海河水利 ・４９・ ＤＯＩ：１０．３９６９６．ｉｓｓｎ．１００４－７３２８．２０１５．０２．０１９ 海河口泵站对引水河口通航安全影响数值分析 张岳松，吴姗姗，季树凯 （天津水务投资集团有限公司，天津３００２０４） 摘要：建立二维潮流数学模型，分析海河口泵站运用引起引水河与海河交汇区的流场变化。分析表明，该区 域内最大流速达到１．０３ ｍ／ｓ，流场明显变化影响限定在引水河口半径１５０ ｍ范围内，各工况航道横流均小于 ０．１ ｍ／ｓ．船舶航行至该水域时流场变化可能发生漂移、偏离航道。船舶航行至引水河口段时应观察船位变化， 及时调整航向，缓解或消除其不利影响。从通航环境和通航安全角度看，海河口泵站工程是可行的。 关键词：泵站；通航；安全；数值模拟；海河口 中图分类号：ＴＶ８５６；ＴＶ６７５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—７３２８（２０１５）０２—００４９—０２ １问题提出 ２．５６ Ｉｎ，设计低水位为一０．２ １ＴＩ。 ２．２数值模型建立 海河是海河流域大清河系和永定河系洪水的人 海尾间之一，是以行洪为主，兼顾排涝、蓄水供水、航 本模型计算采用ＤＨＩ Ｍｉｋｅ２１二维潮流数学模 型进行。Ｍｉｋｅ２１是业界广为认可的数值模拟系统， 在世界范围内得到广泛应用。模型能够施加潮位边 界条件、流量边界条件，不仅能进行水动力数值模 拟，同时可以考虑对闸门开闭、桥墩阻水等常见水工 运、旅游等综合利用的河道。规划海河沿河至河口 ２０年一遇设计涝水洪峰流量为９１４ １１１ ／ｓ，已超过海 河设计行洪流量８００ ＩＴＩ ／ｓ。为减轻海河的排水压 力、改善河口排水条件、保证海河治涝区内中心城 区、环城四区和滨海新区等重要区域的排水安全，新 建海河口泵站工程是非常必要的。 建筑物作用的模拟。对于泵站排水，模型可以用相 互连通的源项方式（取水、排水）进行模拟，考虑了源 项存在时的质量守恒及取、排水时的动量方程的守 恒，模拟精度高。 模型计算采用包含渤海、二道闸下游海河在内的 海河口泵站利用原有渔航道作为泵站引水河， 设计流量２３０ ＩＴＩ ／ｓ。泵站运行时引水河分流必然引 起主河道流向发生变化，进而造成引水河河口附近 航道横流，使得通航水流条件发生变化，产生通航安 全隐患。笔者通过建立水动力数值模型，分析泵站 建设运行对航道水流及通航安全的影响，为工程建 设及运行管理提供科学依据。 ２水动力数值模拟分析 ２．１水位条件 区域作为计算域。建立数学模型时，采用了渤海海 图，天津港及附近海图，大沽沙航道水深测图，为配合 本项目研究对海河下游、海河防潮闸至临港工业区码 头海区、渔船闸上下游局部实测的地形图。所有被采 用的水深数据统一到平均海平面作为起算基面。 模型计算域三角形网格从１ ０００ ｍ过渡到５ ｍ， 既保证了计算精度又有效减少了网格数量，从而减 少了模拟计算量。 ２－３数值计算成果 为分析比较不同工况下泵站开启对海河水流条 件的影响，将无风天气状况下的工况１、２、３以及６级 ＳＥ向风天气状况下的工况４、５、６下引水河与海河交 汇区局部流场进行比较。组合工况情况见表１，工 况１条件下河道局部流场如图１所示，其他工况河道 局部流场不再赘述。 天津海港水域为不正规半Ｅｌ潮，根据塘沽海洋 站实测资料统计，历年最高高潮位为４．８１ ｉｎ，历年最 低低潮位为一０．０３ ＩＴＩ，历年平均高潮位为２．７４ １ＴＩ，历 年平均低潮位为０．３４ ｍ，历年平均海平面为１．５６ ｉｎ，历 年最大潮差为３．３７ ＩＴＩ，历年平均潮差为２．４０ ｉｎ。 本工程的设计水位为１．０７ １１１，设计高水位为 收稿日期：２０ｌ４—１１—２０ 作者简介：张岳松（１９７０一），男，高级工程师，主要从事水利工程建设 与管理工作。
