近些年来,为实现南通市区“碧水畅流、河湖健康、生态优美、人水和谐”的综合整治目标,保障经济社会平稳和谐发展,南通市人民政府和相关部门采取了一系列措施,取得了较好的成绩。本文基于南通市老城区现有水工程设施,研究河流水动力条件,优化纳潮畅流调度方案,对河道水系进行系统、科学的规划。本文建立了南通市老城区河网非恒定流数学模型。将蒙特卡罗方法和图论概念应用到河网计算中,建立了随机游动模型,提出了从能量方程出发直接求解河网非恒定流的方法。用该方法解大型河网,避免了解大型矩阵,计算简便、灵活,所需计算机内存少;汊点与河道断面不需要按一定顺序编号,对河网中为保证水量、改善水质所增加的支河、引水口、取水口以及堰闸等工程,都可以方便地进行模拟。利用建立的数学模型,对南通市老城区纳潮畅流工程多个调水运行方案进行了河网水流数值模拟,系统地研究了运行调度的优化问题。对调水运行共进行了24种现状工况方案和12种规划工况方案的计算,每种方案的计算历时为48小时。所有方案的计算都得到了研究区域内各条河道在不同断面位置的水位、流量和流速随时间的变化过程。现状工况下多种运行调度方案的河网水流模拟结果表明,利用现有水工程设施,充分发挥濠河这个中心枢纽的调控作用,通过控制濠河周边的闸涵,可以有针对性地改善濠河周边局部片区的水动力条件。规划工况下多种运行调度方案的河网水流模拟结果表明,从改变河道水动力条件、增强河道自净能力看,贯通河道的效果最明显,涵闸合理调度运用的效果次之,增加泵站流量的效果最差。在通吕运河沿线增加引水流量为8 m3/s的华丰河泵站,与在沿长江增加引水流量为6 m3/s的任港泵站,两者水动力条件改善的整体效果相当,但前者虹桥片水动力条件改善效果更好,后名者濠河片水动力条件改善效果更好。另外,本文还提出了河网水流可视化的新方法。根据河网水流数值模拟结果,利用After Effects软件制作水流动画,可以形象直观地显示河网水流的运动状态,使非专业人员也能了解河网水力特性。