3.3.4　方案效果分析

3.3.4　方案效果分析

3.3.4.1 恒定流分析计算

以老子山不同水位流量级配，推算淮河浮山、吴家渡水位，并与现有规划的浮山和吴家渡水位流量关系进行比较。

经分析，影响面上排涝时的浮山水位为14.5m，吴家渡水位为16.5m，相应淮河干流流量不到3000m3/s。经计算，在淮河干流流量3000～9000m3/s级配时，方案计算出的浮山水位比现有规划的浮山水位降低0.392～0.591m，方案计算出的吴家渡水位比现有规划的吴家渡水位降低0.024～0.205m。该方案对降低淮河干流浮山以下沿程水位作用较为明显，对降低淮河干流吴家渡附近水位作用较小，对解决面上排涝作用不大。见表3.3-8和表3.3-9。

表3.3-8　方案计算的浮山水位与现有规划的浮山水位比较

表3.3-9　方案计算的吴家渡水位与现有规划的吴家渡水位比较

3.3.4.2 非恒定流分析计算

利用淮河干流吴家渡—盱眙一维非恒定水流运动数学模型对一头两尾方案实施前后1991年、2003年两个典型年洪水过程进行洪水演算，并与按照现行防汛调度预案作为控制条件计算出的洪水过程线比较。

1.数学模型与求解

（1）一维非恒定流运动数学模型控制方程。一维非恒定流运动数学模型的控制方程如下。

水流连续方程：

水流运动方程：

式中：x为沿流向的坐标；t为时间；Q为流量；z为水位；A为断面过水面积；B为河宽；ql为沿程单位河长流量变化；n为糙率。

一维非恒定流边界条件包括进口边界和出口边界，进口边界一般给定流量过程，出口边界一般给定水位过程。

（2）数值计算方法（SIMPLE算法）。选择如图3.3-3所示的计算河段为控制体，采用有限体积法对一维模型的控制方程进行离散，用基于同位网格的SIMPLE算法处理流量与水位的耦合关系。

图3.3-3　一维模型控制体示意图

将水流运动方程沿控制体积分，对流项采用一阶迎风格式，即可得到水流运动方程的离散形式如下：

其中

(https://www.daowen.com)

式中：φ为通用控制变量；Fw、Fe为界面质量流量；Δx为控制体长度；Δt为计算时间步长；上标0表示变量采用上一时间层次的计算结果。

在求解过程中，为增强计算格式的稳定性，采用了欠松弛技术，将速度欠松弛因子α0代入式（3.3-3）即可得到动量方程最终离散形式：

2.拟订方案实施前后淮河干流沿程水位变化分析

在1991年、2003年洪水条件下，拟订方案实施以后，大于3000m3/s以上流量时，浮山水位降低值分别为0.16～0.40m、0.14～0.36m，吴家渡水位降低值分别为0.02～0.26m、0.03～0.25m。

3.拟订方案实施前后洪峰传播时间变化

图3.3-4、图3.3-5给出了1991年和2003年洪水条件下盱眙断面的流量过程线。

图3.3-4　一头两尾方案实施前后盱眙断面流量过程线（1991年）

图3.3-5　一头两尾方案实施前后盱眙断面流量过程线（2003年）

计算结果：①拟订方案实施以后盱眙的流量过程同方案实施前相比稍有变化，但变化值较小；②洪峰从吴家渡传播到盱眙的时间减少：在1991年洪水条件下，洪峰从吴家渡到达盱眙的时间提前约7小时；在2003年洪水条件下，洪峰从吴家渡到达盱眙的时间提前约8小时。

4.拟订方案实施前后“关门淹”历时变化

经分析，当吴家渡水位超过16.5m、浮山水位超过14.5m，相应淮河干流流量约为3000m3/s时，面上涝水很难排出，极易形成“关门淹”。

图3.3-6～图3.3-9分别给出了1991年和2003年洪水条件下，拟订方案实施前后浮山和吴家渡水位过程线。从浮山和吴家渡水位过程线中可以看出，拟订方案实施前后浮山和吴家渡“关门淹”历时基本没有变化。

图3.3-6　一头两尾方案实施前后浮山水位过程线（1991年）

图3.3-7　一头两尾方案实施前后浮山水位过程线（2003年）

图3.3-8　一头两尾方案实施前后吴家渡水位过程线（1991年）

图3.3-9　一头两尾方案实施前后吴家渡水位过程线（2003年）