1、长乐市防洪排涝规划中 MIKE11 模型参数率定分析 沈明星 河海大学设计研究院有限公司 摘 要： MIKE11 软件是目前世界上应用最为广泛的商业软件, 具有计算稳定、精度高、可靠性强等特点, 能方便灵活地模拟验算分析复杂河网水流、模拟闸门、水泵等各类水工建筑物的运营调度。以长乐市防洪排涝水力计算实例, 对缺乏实测水文资料的区域, MIKE11 模型参数的率定进行初步分析。结果表明:调查点模拟最高洪水位、退水时间基本与调查结果相吻合, 表明模型参数已经与实际基本相符, 可以用该模型及其参数对其他规划分区进行不同情景条件下防洪排涝系统运行情况的演算与分析。关键词： 防洪排涝; MIKE11 模
2、型; 参数率定; 作者简介：沈明星 (1982-) , 女, 江苏金湖人, 工程师, 主要从事水利规划工作。收稿日期：2017-08-10Parameter Calibration Analysis of MIKE11 model in Flood Control and Drainage Planning in Changle CityShen Mingxing Hohai University Design and Research Institute Limited; Abstract： MIKE11 software is the most widely used commercial
3、 software in the world.It has the characteristics of stable computing, high precision and strong reliability.It can easily and flexibly simulate and analyze complex river network flow, simulation gate, water pump and other hydraulic structures and other operational scheduling.Taking the example of t
4、he hydraulic calculation of flood control and drainage in Changle, the analysis of the parameters of MIKE11 model is carried out.The results show that the survey point simulates the maximum flood level and the backwater time is basically consistent with the survey results, indicating that the model
5、parameters have been basically consistent with the actual situation.The model and its parameters can be used to calculus and analysis for control the flood control system under different scenarios in other planning partitions.Keyword： Flood control and drainage; MIKE11 model and parameter ratio cali
6、bration; Received： 2017-08-100 前言长乐市隶属福建省福州市, 东濒东海, 北临闽江, 城区位于闽江口感潮区、江海交界处, 是准半岛型沿海城市。市域内河网密布, 平原港道纵横, 主要河网有洞江、北洋、南洋三片水系, 涝水通过河道、水闸自排至闽江、东海。由于其特殊的地理位置及气候条件, 常年受洪、涝、潮、台风威胁, 且随着城镇化步伐的加快, 洪涝灾害造成的损失日益凸显, 近年来多次遭遇严重洪涝灾害, 进行全市系统的防洪排涝规划十分必要。本规划中防洪排涝计算采用 DHI 的MIKE11 河网水力分析模型, 本文就模型参数率定进行初步分析。1 模型参数率定因规划区域内无水
7、文站, 缺乏水位监测资料, 为率定模型, 选取 2005 年“龙王”台风作为典型降雨, 实地调查获得河道洪水淹没水深和淹没时间。考虑到现状长乐市各小流域河道壁面种类及状况具有一定的相似性, 故选取上洞江、南洋和北洋三个片区作为模型参数率定实地调查区。1.1 糙率选取水动力模型构建需要对主要参数河床阻力 (糙率) 进行率定, 率定的参数用于规划方案继续保留的原河道, 对于规划新开的河道或规划重新整治的河道, 粗糙系数取 0.0250.030。1.2“龙王”台风模拟1.2.1 计算分区根据实地调查区现状河道走向、道路分布和地块高程等特点, 将洞江片区、南洋片区和北洋片区分别划分为 17 个、22
8、个和 14 个计算单元。1.2.2 降雨量根据长乐市雨量站的观测资料, 2005 年 10 月 2 号 9:00 至 2005 年 10 月 3 号8:00“龙王”台风 24 小时降水量为 550mm, 降雨主要集中在 18 时至 21 时降水达 405 mm, 占 24 小时降水量的 73.6%, 19 时出现峰值, 时段降水深度 190 mm。“龙王”台风 24 小时降水过程见图 1。图 1“龙王”台风 24 小时降水过程图 下载原图1.2.3“龙王”台风洪水过程以洞江片为代表, 采用无因次单位线法计算出“龙王”台风洪水过程, “龙王”台风在洞江片区产生的洪水总量约为 3458 万 m。洞
9、江片“龙王”台风洪水相关参数见表 1。表 1 洞江片“龙王”台风洪水相关参数分析 下载原表 1.2.4 洪水淹没情况调查长乐市 2005 年 10 月 2 日“龙王”洪水灾害, 是长乐市有史以来最严重的一次, 受灾面积广、受灾人口达 16 万人, 受淹房屋达 2.87 万间, 倒塌房屋 200 多间。通过实地访问、调查, 获取具可靠性的洪痕共 20 个。1.2.5 现状地块蓄量分析现状河道多为自然河道, 岸边不同程度地分布着低洼地和农田, 低洼地和农田在洪水期间蓄积一定的水量, 降低河道的洪水位, 是影响模型模拟水位的重要因素之一。根据万分之一地形图上的地块高程标识, 分析计算出不同水位对应的
10、低洼地和农田的蓄水量。洞江片现状地块蓄量分析结果见表 2。表 2 洞江片现状地块蓄量分析结果 下载原表 2 参数率定结果将“龙王”台风期间洞江片各计算单元洪水过程、边界条件, 输入模型中进行分析计算, 在可行域内不断调整模型水动力学糙率等参数, 直至调查点模拟最高水位、淹没时间与实地调查基本吻合为止。选取洞江片福北线公路桥、塘屿村、丰山村、珠湖村以及大溪村处共 5 个洪痕调查点进行模拟, 经过多次调试最后选定糙率为 0.045, 各调查点洪水过程模拟结果见图, 调查点模拟最高洪水位、周边地块淹没时长与调查对比情况见表 3。洞江片区各调查点“龙王”台风洪水过程模拟结果见图 2。图 2 洞江片区各
11、调查点“龙王”台风洪水过程模拟结果 下载原图表 3 调查点最高洪水水位、周边地块淹没时长调查与模拟对比表 下载原表 对比结果显示, 调查点模拟最高洪水位、退水时间基本与调查结果相吻合, 表明模型参数已经与实际基本相符, 可以用该模型及其参数对其他规划分区进行不同情景条件下防洪排涝系统运行情况的演算与分析。3 结语MIKE11 模型计算过程中, 参数的选定十分关键, 率定验证的数据越多, 模型就越可靠。在缺乏水文监测资料区域, 可选取典型降雨, 并通过实地调查获得河道洪水淹没水深和淹没时间, 为模型率定提供可靠的验证数据。模型通过不断试算, 直至调查点模拟最高水位、淹没时间与实地调查基本吻合, 则参数率定基本完成。
