渠江（达州南门口至广安四九滩段）航运配套工程行洪论证及河势稳定评价报告——凉滩库区
年最大24h、三日洪量系列。
根据苟渡口站实测及插补延长的1939~2011年年最大流量系列及1939~1989年年最大24h、三日洪量系列，分别加入1847年历史洪水组成不连续序列进行频率计算，设计洪水成果见表4-3。
表4-3 苟渡口站设计洪水成果表
项目 均值 CV 0.38 0.42 0.43 Cs/Cv 2 2 2 各频率设计值（m3/s、亿m3） 1% 2% 3.3% 5% 10% 20% 50% Q（m3/s） 14300 W24h W三日 10.5 21.5 29900 27500 25700 24300 21600 18600 13600 23.4 48.6 21.4 44.4 19.9 41.2 18.6 38.6 16.4 33.9 13.9 28.7 9.89 20.2 （2）静边水文站设计洪水成果
根据静边站实测的1957~2011年年最大流量系列，加入1847年（无量、只占位）、1903、1918历史洪水组成不连序年最大流量系列进行频率计算，成果见表4-4。
表4-4 静边水文站设计洪水成果表
各频率设计值（m3/s、亿m3） 均值 CV 0.60 Cs/Cv 1% 1570 2 4540 2% 4040 3.3% 3670 5% 3370 10% 2830 20% 2260 50% 1390 4.1.5 工程河段设计洪水
4.1.5.1 工程河段上下游枢纽运行方式
凉滩库区航道整治工程在南阳滩电站和凉滩电站枢纽之间，位于南阳滩水闸下游、凉滩电站库区末端。故工程河段来水受上游南阳滩电站下泄洪水和凉滩库区回水变动影响，工程段上下游电站枢纽的运行方式如下： （1）南阳滩枢纽运行方式如下：
A、平枯水期按日负载需要运行，深夜用电低谷时水库蓄水，白天及晚间用电高峰时电站调峰运行，动用日调节库容。
B、汛期，坝前水位超过溢流坝坝顶高程243.23m时洪水自然溢流。 （2）凉滩枢纽运行方式如下。
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A、平枯水期按日负载需要运行，深夜用电低谷时水库蓄水，白天及晚间用电高峰时电站调峰运行，动用日调节库容，消落水位为0.5米。
B、汛期，坝前水位超过溢流坝坝顶高程230.40米时洪水自然溢流。 4.1.5.2 工程河段设计洪水成果
参考水文站设计洪水成果，结合工程河段上下游枢纽运行方式，《渠江流域防洪规划》得出渠江干流工程河段设计洪水成果见表4-5。
表4-5 工程河段设计洪水成果表
项目 属性 频率 河流 渠江 P=1% 控制断面 流域面积 中滩河 汇口上 P=2% 28400 依据站 均值 Cv 0.36 P=20% 19500 Cs/Cv 2 P=50% 14500 35005km2 苟渡口+静边 15200m3/s P=3.3% 26600 P=5% 25200 P=10% 22500 设计洪水m3/s 30700 4.1.6 参考河段设计洪水水面线
根据《四川渠江流域防洪规划（2011.11）》（以下简称《规划》）第六章河道整治及堤防工程规划研究成果，《规划》中陈列了本工程所在河段凉滩电站~渠县城区河段河道现状水位成果，具体见表4-6。
表4-6 凉滩电站~渠县城区河段水位成果表
河流 渠江 渠江 渠江 渠江 断面名称 渠县城区 渠县城区 渠县城区 渠县城区 30700 （P=1%） 流量 （m3/s） 现状水位 （m） 254.98 254.89 254.61 254.49 28400 （P=2%） 流量现状水位3（m/s） （m） 253.87 253.52 253.52 253.39 25200（P=5%） 流量（m3/s） 现状水位（m） 252.11 251.79 251.80 251.63 渠县县城规划河段位于渠江干流下游，城区规划河段上起于大庙山，下至新渡口，河段长约20km。上段河道特别弯曲，形成360°的回头弯，下段河道比较顺直，河宽在350~550m之间。渠江干流渠县城区堤防护岸工程规划沿主城区上、下游延伸，结合上游防洪水库建设，近、远期分别达到10年和20年一遇防洪标准。上游规划水库实施后，渠县城区河段20年一遇的洪峰流量从25200m3/s削减到22000m3/s，根据河段实测大断面资料，对河段设计洪水位进行推求，经计算，渠县城区河段设计洪水水面线成果见表4-7。
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表4-7渠县城区设计洪水水面线成果表
P=5%设计洪水 断面名 渠县城区 渠县城区 渠县城区 渠县城区 渠县城区 渠县城区 断面间距（m） 流量 591.2 734.4 960 1353.2 871.3 1817.8 22000 22000 22000 22000 22000 22000 水位（m） 249.87 249.81 249.50 249.49 249.29 249.10 流速（m/s） 2.13 2.36 2.16 2.24 2.38 2.71 4.2 壅水分析计算 4.2.1模型基本方程
Fluent数值模拟首先是以三大守恒方程为基础，除考虑水流所受到的常规外力，还考虑水流互相的雷诺应力，粘滞力。以N-S方程来描述水流紊动。
（1）容积比率方程（The Volume Fraction Equation）
??q?t?v???q?S?q?q （4.1）
容积比率方程不是为主相求解的，主相容积比率的计算基于如下的约束： （2）属性（Properties）
???2?2?(1??2)?1 （4.3）
自由面追踪采用的VOF方法，即?和?是体积分数的函数，由下式表示：
??q?1nq?1 （4.2）
???w?w??1??w??a
（4.4） （4.5）
????1??w??aw?w?式中：?w为水的体积分数，
?w和?a分别为水和气的密度，
?w和?a分别为水和气的分子粘性系数。
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通过对水的体积分数?w进行积分迭代求解，可由式（4.4）、（4.5）求出
?和?。
（3）动量方程（The Momentum Equation）
T??(?v)???(?vv)???p????(?v??v)???g?F（4.6）
?????t（4）能量方程（The Energy Equation）
?(?E)???(v(?E??))???(kef?fT)?Sh （4.7） ?t VOF模型处理能量E和温度T，作为质量平均变量：
?? E?q?1nq?1nq?qEq （4.8）
q???q4.2.2计算基本资料
(1) 计算断面
图4.1 计算河段断面选择示意图
评价河段位于达州市渠县，评价河段总长约4782m，平均河道宽度约450m。共选取8个计算断面，详细断面划分如上图所示。详见评价影响范围图。 (2) 河床糙率确定
河道水力计算中糙率n值的确定尤为重要，由于河床形态多种多样而且复杂，床面本身的阻力及河道形态阻力均难以直接求得，在讲水流作为一元水流处
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理时，所有不确定因素均包括在糙率n值中。糙率n值的确定通常是采用河段的水位、流量、水面比降等资料通过水力学公式反求出分段糙率n值，实际上糙率n值是一个表征河道综合阻力的系数。
河道糙率n值主要根据历史洪水调查资料进行反求的，本河段此前有多家科研设计单位进行过历史洪水调查工作，调查成果历经多次符合和审查，并运用于州河流域水利工程设计之中，成果合理可靠。本次行洪采用1997年洪水水面线进行糙率n值的反推，详见下表。
表4-8 天然河道糙率n值推算成果表
河段 n值 CS1~CS2 CS2~CS3 CS3~CS4 CS4~CS5 0.038 0.035 0.035 0.034 CS5~CS6 CS6~CS7 CS7~CS8 0.036 0.037 0.034 (3) 计算工况
本次行洪论证选用P=2%、5%、10%的设计洪峰流量进行计算，各频率洪水设计成果见表4-9。
表4-9 设计洪水成果表
流量（m3/s） 计算点 2% 凉滩库区行洪论证段 28400 5% 25200 10% 22500 工况1、航道整治前；工况2、航道整治后。 (4) 计算边界条件
以工程河段设计洪水成果作为上游控制条件，以参考河段水面线规划成（表4-5）果作为评价河段下游边界条件进行计算。 (5) 评价河段Gambit建体
对于评价河段的数值模拟，采用fluent前置软件gambit进行建体与网格的划分。
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