Имитационное моделирование речной гидравлики при проектировании инженерной защиты левобережной поймы на примере участка р. Томи у г. Томска

Abstract

На примере участка р. Томи представлен результат имитационного 2D-моделирования речной гидравлики и влияние на него различных параметров расчета. Актуальность. Определяется тем, что полученные в исследовании результаты могут позволить глубже понять возможности и ограничения исследуемой моделирующей системы и дать научно обоснованные рекомендации по настройке модели в части использования различных расчетных алгоритмов и выбору размера расчетной сетки с целью минимизации затрат расчетного времени при сохранении требуемого качества результатов. Цель. В моделирующей системе HEC-RAS 2D используется несколько основных алгоритмов расчета. Цель исследования заключается в том, чтобы на примере участка р. Томи изучить, каким образом выбор определенного алгоритма расчета, а также размера ячеек расчетной сетки может повлиять на получаемый результат при создании моделей в рамках инженерных изысканий. Методы. Исследование построено на проведении серии компьютерных экспериментов, сравнении и интерпретации результатов имитационного моделирования исследуемого участка с использованием каждого из расчетных алгоритмов и двух вариантов размера расчетной сетки (условно, крупного и мелкого) для двух сценариев - фактического (в ситуации текущей застройки) и проектного (с учетом проектируемых противопаводковых дамб). Результаты и выводы. Получены таблицы смоделированных отметок уровней воды и времени, затраченного на вычисления по двум сценариям, смоделированы кривые свободной поверхности воды по каждому сценарию, сформулированы выводы и даны рекомендации по использованию расчетных алгоритмов модели и выбору размера ячеек расчетной сетки для целей инженерных изысканий

Using the example of the Tom River, this article demonstrates the result of 2D simulation modeling of river hydraulics and describes the impact of various calculation parameters on this result. Relevance. The results obtained can enable a deeper understanding of the capabilities and limitations of the modeling system under study and provide scientifically proven recommendations on the use of various calculation algorithms and the selection of the computation mesh size in order to minimize the computation time while maintaining the required quality of results. Aim. In the modeling system under study, several basic calculation algorithms are used. Using the example of the Tom River, the aim of the study is to investigate how the selection of a particular calculation algorithm and the size of the computation mesh cells can affect the result obtained when creating models as part of engineering surveys. Methods. The study is based on computer experiments and comparison and interpretation of the computer simulation modelling results of the investigated section, using each of the calculation algorithms and two sizes of the computation mesh (conditionally, large and small) for two scenarios: actual (in the situation of current development) and designed (taking into account the effect of the projected flood control dams). Results and conclusion. The author has obtained the tables of modeled water level marks, the time spent on calculations under the two scenarios and the modeled water surface profiles under each scenario. The author draws the conclusions and gives the recommendations on the use of model calculation algorithms and selection of the size of the calculation mesh cells for engineering surveys