌ：
表１工程河段数值模拟计算工况表
（四）模拟结果分析
通过不同流量下的流场图和水深图得出涪陵核电站大件码头附近水流回流作用分析，如果码头前沿水深过大，流速过小。

回流对其影响就会相对较小，反之，则偏大。

１．码头前沿不同流量下的水深变化特征。

为分析码头前沿水深是否能够满足船舶通航的要求，在整个巷道内选取码头前沿的一条直线，在线上取几个代表点，分析不同流量下码头前沿水深的变化过程，由于比降较小，在最小流量下码头前沿水深从未降低至码头死水深，码头前沿作业最低水深为３ｍ以上，能够满足船舶通航的要求。

１．库区流场分析。

图２三个流量下的流场图
从图２可以看出，在弯道附近流速反向，回流比较严重，而且由于流速较大，可能出现乱流，但是由于码头前沿水深比较大，所以对通航不会产生太大影响，由于三峡大坝蓄水，尤其是枯水期，可能出现淤积，但是水深较大，所以影响也很小。

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作者简介：钟波（１９８１一），男，福建厦漳大桥有限公司总工办技术主管。

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一５（）一
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作者简介：李治文（１９７４一），男，山西人，上海海洋地质勘察设计有限公司高级工程师，吉林大学岩土工程在读硕士，研究
方向：岩土工程勘察、设计、施工。

万方数据。