HEC-RAS和MIKE11模型河床糙率应用比较研究.pdfVIP

泥 沙 研 究 2011年 12月 JournalofSedimentResearch 第 6期 HEC—RAS和MIKE11模型河床糙率应用比较研究 戴文鸿 ，高嵩 ，张云 ，唐洪武 ，。 (1．河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室 ，江苏 南京 210098；2．河海大学 水利水 电学院，江苏 南京 210098； 3．河海大学 水资源高效利用与工程安全 国家工程研究 中心 ，江苏 南京 210098) 摘要 ：近十几年来 ，科学技术 的发展为水流运动 的数学模型研究提供 了有利条件 ，并 出现 了大批商用软件 。 HEC—RAS和 MIKE11作为最常用 的一维水流模型商用计算软件 ，被广泛用于计算不 同水文条件 、工程前后河 段的水流运动 ，并均有较好 的计算结果 。然而 ，两种软件从模型假设、建立到运行等方面存在着许多差异 。本 文着重 以HEC—RAS和 MIKE11对河道糙率的不同计算方法为 出发点，利用赣江外洲至南 昌段实测地形和水 文资料进行计算 ，然后对计算结果进行 比较分析 ，得到两种软件的联系与区别 。 关键词 ：一维水流模型；HEC-RAS软件 ；MIKE11软件 中图分类号 ：TV143．5 文献标识码 ：：A 文章编号 ：0468-155X(2011)06--0041-05 1 概述 在一维河 网水力模拟计算中，影响水位计算结果的因素有很多，如过水断面面积 ，流量 ，流速及河道 糙率等 ，其中以河道糙率对水位影响最为重要 。然而 ，天然河道的糙率又与河道形态、床面的粗糙程度、 植被生长状况等多种因素有关 。河道糙率 17,一般采用本河道实测水文资料进行推算。对无实测资料或 资料短缺的河道 ，比照类似河道 的糙率或用公式计算确定。 由于HEC-RAS和MIKE11分别采用不同计算方法确定河道糙率计算公式，造成 同一地形，同一水 文条件下河流水位模拟计算结果不尽相同。Bennett等针对这一问题做出过详细研究…，分别考虑河道 断面为矩形和三角形时糙率公式的化解换算 ，并将其运用于概化河道的计算，得到使用阻力半径公式的 MIKE11软件计算所得水位低于使用水力半径公式的HEC．RAS软件计算所得水位 。由于在大部分工 程实例中，天然河道断面形状复杂 ，大多为复式断面不能简单概化为矩形或三角形断面。因此 ，本文将 河道断面假设为梯形，以期更接近于真实河道断面，计算结果也更为准确。 2 软件简介 HEC-RAS(HydrologicEngineeringCenter—RiverAnalysisSystem)是 由美 国陆军工程兵团水文工程中 心开发的水面线计算软件包 ，适用于河道稳定和非稳流一维水力计算，其功能强大，可进行各种涉水 建筑物 (如桥梁、涵洞、防洪堤、堰 、水库、：央状阻水建筑物等)的水面线分析计算 ，同时可生成横断面形 态图、流量及水位过程 曲线 、复式河道三维断面图等分析图表。 MIKE11软件是丹麦水资源及水环境研究所 (DHI)的产品 。主要用于河 口、河流、灌溉系统和其 他内陆水域的水文学、水力学、水质和泥沙传输模拟，在防汛洪水预报、水资源水量水质管理、水利工程 规划设计论证均可得到广泛应用 。 收稿 日期 ：2Ol0-08-06 基金项 目：水利部公益性行业科研专项经费项 目(200901005)；教育部博士点基金(200802940001)；江苏高校优势学科建设工程资 助项 目(水利工程)；中央高校基本科研业务费专项资金资助 (2009B02214) 作者简介：戴文鸿 (1966一)博士，男，江苏泰州人 ．．加拿大安省注册专业工程师，教授，博士生导师，主要从事河流动力学及河流演变 等方面研究 。E-mail：wdai@hhu．edu．c]Ⅱ 41 3 糙率公式分析 HEC-RAS软件采用最为常见的谢才公式与曼宁公式 Q =KS