3EWATER水工建筑之闸门、坝的模拟

三易思创

近日，受梅雨带影响，不少南方地区迎来入梅以后的新一轮强降雨，河库水位快速上涨。针对日渐趋紧的防汛形势，管理部门需要及时采取科学有效措施，全力以赴做好梅雨防汛工作。

梅雨防汛的主要方法之一是发挥工程防洪减灾功能。如果城市中的水位超过警戒水位，可以打开闸门向下游进行泄洪，使得城市区域的水位降低。

       在3EWATER中，可以通过水工建筑物3D Gate来模拟闸门的作用和功能。3D Gate是一种垂直方向的薄坝，它的厚度忽略不计，在计算中，3D gate所在的位置的水平流速被设为0，并且该位置没有盐度和沉积物的交换。在门周围没有动量交换，同时水流产生的摩擦力忽略不计。可以用来模拟流体水平流动时遇到的障碍，例如水闸等。

       以德清县的德清大闸为例，来模拟闸门的阻力作用。大闸所在的位置如下图所示：

图1德清大闸位置

       在3EWATER中选择的研究区域如下：

图2模型研究区域和网格

建立三维模型，在垂直方向上分为四层，每层为均匀的25%，如下：

图3设置三维模拟层数

结合实际情况设置地形和边界条件，在闸门所在位置新建水工建筑物，选择对象类型为3D Gate，如下图所示：

图4设置水工建筑物

将3D Gate的垂直位置设置在第一层到第二层，进行计算。

计算结束后，画出在3D Gate之前和之后监测点处水位的对比曲线：

图5监测点处水位对比

可以看到，由于3D Gate的阻碍作用，在它的上游水位升高，下游水位降低，可以较好地符合实际情况

       查看3D Gate所在位置处的流场，流场模拟如下：

表格1每层的流场模拟示意图

可以直观地看到，在3D Gate附近，表层流速为0，底层流速增大。展示了3D Gate对水流的阻碍作用。