【正文】 計(jì)算迭代過(guò)程中出現(xiàn)溢出，采用了Patankar和Spalding提出的欠松弛技術(shù)，即在離散方程式中引入欠松弛因子，以改善離散方程式中系數(shù)的對(duì)角占優(yōu)程度。 模型計(jì)算范圍及邊界處理 1)計(jì)算范圍與網(wǎng)格布置綜合考慮工程河段河勢(shì)情況、工程可能影響的范圍及水文資料等方面的因素，數(shù)學(xué)模型計(jì)算的出口斷面選在工程下游攔砂壩溢流處。在計(jì)算區(qū)域內(nèi)共布置230100個(gè)網(wǎng)格，其中沿水流方向布置230個(gè)網(wǎng)格，網(wǎng)格長(zhǎng)度約為15m～25m；沿河寬方向布置72個(gè)網(wǎng)格，網(wǎng)格寬度約為10m～15m。為更好的反映工程影響，網(wǎng)格布置時(shí)在工程布置河段適當(dāng)加密，并根據(jù)擬建工程平面布置形態(tài)對(duì)計(jì)算網(wǎng)格作自適應(yīng)處理，使工程位置網(wǎng)格布置與工程形態(tài)完全一致，便于工程概化過(guò)程中準(zhǔn)確控制工程拐點(diǎn)和工程形態(tài)。2)邊界條件處理平面二維水流模型中，邊界條件通常包括河道進(jìn)出口邊界、岸邊界及動(dòng)邊界處理等。本模型中對(duì)上述邊界分別作以下處理：進(jìn)口邊界：根據(jù)已知進(jìn)口全斷面流量，給定入流單寬流量沿?cái)嗝娴臋M向分布。出口邊界：給定出口斷面的水位。地形邊界：取河道地形圖外邊線(xiàn)為計(jì)算的岸邊界，給定其一個(gè)比較高的高程令其流速為零，以保證計(jì)算區(qū)域的封閉。動(dòng)邊界：本模型采用“凍結(jié)”法進(jìn)行動(dòng)邊界處理，即根據(jù)水位結(jié)點(diǎn)處河底高程來(lái)判斷該網(wǎng)格單元是否露出水面。若不露出，糙率取正常值；反之，更改單元的糙率(n取1010加量級(jí))。為不影響水流控制方程的求解，在露出水面的結(jié)點(diǎn)處需給定一個(gè)薄水層。3)入?yún)R支流的處理由于長(zhǎng)生河支流匯入苧溪河水量所占比例較大計(jì)算時(shí)計(jì)入，對(duì)南池溝等溪溝及市政排水管涵匯入水量很小，對(duì)苧溪河的水流運(yùn)動(dòng)影響不大，計(jì)算時(shí)忽略各支流的影響。 數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證 模型驗(yàn)證計(jì)算的目的在于檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型計(jì)算方法的可行性，根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定模型中相關(guān)參數(shù)的取值，并檢驗(yàn)其精度。本次主要根據(jù)水面線(xiàn)和垂線(xiàn)平均流速分布資料對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行調(diào)試。 模型驗(yàn)證計(jì)算資料1)工程河段地形圖：采用川東南地勘院2005年5月實(shí)測(cè)苧溪河段1：11000水道地形圖； 2)水面線(xiàn)資料：采用2007年三組實(shí)測(cè)水面線(xiàn)資料； 3)斷面流速分布資料：采用2007年8月17日(Q=625m3/s)實(shí)測(cè)資料，共驗(yàn)證S1S2S3S44四個(gè)斷面垂線(xiàn)流速分布，驗(yàn)證斷面位置見(jiàn)圖。1)水位驗(yàn)證成果模型計(jì)算水位成果與實(shí)測(cè)成果比較見(jiàn)表。模型計(jì)算水位與實(shí)測(cè)水位基本吻合。 工程河段水位驗(yàn)證計(jì)算成果（水位單位：m，1981國(guó)家高程基準(zhǔn)）時(shí)間流量(m3/s)斷面S11S22S33S44328實(shí)測(cè)計(jì)算差值625實(shí)測(cè)計(jì)算差值2)垂線(xiàn)平均流速分布驗(yàn)證成果根據(jù)實(shí)測(cè)資料率定后，模型計(jì)算流速分布與實(shí)測(cè)流速分布情況基本一致，垂線(xiàn)平均流速計(jì)算值與實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差一般小于10％(流速基數(shù)較小的測(cè)點(diǎn)相對(duì)誤差稍大)，根據(jù)實(shí)測(cè)水文資料綜合調(diào)試，得到該河段糙率變化范圍為n=～。根據(jù)驗(yàn)證條件計(jì)算得到的河段流場(chǎng)，模型計(jì)算得到的流場(chǎng)變化平順；灘槽水流運(yùn)動(dòng)區(qū)分明顯，水流運(yùn)動(dòng)形態(tài)與河道地形變化情況符合較好。綜合分析以上驗(yàn)證計(jì)算成果，所采用的數(shù)學(xué)模型能較好地模擬工程河段水流運(yùn)動(dòng)特性，驗(yàn)證計(jì)算成果與實(shí)測(cè)成果吻合較好。表明數(shù)學(xué)模型的計(jì)算方法正確，模型中相關(guān)參數(shù)取值合理，可以用于本工程建設(shè)對(duì)河道水位及流速影響的計(jì)算分析。 計(jì)算條件 計(jì)算方案2003年6月三峽水庫(kù)已蓄水運(yùn)用，在研究本工程建設(shè)對(duì)行洪影響時(shí)，本報(bào)告選用了1670m3/s、1180m m3/s、943 m3/s和28400 m3/s四級(jí)流量，%、2%和5%洪水流量，1180m3/s為天仙湖攔砂壩修建蓄水期頻率2%洪水流量。三峽水庫(kù)很快將進(jìn)入正常蓄水運(yùn)行期?？紤]到本工程的建設(shè)周期，本次計(jì)算方案只考慮三峽水庫(kù)正常蓄水運(yùn)用以后的工況。工程對(duì)河段水流條件的影響隨著水庫(kù)淤積將逐年增大，因此，本報(bào)告除考慮研究正常蓄水初期外還研究了三峽水庫(kù)運(yùn)行50年末該河段淤積基本平衡時(shí)工程對(duì)水流條件的影響，數(shù)學(xué)模型計(jì)算控制條件見(jiàn)表。三峽工程正常蓄水運(yùn)用初期計(jì)算方案控制條件計(jì)算組次流量（m3/s）下邊界水位（m）工程處水位（m）%洪水1670汛期2%洪水1180汛期5%洪水943三峽工程運(yùn)行50年末計(jì)算方案控制條件計(jì)算組次流量（m3/s）下邊界水位（m）工程處水位（m）%洪水1670汛期2%洪水1180汛期5%洪水943根據(jù)工程設(shè)計(jì)方案，擬建工程量主要為在原地形上進(jìn)行的實(shí)體填方和回填反壓等，主要工程有實(shí)體造地、內(nèi)側(cè)填方和岸沿外側(cè)堆石碾壓放坡。前文在計(jì)算網(wǎng)格布置時(shí)已根據(jù)設(shè)計(jì)道路邊線(xiàn)對(duì)網(wǎng)格做了自適應(yīng)處理，工程局部網(wǎng)格走向與道路線(xiàn)完全重合，因此可直接將護(hù)岸工程所在的網(wǎng)格高程加至設(shè)計(jì)高程來(lái)反映工程的影響，其他位置根據(jù)設(shè)計(jì)方案修正地形高程。同時(shí)根據(jù)以下方法調(diào)整過(guò)水坡面糙率，具體為：局部阻力系數(shù)通過(guò)下式計(jì)算： 其中：A為過(guò)水面積；在實(shí)際估算中，將局部阻力系數(shù)轉(zhuǎn)化為糙率的形式： 概化后施工區(qū)域所在網(wǎng)格的局部綜合糙率系數(shù)為： 通過(guò)上述概化后，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型計(jì)算可得到在三峽水庫(kù)正常蓄水運(yùn)行初期和運(yùn)行50年末，本工程建設(shè)前后各流量級(jí)水位、流速變化等值線(xiàn)圖。 計(jì)算成果分析 斷面縮窄率分析為了解工程前后河道橫斷面變化情況，根據(jù)工程布置情況選取了3個(gè)典型斷面(DMl、DMDM3)進(jìn)行分析，典型斷面位置見(jiàn)附圖。繪制了工程前后典型斷面變化圖見(jiàn)附圖，計(jì)算了各級(jí)流量下工程前后斷面過(guò)水面積及水面寬度變化情況。計(jì)算表明，工程實(shí)施后工程位置河道橫斷面面積和河寬有不同幅度減?。ㄅc詳細(xì)規(guī)劃相比），面積和河寬縮窄率隨水位抬高有增加趨勢(shì)。現(xiàn)狀地形條件下，％%之間；DM2和DM3工程后過(guò)水面積及河寬變化相對(duì)較大，但這兩個(gè)位置為回流沱，有效過(guò)流能力有限，工程建設(shè)對(duì)斷面過(guò)流能力影響不大。 對(duì)水位影響分析 (1)天仙湖攔砂壩及河段護(hù)岸工程前后水位變化由于工程前后斷面過(guò)水面積及河寬發(fā)生了一定變化，河道水位隨之出現(xiàn)調(diào)整。計(jì)算表明，三峽水庫(kù)正常蓄水運(yùn)用初期，工程引起的水位變化主要集中在工程局部區(qū)域。根據(jù)計(jì)算成果具體表現(xiàn)為：工程上段局部水位略有較大壅高，下段局部水位略有壅高，這種變化趨勢(shì)隨流量增大而趨明顯。遇50年一遇洪水時(shí)，遇20年一遇洪水時(shí)。(1)天仙攔砂壩及護(hù)岸工程前后流速變化工程引起的流速變化在工程河段不同河段有不同變化。具體表現(xiàn)為：遇50年一遇洪水時(shí)，工程上段前沿流速有一定減少，；工程中下段流速減速有較大減少，工程河段壩前部分流速略有增加。 對(duì)流場(chǎng)影響分析在三峽水庫(kù)蓄水前，天仙湖攔砂壩及護(hù)岸工程實(shí)施前，天然河道溢流場(chǎng)形態(tài)變化大，在萬(wàn)州大橋附件受苧溪河、長(zhǎng)生河互沖影響，流場(chǎng)紊亂，并受地形影響回流區(qū)大。天仙湖攔砂壩及護(hù)岸工程實(shí)施后，工程河段河勢(shì)有較大改善，流速斷面分布形態(tài)對(duì)工程有較大變化，工程河段局部回流區(qū)減少或消失，河道主流態(tài)變化減少，區(qū)域平順，總體看來(lái)工程建設(shè)特別是天仙湖攔砂壩修建對(duì)河道場(chǎng)形成良好流態(tài)是有利的。 護(hù)堤工程穩(wěn)定性分析計(jì)算因天仙湖核心區(qū)庫(kù)岸處于三峽水庫(kù)常年回水消落帶區(qū)，在三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行后，水位變幅對(duì)路庫(kù)岸穩(wěn)定，根據(jù)各地塊地勘報(bào)告分析，多處處于不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài)，為防治庫(kù)岸再造，坍塌甚至引起滑坡，對(duì)庫(kù)岸進(jìn)行綜合整治是必要的，并需對(duì)護(hù)岸工程進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計(jì)、計(jì)算分析，取保工程設(shè)計(jì)安全可靠。根據(jù)涉河方案及護(hù)岸工程初步設(shè)計(jì)，現(xiàn)選幾處典型控制斷面（詳見(jiàn)附圖）進(jìn)行穩(wěn)定性分析。根據(jù)計(jì)算分析成果，在各種工況及最不利工況下，均滿(mǎn)足安全穩(wěn)定性要求，護(hù)岸工程是穩(wěn)定可靠的，并具有一定抗沖刷能力和有利于水土保持。5 防洪綜合評(píng)價(jià) 與有關(guān)水利規(guī)劃的關(guān)系萬(wàn)州區(qū)苧溪河為長(zhǎng)江一級(jí)支流，苧溪河天仙湖核心區(qū)工程河段屬低山丘陵性河道，天然狀態(tài)下河床演變以及水流條件主要受邊界條件控制，天仙湖攔砂壩修建及天仙湖核心區(qū)護(hù)岸工程實(shí)施后，工程河段主要受以上控制性影響，三峽工程運(yùn)行后，也受水庫(kù)調(diào)度影響。按照苧溪河綜合整治原則和精神，根據(jù)《三峽天仙湖修建性詳細(xì)規(guī)劃》工程河段的涉水工程應(yīng)保持岸線(xiàn)平順，不影響或盡量減少對(duì)萬(wàn)州城市防洪的影響。目前，萬(wàn)州城區(qū)主要水利規(guī)劃為護(hù)岸堤防建設(shè)，中心城區(qū)規(guī)劃建設(shè)的堤防已經(jīng)基本完成。苧溪河天仙湖核心區(qū)綜合整治護(hù)岸工程按照三峽庫(kù)區(qū)蓄水后的防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可防御50年一遇以上洪水。三峽水庫(kù)蓄水后，工程河段移民線(xiàn)為177m（吳淞高程），目前居民區(qū)建筑物地面一般高于177m高程（吳淞高程），本工程堤頂高程與萬(wàn)州規(guī)劃的防洪標(biāo)準(zhǔn)保持一致，并考慮最大壅水影響及市政規(guī)劃要求，（吳淞高程）。苧溪河天仙湖核心區(qū)綜合整治護(hù)岸工程是根據(jù)苧溪河流域綜合整治與開(kāi)發(fā)總體規(guī)劃而實(shí)施建設(shè)綜合整治工程，它具有城市發(fā)展、環(huán)境整治、地質(zhì)災(zāi)害治理、水土保持等多項(xiàng)作用和要求，同時(shí)也具有防洪保安的功能，是水利規(guī)劃中堤防建設(shè)的重要組成部分。本工程施工后將使整個(gè)天仙湖核心區(qū)形成一個(gè)完整的整體，將龍寶、天城片區(qū)連接形成一個(gè)有機(jī)整體，并對(duì)平順河岸、穩(wěn)定岸坡、穩(wěn)定河道形態(tài)有促進(jìn)作用。 對(duì)行洪的影響分析萬(wàn)州區(qū)苧溪河天仙湖核心區(qū)庫(kù)岸綜合整治護(hù)岸工程興建后，將占用部分河道水域，工程附近水位將有所壅高。根據(jù)二維數(shù)模計(jì)算和傳統(tǒng)計(jì)算分析，工程建設(shè)后，在天仙湖攔砂壩建成運(yùn)用初七，汛期50年一遇洪水（Q=1180m3/s）時(shí)，（順?biāo)鞣较颍?320m（最大河寬方向）。在三峽水庫(kù)運(yùn)用50年末，工程河段水深和過(guò)水面積較蓄水初期有所減小，計(jì)算工況條件下，工程對(duì)洪水位的影響略有增大。汛期50年一遇洪水（Q=1180m3/s）時(shí)，（順?biāo)鞣较颍?335m（河寬方向）。以上計(jì)算結(jié)果表明，在天仙湖攔砂壩設(shè)計(jì)規(guī)定范圍內(nèi)，壅水影響范圍主要在呈河段上游吳家灣下至天仙湖攔砂壩，在天仙湖核心區(qū)護(hù)岸工程整治范圍內(nèi)，對(duì)大壩下游萬(wàn)安大橋以及工程后緣水位影響較小，護(hù)岸工程堤頂和移民線(xiàn)高程較工程后河道的水位有一定程度富余。本工程實(shí)施后，工程前沿流速有一定幅度增加，汛期遇50年一遇設(shè)計(jì)洪水，但工程對(duì)上游以及庫(kù)內(nèi)流速影響減小，對(duì)已建的防洪護(hù)岸工程前沿流速基本不產(chǎn)生影響。因此無(wú)論是三峽水庫(kù)正常蓄水運(yùn)行初期還是天仙湖攔砂壩及庫(kù)岸綜合整治護(hù)岸工程興建后50年后，本工程興建不會(huì)對(duì)萬(wàn)州河段行洪產(chǎn)生明顯影響，并能滿(mǎn)足防洪標(biāo)準(zhǔn)要求。 對(duì)河勢(shì)的影響分析工程河段為低山丘陵性河道，兩岸多為基巖或受人為工程控制，河床演變分析表明，三系三峽水庫(kù)蓄水前工程河段河勢(shì)基本穩(wěn)定，河流流態(tài)變化較大，部分河槽沖刷切割影響大，深泓線(xiàn)、主槽平面位置變化不大，年內(nèi)沖淤基本平衡。三峽水庫(kù)蓄水后，水位生該流速減緩，河床淤積，但兩岸山體走向?qū)こ毯佣嗡魅杂忻黠@的控制作用，工程河段河勢(shì)調(diào)整仍相對(duì)緩慢。擬建工程上游是寬相對(duì)較大的苧溪河河口，下游為相對(duì)狹窄的萬(wàn)州長(zhǎng)江二橋，三峽水庫(kù)正常蓄水后，工程水域基本位于回流緩流區(qū)，河床呈淤積趨勢(shì)，工程對(duì)水流及泥沙運(yùn)動(dòng)影響有限。據(jù)二維數(shù)模計(jì)算和近期實(shí)測(cè)，工程對(duì)流速分布影響大且范圍廣。無(wú)論是天仙湖攔砂壩及護(hù)岸工程興建后運(yùn)行初期還是運(yùn)行50年末，工程建設(shè)后，主流位置走向、流速分布形態(tài)、回流區(qū)為主均發(fā)生較大變化，僅工程河段壩址附近下游流速略有增加。汛期50年一遇洪水（Q=1180m3/s）時(shí)，工程河段其它部分流速都有較大減小，（順?biāo)鞣较颍?335m（最大河寬方向）。 對(duì)現(xiàn)有防洪工程和其它水利工程設(shè)施的影響1）對(duì)北濱路護(hù)岸工程影響北濱路護(hù)岸工程位于本工程南岸天仙1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)及北岸天仙7號(hào)地塊，~，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水。由于本工程布設(shè)于北濱路外側(cè)前緣，根據(jù)各地塊地勘報(bào)告地質(zhì)構(gòu)造分析，愈開(kāi)進(jìn)河床前緣，巖層傾向愈平緩且反翹，且傾角≤90176。經(jīng)分析計(jì)算，在此回填反壓是有利于穩(wěn)定，因此當(dāng)護(hù)岸工程穩(wěn)定安全前提下是有利于濱江路穩(wěn)定安全，對(duì)北濱路行洪有利，其影響較小。2）對(duì)南池溝排洪箱涵及市政排水設(shè)施影響2007年萬(wàn)州水務(wù)集團(tuán)在重新敷設(shè)主城區(qū)移民搬遷后市政排管涵時(shí)，已與江大蘇海公司銜接取得天仙湖水庫(kù)水位運(yùn)行資料，已考慮最大壅水影響，今后運(yùn)行將不能影響排水。南池溝排洪箱涵，其來(lái)水主要為太白巖集雨區(qū)，水量不大、落差高，天仙湖汛期水庫(kù)水位有一定壅高＜，對(duì)南池溝箱涵排洪能力影響甚微，且天仙湖攔砂壩沒(méi)有防空洞，當(dāng)遇大洪水時(shí)，并提前泄水騰庫(kù)，將降低水位來(lái)降低影響，因此防洪是可行的，基本無(wú)影響。3）對(duì)苧溪河大橋影響在苧溪河天仙湖核心區(qū)工程河段上游有已建萬(wàn)州大橋，本工程實(shí)施后，在原河道及北岸大橋所在橋墩，高度達(dá)30m，對(duì)橋墩有嵌固作用有利于穩(wěn)定，南岸橋墩無(wú)但該區(qū)域工程實(shí)施后流速減少，流態(tài)變好，將有利橋的安全，而水位壅多在橋凈空控制范圍，且是只是應(yīng)注意北岸橋墩在回填區(qū)，應(yīng)注意在回填施工區(qū)施工側(cè)向力 及回填沉陷固結(jié)上拔力不利影響，因此工程河段護(hù)岸工程實(shí)施一方面是有利的，另方面影響較小，且通過(guò)一定技術(shù)措施可解決。 對(duì)其它事宜影響分析 苧溪河天仙湖天仙湖護(hù)岸工程后側(cè)移民已大量搬遷，并修建防洪護(hù)岸工程，，因此在設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇洪水時(shí)是安全的，無(wú)影響或影響甚微。本工程河段內(nèi)無(wú)取水口，因此本工程建設(shè)對(duì)城市取水口不產(chǎn)生影響。，與苧溪河出口南門(mén)口由三峽水庫(kù)形成的寬廣湖面形成上下呼應(yīng)，對(duì)建立旅游區(qū)及苧溪河游艇基地是有利的。6 結(jié)論1）長(zhǎng)江萬(wàn)州河段兩岸為山區(qū)丘陵地貌，岸坡為堆石碾壓漿砌塊石或條石護(hù)坡，抗沖性強(qiáng)，在長(zhǎng)期的河床演變過(guò)程中河勢(shì)天然狀態(tài)或未建攔砂壩及護(hù)岸工程變?yōu)榉€(wěn)定。三峽水庫(kù)及天仙湖攔砂壩修建蓄水運(yùn)用后，苧溪河天仙湖核心區(qū)河段位于天仙湖常年回水下段，水深及河寬增大，流速變緩、河床淤積，但河勢(shì)將受兩岸綜合整治護(hù)岸布置控制地貌控制，河道形態(tài)處于緩慢調(diào)整過(guò)程中。擬建整治工程位于河道的水位較穩(wěn)定，在天仙湖運(yùn)行過(guò)程中，河床呈累積性淤積趨勢(shì)，具有工程建設(shè)的基本條件。2）擬建工程興建后工程附件河道水位略有壅高，在三峽水庫(kù)正常蓄水運(yùn)行初期以及50年末淤積平衡時(shí)，發(fā)生蓄水前50年一遇洪水（Q=1180m3/s）時(shí)，%（但較天然河道斷面大大增加），（順?biāo)鞣较颍?335m（河寬方向）范圍內(nèi)，工