流 ｌ Ｏ ｋ ｍ 至 红 石 咀 渠首 枢纽 ， 继续北流 ３ １ ． ５ ｋ ｎ 有 黎 集 渠 首 ｉ
式中： Ｘ表示沿流 向的坐标 ； ｔ 表示 时间 ； Ｑ表示流量 ； ｚ 表示水位 ； Ａ表示过水断面面积 ； Ｂ表示河 宽 ； ｑ ． 为沿程 单位
河长流量变化 ； ｎ为 糙 率 。
ＡＰ ｐ ＝ Ａｗ ＡＥ Ｅ ＋ ｂ ０ （ ３ ）
于建筑 、 制砂砖等 ） ， 主槽较为明显 ， 且主槽断面较大 ； 叶集孙 家沟 ～固始段河道 ， 铁砂位于黄砂下部 ， 由于当地群众翻采 铁砂 ， 该段河道出现无数小砂堆 ， 主槽不 明显 ， 且无规律 ； 固 始以下段河道 ， 河床 中部有断续砂丘， 河道主槽较为 明显 。 史灌河左堤长江河 口 ～响水河 口段 ，除钓鱼台 ～ 朱 店
河道
堤防为安徽境ห้องสมุดไป่ตู้内堤防 ，标准较高 ，且坡面均进行了块石护
砌； 五里 拐 子 ～黎 畈 段 （ 长约 １ ． ５ ｋ ｍ） 为以岗代堤段 ； 黎畈 ～
１ 河流 概况
史灌河为淮河南岸最大的支流 ，是淮河干流洪水 的主 要来 源之一 。 史河发源于大别 山北麓的安徽省金寨县牛山 ， 灌河发 源于河南省商城县黄柏山，两条河在 固始县蒋集 汇 合后称史灌河 ， 后向北直下于 固始三河尖陈村入淮河 。 史灌河流域东邻淠河水系 ， 西接 白露河水 系 ， 南依大别 山山脉 ， 北抵淮河。流域跨安徽省金寨县 、 霍邱县及河南省
科技论坛 ｌ 《
史 灌 河 河 道 水 流 运 动 特 性 浅 析
阮 国余 （ 中水 淮河 规划设 计研 究有 限公 司
【 摘
刘士和 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ２ ）
蚌埠
２ ３ ３ ０ ０ ０ 武 汉大 学水 利水 电学 院
要】 通过建立非恒定流数 学模 型 ，采用有 限体积 法对水流运动数学模型的控制方程进行 离散 ，用基 于同位 网格 的
史 河 河 道 长 江 河 口 ～叶集 孙 家 沟 段 ， 由 于有 序 采 砂 （ 用
口边 界 一 般 给 定 流 量 过程 ； 出 口边界 一 般 给 定 水 位 过 程 。
２ ． ２ 数值 计 算 方法
以计算河段为控制体 ，采用有限体积法对前述水流运
动数 学 模 型 的控 制 方程 进 行 离 散 ，用 基 于 同位 网格 的 Ｓ Ｉ ＭＰ Ｌ Ｅ算法处理流量 与水位 的耦合关系。 ２ ． ２ ． １ 水流运动方程 将水 流运 动方程沿控制体积分 ， 对 流项 采用一阶迎风 格式 ， 水流运动方 程式 （ ２ ） 的离散形式如下 ：
Ｓ Ｉ ＭＰ Ｌ Ｅ算法处理流量与水位的耦合 关系， 全面系统地对史灌河不 同流量条件下的各水力要素进行计算， 并结合地形资料及实 测水文资料进行验证 ， 分析各种不同水情、 不同工况条件下的洪水运动规律 ， 为史灌河河道治理规划设计提供技术支撑。
【 关键词 】 史灌河 数 学模型
水流运动特性
还有约 ４ ０ ０ ０ ｋ ｍ： 。 史 灌 河 较 大 支流 包 括 ： 长 江河 、 羊行 河 、 急
水流连续方程 ： Ｂ
水 流 运 动 方 程 ： 号 ＋ ２ 弓 一
一 一
一 等 一 － ｚ ＝
流涧河 、 石槽河 、 响水河 、 泉河 。史河干流 出梅山水库后 ， 北
２ ． １ 数 学 模 型
一
维非恒定流运动数学模 型的控制方程如下 ： ＋ ＝ ｑ 一 （ １ ）
属丘陵区 ， 下游为平原。史河上游建有梅山水库 ， 控制流域 面积 １ ９ ７ ０ ｋ ｒ ｎ ；灌河上游建有鲇鱼 山水库 ，控制流 域面积 ９ ２ ４ ｋ ｍ ； 两水库控 制流 域面积 占全流域 的 ４ ２ ％， 库 区以下
固始县 、 商城县 ， 流域面积 ６ ８ ９ ５ ｋ ｍｚ ， 流域上游为山区 ， 中 游
幸福闸段除南 园 ～龙潭 寺（ 长约 １ ． ５ ｋ ｎ） ｉ 段为 以 ３ １ ２国道代 堤段外 ， 其余 段均有堤 防 ； 幸福 闸以下无堤 ， 堤 防折 向东与
泉 河左 堤相 连 接 。
２ 数 学模型 与数 值计算 方 法
一
枢纽 ， 流经 固始县城后 ， 至蒋集 与灌 河相汇 ， 经霍邱县临水 集汇泉河后 ， 在 固始县三河尖入淮河 。 梅山水库 至三河尖 的
河道长度约为 １ ２ ３ ｋ ｍ。
维 非 恒 定 流 边 界 条 件 包 括 进 口边 界 和 出 口边 界 ， 进
史灌河为宽浅式游荡 型河道 ， 河道 宽 ４ ０ ０～１ ２ ０ ０ ｍ。河 床 表层土 以灰黄 、 黄色 的粉细砂为主 ， 结构松散 ， 透水性强 ， 抗 冲能力较低 ， 往往小水过后淤成堆 ， 大水来了冲成潭 。复 杂的地质条件是河道险工形成 和发展的主要原因。
（ 长约 ２ ｋ ｍ） 、 石 槽 河 ～状 元 桥 （ 长约 ２ ｋ ｍ） 、 牛 客 坟 ～杨 庙
其中 ： Ａ ｗ － ｍ ａ ｘ （ Ｆ ， ０ ）
Ａ Ｅ ＝ ｍａ ｘ （ 一 Ｆ ， ０ ）
（ 长约 ｌ ｋ ｍ） 段均为以岗代 堤段外 ， 其余段均有堤 防； 响水 河 口以下 为以岗代堤段无堤防。右堤陈淋大桥 一五里拐子段
Ａ ｐ ＝ Ａ ｖ ｒ ＋ Ａ Ｅ ＋ 鲁＋ ｓ
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ｂ ｏ ＝ （ 警一 ｇ Ａ ） 。 （ ｚ ￣ － ｚ ｗ ） ＋
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（ 等 一 Ａ ）
量的沿程变化来 看 ， 至 固始七 一大桥 ， 在 １ ０年 、 ２ ０年 与 ５ Ｏ 年一遇洪水 条件 下 ， 其 洪峰流量 分别为 ２ ６ ８ ３ ｍ３ ／ ｓ 、 ３ ２ ６ ５ ｍ ３ ， ｓ 和４ １ ６ ９ ｍ３ ／ ｓ ； 至灌河 口 ， 随着灌 河 的汇入 ， 从沿 程变化来 看 洪峰流量达到局部最 大值 ，在 ｌ ０年 、 ２ ０年与 ５ ０年一遇洪 水 条件下 ，其值 分别 为 ３ ２ ９ ７ ｍ３ ／ ｓ 、 ４ １ ３ ４ ｍ３ ／ ｓ 和５ ３ ６ １ ｍ ３ ／ ｓ ； 在