二次流对微弯河段水沙输移影响的数值模拟研究

二次流运动是影响弯道内流速、含沙量分布及河床冲淤变形的重要因素.以往二维数学模型很少考虑二次流运动对水沙输移的影响.本文采用Delft3D模型的二维计算模块,通过在水沙输移方程中添加附加应力项来考虑二次流运动的影响,计算了不同流量级时荆江沙市微弯河段的水沙要素分布,并用实测流速和含沙量资料验证了模型的可靠性.在此基础上,详细分析了二次流运动对流速、含沙量分布的影响,以及上游来流量大小与二次流对水沙输移影响程度的关系.最后对水流运动方程中的二次流附加应力项、水面比降项及阻力项的大小进行了量级分析.这些计算结果表明:二次流对水沙输移的影响程度随着来流量的增加而增大,但在微弯河段其影响程度很小.     

感潮分汊河段二维浅水非恒定潮流数值模拟研究

长江下游河段受径流和潮汐双重作用,潮流动力机制复杂,且下游河道形式多以分汊河段为主,河床边界蜿蜒曲折。以汊道众多的扬中河段为例,建立了感潮河段二维浅水非恒定潮流数学模型。模型计算结果表明,模型精度高,潮位和断面流速分布合理,流量过程与实测值差别不大,能精确复演感潮分汊河段的潮汐水流运动过程。通过枯水大潮期模拟,以汊道分流比变化做为主要分析目标,发现潮流界附近的扬中河段涨潮动力不强,汊道分流比涨潮期趋向于无序状态,而落潮期则持续时间较长,分流比稳定在落急时刻附近。     

一维河网非恒定水沙数学模型研究

在已有研究的基础上,建立了适合复杂区域的河网非恒定流水沙数学模型.建立过程中考虑到计算精度和计算速度的要求,水流求解采用汊点分组方法,同时本模型选用了较符合河网泥沙运动的汊点分沙模式.最后通过长江中下游长河段的水沙运动模拟表明,建立的河网水沙数学模型能够满足实际工程需要.     

二维非恒定流数学模型在防洪影响评价中的应用

本文介绍了二维非恒定流数学模型的控制方程、定解条件、边界条件、模型剖分、模型调试、计算过程,以及二维非恒定流数学模型在郑武铁路防洪影响评价中的应用实例等。     

非结构网格浅水方程隐式解法

基于非结构网格模拟河道复杂边界的研究域,应用算子分裂法剖分浅水方程,采用有限体积法离散,建立隐式格式的通量计算,构造一种模拟二维水流运动的隐式算法。该方法具有计算稳定的特点,并应用于长江南京段分汊河道的流场模拟,计算结果与实测结果吻合良好,验证了算法的可行性和有效性。     

一般曲线坐标系平面二维水沙数学模型研究与应用

对笛卡尔坐标系下控制方程进行坐标变换,采用控制体积法与SIMPLE算法对方程进行离散和求解,建立了一般曲线坐标系平面二维全沙模型。模型控制方程离散时物理量布置采用同位网格,避免了采用交错网格时所需的大量插值计算,提高了计算效率。模型较全面地考虑了非均匀悬移质及推移质运动,具有较好的普遍适用性。通过长江沙市河段1996年至2001年实测水沙资料对模型进行了较系统的验证,计算结果表明模型能够较合理反映天然河道水沙运动及河床变形规律。     

长江中游嘉鱼-燕子窝河段演变机理及发展趋势研究

长江中下游分汊河段众多,且大多分汊河段口门附近存在碍航浅滩,三峡水库蓄水后,水沙条件变异造成下游河段滩槽形态的调整,部分分汊河段浅滩航道条件恶化.本文以嘉鱼—燕子窝河段为例,在总结河床演变特点的基础上,深入分析河床边界与水力输沙条件的相互作用,揭示河床演变的内在机理,在此基础上预测河床演变的趋势,并对已有航道整治工程提出优化建议.     

宁夏沙坡头河段二维水沙运动数值模拟研究

以沙坡头河段水沙运动为研究对象,利用平面二维水沙运动数学模型,采用非结构网格对模拟区域进行网格划分,以有限体积法为工具对水库的水沙运动进行了数值模拟.流速、河底高程模拟值与实测值的比较表明,所建立的平面二维水沙模型能够较为精确模拟沙坡头库区二维水沙运动,所采用的非结构网格有限体积法是适用的.研究结果为进一步研究水库的泥沙淤积规律奠定了基础,对水库的高效运行具有一定的参考价值.     

三峡工程运用后坝下游分汊型河道演变与调整机理研究

2003年三峡水库蓄水运行以来,进入长江中下游的年平均径流量变化不大,但输沙量锐减。分汊河段的演变对水沙条件的变化十分敏感,本文对长江中下游鹅头型、弯曲型、顺直型分汊河段的演变与调整进行了系统分析,分流比及汊道冲淤情况实测资料表明,长江中下游各种分汊河段的演变调整具有较好的一致性,比降较大的汊道趋于发展,与汊道分流比的大小关系不大。对此,分析认为主要是因为来沙大幅度减少后,河道由淤积型转换为冲刷型,水流条件的作用凸显,比降较大的汊道易于多冲或是少淤,随之呈现出发展态势。     

分汊河道水沙运动特性及其对河道演变的影响

以实测资料为依据,从理论上分析得出了稳定分汊河段的水面纵比降大于单一河段;分析了分汊河道进口段的水沙运动及输沙特性以及对汊道演变的影响;基于平衡输沙原理,分析得出了分流分沙变化对分汊河道冲淤影响的关系式,即分汊河道的冲淤演变与上游来沙量、主支汊分流分沙比及其变化等因素有关。