在河道一维水动力模拟中桥梁作为河道内阻水建筑物会压缩过水断面、引起上游壅水是防洪评价与设计水面线推算中不可忽视的要素。MIKE11提供了多种桥梁模拟方法其中Bridge Piers(Yarnell)法通过等效宽度参数概化桥墩阻水作用实用性强。本文详解该方法的参数计算与设置流程。一、核心概念桥梁壅水桥墩压缩过水断面导致上游水位抬高的现象壅水高度与影响范围是桥梁防洪评价的核心指标。收缩比桥墩阻水投影面积与天然过水面积之比反映断面被压缩的程度。由壅水公式可知收缩比是影响壅水高度的最敏感参数。Yarnell公式美国工程师Yarnell提出的桥墩壅水经验公式MIKE11中Bridge Piers方法即基于该公式开发通过等效宽度反映桥墩综合阻水效应。过水面积与水面宽度某计算水位下断面的过水面积S和对应水面宽度L是桥墩阻水计算的基础参数。二、操作步骤Step1模型中新建桥梁结构在MIKE11的Network模块中依次选择【Structures】→【Bridges】新建桥梁结构在Method下拉菜单中选择Bridge Piers(Yarnell)切换至Geometry标签页点击Edit进入参数编辑界面。Step2推算无桥过水水面宽度与面积将已建好的一维模型不添加任何建筑物以设计流量做恒定流计算得出预设桥梁位置处断面的计算水位读取该水位对应的水面宽度L及无桥过水面积S₁。Step3收缩比计算将桥墩阻水部分投影至横断面得出各桥墩含承台、桩基等水下结构在计算水位下的投影水下面积S₂、S₃、S₄……。收缩比K为桥墩总投影阻水面积与天然过水面积之比Step4等效桥墩宽度推算Opening将河道断面概化为规则水槽断面采用收缩系数乘以天然水面宽反算等效桥墩宽度即模型中的Opening参数将计算所得的L等效填入Edit Bridge对话框的Opening栏Numberof栏填入桥墩数量确认后即可完成桥墩概化设置运行模型计算。三、关键注意事项1计算水位取设计洪水位收缩比随水位变化应采用桥梁防洪评价对应的设计洪水位如100年一遇计算确保反映最不利工况。2阻水面积须完整桥墩投影面积应计入墩身、承台、桩基等全部水下阻水结构不可仅计墩身否则会低估阻水效应。3多孔桥分别计算后求和多桥墩应逐个计算投影面积再求和确保收缩比准确。4设置后必验证完成设置后对比有桥与无桥模型的水位差核查壅水高度是否在合理范围必要时结合《公路桥位勘测设计规范》公式交叉验证。
