基于数值仿真的涉河桥墩阻水效应研究

魏炜

涉河工程的建设，占用了河道的过水面积，导致水位壅高及水流流动模式的改变，给河床、河岸的稳定以及行洪带了负面影响。文章以大新县桃城农场中桥为例，采用数值仿真的方法模拟桥墩的阻水效应，分析了工程建设前后壅水和流速的变化，为评估涉河桥墩阻水效应提供参考。

数值仿真;阻水效应;桥梁;桥墩

U442.3+9A170604

0 引言

随着我国“交通强国”战略的实施，新一轮基础设施的建设热潮正在掀起，涉河工程的建设也越来越多[1]。涉河工程的建设，势必会占用河道的过水面积，产生阻水效应，导致河道范围内水流的流动模式改变、水位壅高等现象产生，进而影响河床、河岸的稳定[2]。目前对于河道阻水及流态分析大都采用经验公式或者一维水力学模型来计算分析[3]，但这些方法往往会由于河道类型不同而产生不同的结果。因此，本次研究探索采用仿真模拟的方法来计算涉河桥墩的阻水效应影响，对桥墩阻水效应的定性和定量分析具有十分重要的现实意义。

1 计算原理及方法

本次数值仿真计算的原理如下：（1）通过整合水平动量方程和连续方程得到浅水方程，据此在河道深度上集成不可压缩的雷诺Naviertokes方程;（2）通过采用单中心的有限体积法离散原始方程的空间，并将空间域由连续离散细分成非重叠的三角形非结构化网格单元[4];（3）对流通量的计算采用Riemann金斯求解，可方便处理非连续的解决方案，时间积分采用显式积分方法，详细计算原理参考文献[5]。……