2.2 王家坝至鲁台子河段一维、二维耦合水动力数学模型
2.2.1 模型范围及资料选择
2.2.1.1 模型范围的选定
淮河干流王家坝至鲁台子段河道全长约161km，区间集水面积5.8万km2。该段主要支流有史河、淠河、洪河分洪道、谷河、润河和沙颍河等。沿程分布有南润段、邱家湖和姜唐湖等3处行洪区(其中南润段和邱家湖行洪区规划调整为蓄洪区)和濛洼、城西湖和城东湖等3处蓄洪区。此外，两岸河滩地上还分布有郎河湾圩、汲河圩等多个生产圩，洪水时漫溢与行洪区一起辅助行洪，是淮河干流行洪通道的一部分。研究区域概况如图2.2-1所示。
针对研究范围内河道特点，对淮河干流王家坝至鲁台子段、濛河分洪道、沙颍河阜阳闸至沫河口段采用一维方法模拟;对分布在河道两侧3处行洪区(南润段、邱家湖、姜唐湖)及3处蓄洪区(濛洼、城西湖、城东湖)采用二维方法模拟。
2.2.1.2 基础资料
(1)水文资料:选择2003年、2005年、2007年和2008年共4年的水文资料对模型进行率定与验证。其中，2005年和2008年属中小洪水年，沿程各行蓄洪区均未启用，但洪水均已上滩，可用来进行平槽和漫滩洪水级的验证;2003年和2007年属大洪水年，南润段、邱家湖、姜唐湖等行洪区参与行洪，可用来进行大洪水级的验证。上述年份已收集到的水文资料见表2.2-1。
图2.2-1 淮河干流王家坝至鲁台子段河势图
表2.2-1 王家坝至鲁台子河段水文资料表
注 ●表示有水位、流量资料;○表示有水位资料。
(2)地形资料:本次研究主要收集了1992—2010年间模型范围内所测淮河干流、行蓄洪区及支流的地形资料，见表2.2-2。
(3)工程资料:1991—2015年，王家坝至鲁台子段河道已实施的影响河道泄流能力的整治工程共计9项，见表2.2-3。
表2.2-2 王家坝至鲁台子河段地形资料表
表2.2-3 王家坝至鲁台子河段工程资料
各年份验证计算所选用的淮河干流王家坝至鲁台子段地形资料组合见表2.2-4;各年份验证计算所选用的行蓄洪区、濛河分洪道、沙颍河的地形资料依次为地形6、地形7和地形8。上述地形与水文资料基本同步，结合该段工程整治资料，可作为模型验证计算的地形条件。
表2.2-4 淮河干流王家坝至鲁台子河段验证地形资料组合
(4)行洪区调度资料:2003年、2007年本段行洪区实际开启数量、顺序、时机、口门的位置、宽度、底坎高程主要参考文献[8，9]及文献[10，11]。
(5)实体模型资料:临淮岗洪水控制工程浅孔闸、深孔闸过闸落差及分流比验证参考文献[12，13]，姜唐湖退洪闸过闸落差参考文献[14]模型试验成果。
2.2.2 模型的定解条件
(1)边界条件:模型拥有7个进口和1个出口。具体边界设置见表2.2-5。
表2.2-5 模型的边界条件
(2)初始条件:对于淮河干流、濛河分洪道和沙颍河等一维模型，以计算起始时前三天进出口边界条件的平均值计算出模型各断面的初始水位;对于行洪区二维模型，给定各网格点初始水位低于区域内河床的最低点，即作为干河床启动。
2.2.3 模型参数和特殊问题的处理
2.2.3.1 计算时间步长和空间步长
(1)空间步长:一维模型根据断面资料采用不等间距的节点布置，淮河干流平均计算步长约为500m，沙颍河、濛河分洪道等支流平均计算步长为800～1000m;二维模型采用非结构网格剖分计算区域，网格空间步长取200～400m，地形复杂处及建筑物附近适当加密。
(2)时间步长:MikeFlood标准连接和侧向连接均采用显格式进行一维、二维模型的耦合计算，时间步长受柯朗条件的限制，为满足稳定性和精度要求，本次计算Δt=3s。
2.2.3.2 计算时段的选取
选取2003年、2005年、2007年和2008年洪水从起涨至峰顶到回落的整个过程作为计算时段，具体见表2.2-6。
表2.2-6 模型的计算时段
2.2.3.3 糙率的取值
本段一维、二维模型中糙率的取值以沿程各站实测水文资料为依据，淮河干流河道主槽的糙率为0.025～0.028，滩地的糙率为0.036～0.045;濛河分洪道糙率为0.04;沙颍河河道主槽糙率为0.025～0.035，滩地的糙率为0.038～0.045;行洪区及圩区糙率为0.05。各段糙率取值详见表2.2-7。
表2.2-7 王家坝至鲁台子河段糙率取值
2.2.3.4 涡黏系数的取值
二维模型控制方程中的涡黏系数由紊流模型确定，涡黏性系数的大小和网格的尺度、水深和摩阻流速有关，在宽阔水域或流速较低的计算中其值主要考虑数值计算的稳定性，黏性系数变化对水流模型并不敏感。
本次计算使用Smagorinsky公式[5-6]，将涡黏系数当做是应变率的函数:
式中:u、v分别为x、y方向的垂线平均流速;l代表特征长度;Cs为计算参数，一般取0.25≤Cs≤1.0，本次计算Cs取0.28。以下各段模型的涡黏系数均由此方法计算。
2.2.3.5 动边界的处理
目前，国内外最为广泛采用的动边界处理方法为干湿网格法和窄缝法。本次计算基于赵棣华[7]的处理方式。将控制体分为湿单元、干单元和半干半湿单元三种。当单元处于干状态，该控制体不参加计算;当控制体为半干半湿状态时，用简化的方法进行计算;当单元为湿控制体时，用黎曼近似解来计算。具体操作如下:
(1)满足下面两个条件单元边界被定义为淹没边界:首先单元的一边水深必须小于hdry，且另一边水深必须大于hflood。再者，水深小于hdry单元的静水深加上另一单元表面高程水位必须大于零。
(2)满足下面两个条件单元会被定义为干单元:首先单元中的水深必须小于干水深hdry，另外该单元的三个边界中没有一个是淹没边界。被定义为干的单元在计算中会被忽略不计。
(3)单元被定义为半干:如果单元水深介于hdry和hwet之间，或是当水深小于hdry但有一个边界都是淹没边界。此时动量通量被设定为0，只有质量通量会被计算。
(4)单元会被定义为湿:如果单元水深大于hwet。此时动量通量和质量通量都会在计算中被考虑。
本次计算各水深阈值的取值分别为:hdry=0.005m，hflood=0.05m，hwet=0.1m。数值计算表明该法能有效处理计算中出现的动边界问题。
2.2.3.6 临淮岗枢纽过流计算
1.临淮岗枢纽概况
临淮岗洪水控制工程位于淮河干流正阳关以上28km处，集水面积4.22万km2，是控制淮河中游洪水的战略性骨干工程。工程主体包括主坝、副坝、上下游引河、12孔深水闸、49孔浅水闸、姜唐湖进洪闸及2座船闸。临淮岗工程始建于1958年，1962年停建时仅完成49孔浅水闸、10孔深水闸、500t级船闸及坝体工程，不能完全发挥整体防洪效益。续建工程于2001年开工建设，2006年建成，完成了49孔浅水闸加固工程、新建12孔深水闸、姜唐湖进洪闸及主副坝工程等[12-13]。临淮岗洪水控制工程枢纽布置如图2.2-2所示。
图2.2-2 临淮岗枢纽工程布置图
2.临淮岗枢纽河网概化
临淮岗枢纽泄水建筑物主要由12孔深水闸、49孔浅水闸和姜唐湖进洪闸组成，各闸设计参数见表2.2-8，临淮岗枢纽河网概化图如图2.2-3所示。
表2.2-8 临淮岗枢纽泄水建筑物参数[13]
3.堰闸流量计算
堰闸过流的状态可分为自由堰流、淹没堰流、自由孔流和淹没孔流4种，不同流态采用不同的计算公式。
图2.2-3 临淮岗枢纽河网概化图
(1)自由堰流:对于自由出流的宽顶堰与实用堰，取堰上游和堰顶处断面，建立能量方程如下:
式中:h1、hs分别为堰上游及堰顶断面处水位;A1、As分别为堰上游及堰顶断面处的面积;Qs为通过堰顶的流量;ξ1为进口局部损失系数。
式中:ξ自由为进口收缩段自由出流系数。
综合式(2.2-2)和式(2.2-3)，自由堰流的流量计算公式如下:
(2)淹没堰流:对于淹没出流的宽顶堰与实用堰，取堰上、下游断面，建立能量方程如下:
式中:h1、h2分别为堰上、下游断面处水位;A1、As、A2分别为堰上游、堰顶、堰下游断面处的面积;Qs为通过堰顶的流量;ξ为局部损失系数，为进口段和出口段局部水头损失系数之和。
式(2.2-6)～式(2.2-8)中:ξ1、ξ2分别为进口段、出口段水头损失系数;ξin、ξout分别为进口收缩和出口扩大系数。
淹没堰流的流量计算公式为
(3)自由孔流:对于自由出流的闸孔，采用水力学公式[1-4]计算流量:
式中:Qs为流量;b为闸门宽度;y1为堰上水头;Cd为自由孔口流量系数，采用式(2.2-10)计算。
式中:w为闸门开度;Cc为收缩系数，与弧形闸门的开度有关。
(4)淹没孔流:对于淹没出流的闸孔，其流量的计算公式[1-4]为
式中:μ为淹没出流系数;y1、y2为堰顶上游、下游的水深。
2.2.3.7 行洪区口门的开启及过流计算
1.行洪区口门的开启
在验证年份的洪水中，除2007年荆山湖行洪区通过进、退洪闸进行行洪、蓄洪外，其他行洪区均为破口行洪。由于破口后口门上下水头差较大，所形成的水流强度也较大，在强水流的冲刷作用下，口门不断地冲刷和坍塌直至达到最终的宽度和底坎高程，在这一过程中行洪区的流量也逐步增大。为模拟行洪区溃口的过程，计算中将破口行洪的行洪区口门的宽度、底坎高程设为时间的函数:
式中:Bt、B最终分别为计算时刻和最终稳定时口门的宽度;Z初始、Zt、Z最终分别为初始状态、计算时刻和最终稳定时口门底坎的高程;t总为口门开启到口门底坎冲刷和横向展宽达到稳定状态的时间，一般根据观测或试验资料反求得到[15-16]。
经过上述处理后，行洪区口门可以逐步冲刷发展，这样既符合口门实际启用的实际情况，又避免了因口门突然打开出现的突变和由此产生的数值振荡现象，使模型计算更加稳定[17-19]。
2.行洪区与干流的衔接及过流计算
行洪区和干流河道之间是通过闸门和口门进行水量的交换，为了反映闸门的启闭与口门的变化对过流量的影响，本次研究将行洪区的闸门和口门作为连接单元，采用Mike-Flood标准连接实现行洪区二维和淮河干流一维之间的耦合计算。
连接单元的过流计算分两种情况:对于行洪区的闸门，主要根据过闸堰流或孔流的计算公式确定;对于行洪区的口门，则根据计算时刻口门的宽度、底坎高程及口门两侧的水位等因素，按照堰流的公式进行计算。
当行洪区的水位在短时间内出现较大变化时，可能会使连接单元流量的计算发生振荡，为避免行洪区水位波动对过流量计算产生影响，需要对二维模型与一维模型之间水位的传递进行延迟处理[1-4]，即适当减缩本时间层与上一层次水位计算结果的差值，以利于非线性迭代过程的收敛，具体的计算公式如下:
式中:分别为n-1及n时刻一维模型的水位;为n时刻二维模型的水位;a为延迟系数，本次计算取0.2。
数值计算表明，引入延迟系数后可有效地避免由于行洪区水位波动导致的计算振荡甚至失耦等问题。
2.2.3.8 重点圩区过流计算
沿淮的重点圩区与干流河道之间主要通过漫堤的方式进行水量交换，为反映这种特点，本次研究将圩区堤防作为溢流构筑物，采用MikeFlood侧向连接实现重点圩区二维和淮河干流一维之间的耦合计算。
溢流构筑物的过流主要根据堤防过水宽度、堤顶高程及堤两侧的水位等因素，将其概化为宽顶堰，按照Villemonte公式[1-4]计算:
式中:Q为流量;C为堰流系数;b为宽度;k为堰流指数;Hus为堰上游水位;Hds为堰下游水位;Hw为堰顶高程。
当圩区两侧的水位相差较小时，可能会使溢流构筑物中的水流方向不断地发生改变，为避免这种情况对模型稳定性的影响，需要设置一个水位差阈值Dt。当Hus-Hw<Dt时，对流量计算值Q进行平滑处理，当Hus-Hw≥Dt时，对流量计算值Q不进行平滑处理。本次计算Dt取0.1m。
2.2.4 模型率定与验证
在对实测资料进行分析的基础上，利用中等洪水2005年、2008年及大洪水2003年、2007年的洪水过程对模型的参数进行率定和验证，以检验模型的适用性、稳定性及计算的精度。
2.2.4.1 2005年洪水过程复演
1.2005年实测洪水过程
2005年7月9日至9月16日期间，润河集站总洪量为145.91亿m3，其中淮河干流王家坝总(淮河王家坝、官沙湖分洪道钐岗、洪河分洪道地理城、濛洼蓄洪区王家坝闸之和，下同)来水量为121.86亿m3，占83.5%;史河蒋家集站来水量16.19亿m3，占11.1%;未控区间来水量为7.86亿m3，占5.4%。
鲁台子站总洪量为210.18亿m3，其中淮河干流润河集站总来水量为145.91亿m3，占69.4%;淠河横排头来水量14.58亿m3，占7.4%;沙颍河阜阳闸来水量32.44亿m3，占15.4%;未控区间来水量为16.35亿m3，占7.8%。详见表2.2-9和表2.2-10。
淮河干流王家坝、润河集和鲁台子站都有两次洪水过程，最大流量分别为3530m3/s、5560m3/s、6680m3/s，最高水位分别为29.03m、26.60m、25.37m;北部支流沙颍河阜阳闸最大流量为1777m3/s，闸下最高水位27.97m;南部支流史河和淠河在9月3日至9月5日有一次较大的洪水过程，蒋家集和横排头坝下最大流量分别为2830m3/s和5540m3/s。各站实测水位—流量过程如图2.2-4～图2.2-9所示。
表2.2-9 2005年润河集站洪量的来水组成
表2.2-10 2005年鲁台子站洪量的来水组成
图2.2-4 2005年王家坝站7月8日至9月16日实测水位—流量过程
图2.2-5 2005年润河集站7月8日至9月16日实测水位—流量过程
图2.2-6 2005年鲁台子站7月8日至9月16日实测水位—流量过程
图2.2-7 2005年蒋家集站7月8日至9月16日实测水位—流量过程
图2.2-8 2005年阜阳闸站7月8日至9月16日实测水位—流量过程
2.复演验证成果
2005年本河段沿程王家坝、润河集、临淮岗闸上、临淮岗闸下、正阳关等站计算水位过程线与实测水位过程线比较如图2.2-10～图2.2-14所示;润河集和鲁台子站计算流量过程线与实测流量过程线比较如图2.2-15、图2.2-16所示。
图2.2-9 2005年横排头站7月8日至9月16日实测流量过程
图2.2-10 2005年王家坝站水位计算值与实测值对比
图2.2-11 2005年润河集站水位计算值与实测值对比
图2.2-12 2005年临淮岗闸上水位计算值与实测值对比
图2.2-13 2005年临淮岗闸下水位计算值与实测值对比
图2.2-14 2005年正阳关站水位计算值与实测值对比
图2.2-15 2005年润河集站流量计算值与实测值对比
图2.2-16 2005年鲁台子站流量计算值与实测值对比
从图2.2-10～图2.2-14中可以看出，各测站计算水位过程与实测水位过程一致性良好，峰值水位计算值与实测值之间的差值均在5.00～10.00cm。王家坝站在低水位时，计算与实测差值较大是因为王家坝至三河尖段河道采用1999年和1992年的组合地形，人工采沙等原因导致该地形与2005年洪水地形有一定差异，对低洪水位计算影响大;从图2.2-15、图2.2-16中可以看出，润河集和鲁台子站峰值流量计算值与实测值相差均在5%以内。模型较好的重现了2005年洪水演进的过程。
2.2.4.2 2008年洪水过程复演
1.2008年实测洪水过程
2008年是中小洪水年份，在7月24日至8月28日期间，润河集总洪量为54.66亿m3，其中淮河干流王家坝总来水量为48.03亿m3，占87.9%;史河蒋家集来水量4.58亿m3，占8.4%;未控区间来水量为2.05亿8m3，占3.8%。
鲁台子总洪量为74.35亿m3，其中淮河干流润河集总来水量为54.66亿m3，占73.5%;淠河横排头来水量5.32亿m3，占7.2%;沙颍河阜阳闸来水量10.23亿m3，占13.8%;未控区间来水量为4.73亿m3，占5.6%。详见表2.2-11和表2.2-12。
表2.2-11 2008年润河集站洪量的来水组成
表2.2-12 2008年鲁台子站洪量的来水组成
淮河干流王家坝、润河集和鲁台子站都有两次洪水过程，最大流量分别为2900m3/s、3717m3/s、3740m3/s，最高水位分别为28.37m、24.53m、21.71m;北部支流沙颍河阜阳闸最大流量为1433m3/s，闸下最高水位26.5m;南部支流史河和淠河流量较小，蒋家集和横排头坝下最大流量分别为920m3/s和1140m3/s。各站实测水位—流量过程如图2.2-17～图2.2-22所示。
2.复演验证成果
图2.2-17 2008年王家坝站7月24日至8月28日实测水位—流量过程
图2.2-18 2008年润河集站7月24日至8月28日实测水位—流量过程
图2.2-19 2008年鲁台子站7月24日至8月28日实测水位—流量过程
图2.2-20 2008年阜阳闸站7月24日至8月28日实测水位—流量过程
图2.2-21 2008年蒋家集站7月24日至8月28日实测水位—流量过程
图2.2-22 2008年横排头站7月24日至8月28日实测流量过程
图2.2-23 2008年王家坝站水位计算值与实测值对比
图2.2-24 2008年润河集站水位计算值与实测值对比
图2.2-25 2008年临淮岗闸上水位计算值与实测值对比
图2.2-26 2008年临淮岗闸下水位计算值与实测值对比
2008年本河段沿程主要测站计算水位过程线与实测水位过程线比较如图2.2-23～图2.2-27所示，鲁台子站计算流量过程线与实测流量过程线比较如图2.2-28所示。从图2.2-23～图2.2-27中可以看出，各测站计算水位过程与实测水位过程一致性良好，峰值水位计算值与实测值之间的差值均在5.00～10.00cm，王家坝站在低水位时，计算与实测差值较大，原因同2005年洪水计算;从图2.2-28中可以看出，鲁台子站峰值流量计算值与实测值相差均在5%以内。模型较好的重现了2008年洪水演进的过程。
图2.2-27 2008年正阳关站水位计算值与实测值对比
图2.2-28 2008年鲁台子站流量计算值与实测值对比
2.2.4.3 2003年洪水过程复演
1.2003年实测洪水过程
2003年6月28日至8月30日期间，润河集总洪量为145.98亿m3，其中淮河干流王家坝总来水量为98.9亿m3，占67.7%;史河蒋家集来水23.26亿m3，占15.9%;未控区间来水量为23.82亿m3，占16.3%。
鲁台子总洪量为223.44亿m3，其中淮河干流润河集总来水量为145.98亿m3，占65.3%;淠河横排头来水量17.03亿m3，占7.6%;沙颍河阜阳闸来水量30.82亿m3，占13.8%;未控区间来水量为29.61亿m3，占13.3%。详见表2.2-13和表2.2-14。
表2.2-13 2003年润河集站洪量的来水组成
表2.2-14 2003年鲁台子站洪量的来水组成
淮河干流王家坝至鲁台子段出现三次较大的洪水过程，如图2.2-29～图2.2-35所示。
(1)第一次洪水过程，持续时间为6月21日至7月7日[8]。
王家坝站从6月29日23时起涨，30日17时超过警戒水位。在上游支流白鹭河、洪汝河同时来水的情况下，7月2日14时水位达28.95m(超保证水位0.06m)，相应王家坝总流量为6390m3/s。3日1时王家坝水位达29.28m，濛洼蓄洪区启用，4时王家坝站出现2003年最高水位29.31m，相应王家坝总流量为7610m3/s，5日6时，王家坝闸关闭停止分洪。
润河集站从6月27日8时起涨，7月1日17时水位达24.15m，相应流量3130m3/s，3日23时水位26.96m(超保证水位0.01m)，相应流量6920m3/s。6月2日出现洪峰水位27.16m，相应流量7170m3/s。6日23时水位落至保证水位以下。
正阳关6月21日8时起涨水位为17.97m，鲁台子相应为315m3/s。在上游润河集及支流颍河、淠河来水的共同影响下，7月2日22时正阳关水位涨至24.01m(超警戒水位0.12m)，鲁台子相应流量5380m3/s。在2日20时36分沙颍河启用茨淮新河分洪，4—5日洛河洼、上下六坊堤、石姚段行洪区先后启用，4日18时正阳关水位涨至26.06m后，涨幅减缓并出现小的起伏。6日4时，正阳关水位达到保证水位26.39m，6日15时出现洪峰水位26.44m，超过保证水位0.05m，受唐垛湖分洪影响，正阳关水位迅速下降，6日17时降至保证水位以下，7日2时降至25.31m。
鲁台子站7月5日14时出现年洪峰流量7890m3/s，7月6日15时水位升至26.17m。
(2)第二次洪水过程，持续时间为7月8—15日[8]。
王家坝站7月8日20时水位27.43m起涨，11日2时，王家坝水位达到28.76m，濛洼蓄洪区再度启用，最大分洪流1370m3/s，王家坝总流量4870m3/s。
润河集站7月8日20时水位从26.33起涨，11日2时水位达27.09m。在王家坝闸第二次开启分洪，邱家湖行洪区破口行洪、城东湖蓄洪区开闸分洪共同影响下，11日17时出现当年最高水位27.51m，相应流量6940m3/s，之后水位开始回落。
正阳关水位7月9日18时从25.78m开始起涨，11日8时达到26.42m，超过保证水位0.02m，鲁台子相应流量为7120m3/s。在邱家湖行洪区和城东湖蓄洪区分洪的`影响下，正阳关站11日18时水位涨至26.67m后回落，鲁台子流量7620m3/s。正阳关12日18时出现当年最高水位26.70m。14日14时落至保证水位以下。
鲁台子站11日18时出现洪峰流量7620m3/s，12日18时出现当年最高水位26.38m。淮南水位站本次洪水过程中7月13日20时出现洪峰水位24.08m。
(3)第三次洪水过程，持续时间为7月19—25日[8]。
王家坝站7月21日3时起涨，24日4时洪峰水位28.53m，洪峰流量5429m3/s。
润河集站7月24日20时出现洪峰水位26.51m，洪峰流量5810m3/s。
正阳关站7月21日8时起涨水位为24.89m，25日10时出现洪峰水位25.67m;鲁台子站24日20时出现洪峰流量6060m3/s，25日8时出现洪峰水位25.38m。
图2.2-29 2003年王家坝站6月28日至8月30日实测水位—流量过程
图2.2-30 2003年润河集站6月28日至8月30日实测水位—流量过程
图2.2-31 2003年鲁台子站6月28日至8月30日实测水位—流量过程
本段河道主要支流河道水位—流量过程，如图2.2-32～图2.2-34所示。
1)沙颍河:第一次洪水持续时间为6月19日至7月13日，阜阳闸7月3日21时全开泄洪，7月3日最大泄量为2480m3/s，为2003年最大流量，阜阳闸下7月6日17时出现最高水位29.31m，11日7时关闭。第二次洪水持续时间为7月19—25日，阜阳闸7月20日17时开闸泄洪，22日9时，下泄流量为2170m3/s，阜阳闸下22日18时出现洪峰水位28.77m。
图2.2-32 2003年阜阳闸6月28日至8月30日实测水位—流量过程
图2.2-33 2003年蒋家集6月28日至8月30日实测水位—流量过程
2)史灌河:蒋家集站出现两次较大洪水过程。第一次洪峰过程，6月29日20时蒋家集水位从28.5m起涨，7月2日4时出现洪峰水位32.13m，相应流量2550m3/s。第二次洪峰过程，7月8日10时蒋家集水位从28.13m再次起涨，11日4时出现最高水位32.28m，相应洪峰流量3880m3/s。
3)淠河:横排头站出现一次较大的洪水过程，横排头坝下最高水位50.39m，相应流量3250m3/s。
图2.2-34 2003年横排头6月28日至8月30日实测水位—流量过程
2.复演验证成果
2003年本河段主要测站计算水位过程线与实测水位过程线如图2.2-35～图2.2-41所示;鲁台子站计算流量过程线与实测流量过程线比较如图2.2-38所示。
图2.2-35 2003年王家坝水位计算值与实测值对比
从图2.2-35～图2.2-37中可以看出，淮河干流测站计算水位过程与实测水位过程一致性良好，峰值水位计算值与实测值之间的差值均在1～10cm，王家坝站在低水位时，计算与实测差值较大，是因为王家坝至三河尖段河道采用1999年和1992年的组合地形，人工采砂等原因导致该地形与2003年洪水地形有一定差异，对低洪水位计算影响较大;由图2.2-38可以看出，鲁台子站峰值流量计算值与实测值相差在5%以内。模型较好地重现了2003年洪水演进的过程。
图2.2-36 2003年润河集水位计算值与实测值对比
图2.2-37 2003年正阳关水位计算值与实测值对比
2.2.4.4 2007年洪水过程复演
1.2007年实测洪水过程
2007年淮河流域干支流洪水并发，淮河上游和淮北来水大，淮南来水少，其中淠河最大流量471m3/s，洪量仅占鲁台子站的0.92%[9]。
在6月29日至8月29日期间，润河集总洪量为137.85亿m3，其中淮河干流王家坝总来水量为116.25亿m3，占84.3%;史河蒋家集来水10.78亿m3，占7.8%;未控区间来水量为10.82亿m3，占7.8%。
图2.2-38 2003年鲁台子流量计算值与实测值对比
鲁台子总洪量为198亿m3，其中淮河干流润河集总来水量为137.85亿m3，占69.6%;淠河横排头来水量1.82亿m3，0.92%;沙颍河阜阳闸来水量40.54亿m3，占20.5%;未控区间来水量为17.79亿m3，占9.0%。详见表2.2-15和表2.2-16。
表2.2-15 2007年润河集站洪量的来水组成
表2.2-16 2007年鲁台子站洪量的来水组成
淮河干流王家坝至鲁台子段各站水位—流量过程，如图2.2-39～图2.2-41所示。
图2.2-39 2007年王家坝站6月29日至8月29日实测水位—流量过程
图2.2-40 2007年润河集站6月29日至8月29日实测水位—流量过程
图2.2-41 2007年鲁台子站6月29日至8月29日实测水位—流量过程
王家坝站7月出现4次较大的洪峰，6月30日8时王家坝水位从20.41m(相应流量252m3/s)起涨，7月3日20时水位达27.4m，超警戒水位0.01m。7月6日8时出现第一次洪峰，水位28.29m，相应王家坝总流量4210m3/s。10日10时水位达到保证水位29.20m，12时水位涨至29.37m，相应总流量为5860m3/s，濛洼蓄洪区王家坝闸开闸蓄洪，16时出现2007年最大洪峰，总流量为8020m3/s，11日3时出现最高水位29.48m，之后水位开始回落。15日0时水位从27.94m(相应总流量2650m3/s)起涨，17日9时出现第三次洪峰，水位为28.84m，相应洪峰总流量为5130m3/s。27日0时出现第四次洪峰，水位27.93m，相应总流量为3290m3/s。8月初至9月初出现4次小洪水过程，洪峰流量均在1000m3/s左右。
润河集站7月出现3次较大洪峰，6月28日18时水位从18.49m(相应流量310m3/s)起涨，7月5日20时水位达警戒水位24.15m。11日12时，水位27.64m，上游南润段行洪区破堤行洪，下游姜唐湖和邱家湖也分别于15时和16时行洪。11日15时出现2007年最大洪峰，水位27.67m，相应洪峰流量为7520m3/s，之后水位开始回落。18日14时出现第二次洪峰，水位26.81m，相应流量5460m3/s。27日5时，出现第三次洪峰，水位26.04m，相应流量4180m3/s。
正阳关站2007年出现两次洪峰。6月28日20时正阳关起涨水位为17.76m，相应鲁台子流量为595m3/s，7月9日5时正阳关水位涨至23.90m(超警戒水位0.01m)，鲁台子流量相应为4790m3/s。11日15时正阳关出现2007年最大洪峰，水位26.29m(超保证水位0.1m)，相应鲁台子流量为7970m3/s，15日15时姜唐湖行洪区开闸进洪，16时邱家湖行洪区破堤行洪，正阳关水位有所回落。16日正阳关水位从25.37m再次起涨，18时23分出现第二次洪峰，水位25.94m，相应鲁台子流量为6830m3/s。随后正阳关水位缓慢回落，8月下旬末才退尽。
本段河道主要支流当年水位—流量过程，如图2.2-42～图2.2-44所示。
图2.2-42 2007年阜阳闸站6月29日至8月29日实测水位—流量过程
(1)沙颍河:第一次洪水持续时间为6月29日至7月15日，阜阳闸7月11日2时出现洪峰流量为1430m3/s，23时出现洪峰水位为27.27m;第二次洪水持续时间为7月16—20日，阜阳闸7月17日14时出现洪峰流量为1890m3/s，23时出现洪峰水位为29.35m(超警戒水位0.91m);第三次洪水持续时间为7月20—25日，阜阳闸7月23日2时出现洪峰流量为2120m3/s，14时出现洪峰水位为30.11m(超警戒水位1.63m)。
(2)史灌河:7月10日9时出现2007年最大洪峰，蒋家集站水位32.87m，超警戒水位0.86m，相应洪峰流量3110m3/s，12日以后洪峰流量均在500m3/s以下。
(3)淠河:横排头站2007年没有发生洪水，最大流量471m3/s。
图2.2-43 2007年蒋家集站6月29日至8月29日实测水位—流量过程
图2.2-44 2007年横排头站6月29日至8月29日实测流量过程
2.复演验证成果
2007年本河段主要测站计算水位过程线与实测水位过程线比较如图2.2-45～图2.2-49所示。鲁台子站计算流量过程线与实测流量过程线比较如图2.2-50所示。
图2.2-45 2007年王家坝站水位计算值与实测值对比
图2.2-46 2007年润河集站水位计算值与实测值对比
图2.2-47 2007年临淮岗闸上水位计算值与实测值对比
图2.2-48 2007年临淮岗闸下水位计算值与实测值对比
图2.2-49 2008年正阳关站水位计算值与实测值对比
图2.2-50 2007年鲁台子站流量计算值与实测值对比
从图2.2-45～图2.2-49中可以看出，各测站计算水位过程与实测水位过程一致性良好，峰值水位计算值与实测值之间的差值均在1.00～8.00cm，王家坝站在低水位时，计算与实测差值较大，原因同2003年洪水计算;图2.2-50中，鲁台子站峰值流量计算值与实测值相差均在5%以内。模型较好的重现了2007年洪水演进的过程。
2.2.5 临淮岗洪水控制工程泄水建筑物泄流能力计算验证
采用临淮岗洪水控制工程枢纽深孔闸和浅孔闸水工模型试验成果[12]，对枢纽数学模型的概化方式及各堰闸流量系数的取值进行进一步验证。具体的边界条件和两种模拟方法成果比较见表2.2-17。
表2.2-17 临淮岗洪水控制工程数学模型与水工模型结果对比表
对比三个流量级的模拟成果可以看出，深孔闸水工模型(物模)与数学模型(数模)过闸落差的差值均在0.01m以内，浅孔闸水工模型与数学模型过闸落差的差值0.02m，各闸过闸流量差别一般在3%以内。两种模拟方法得出的成果基本一致。