支流河口水沙运动的二维数学模型研究

本文建立了一个支流河口水沙运动的二维数学模型.采用贴体正交曲线坐标克服了干支流汇合处河道边界形状复杂的困难，给出了正交曲线坐标系下二维全沙模型的基本方程及数值计算方法.以长江上游的嘉陵江河口为例，分析了支流河口河段水沙特性及浅滩成因，模拟了汇合口河段流场及泥沙冲淤分布，计算值与实例值吻合良好.为支流河口浅滩演变及整治研究提供了一种新的模拟方法.     

支流河口水沙运动的二维数学模型研究——以长江上游的嘉陵江河口为例

本文建立了一个支流河口水沙运动的二维数学模型．采用贴体正交曲线坐标克服了干支流汇合处河道边界形状复杂的困难，给出了正交曲线坐标系下二维全沙模型的基本方程及数值计算方法．以长江上游的嘉陵江河口为例，分析了支流河口河段水沙特性及浅滩成因，模拟了汇合口河段流场及泥沙冲淤分布，计算值与实例值吻合良好．为支流河口浅滩演变及整治研究提供了一种新的模拟方法．     

平面二维河床变形的数值模拟

为了研究河道平面二维的河床变形问题，及由此而引起的对防洪、航运等造成的影响，本文给出出非均匀沙的平面二维全沙动床数学模型方程组，并考虑了移质不和饱和输移、非均匀沙推移质输移及床沙级配的调整。在求解水流泥沙运动方程时，采用控制体和只法及动边界技术，对水流速度场、悬移质浓度场及河床变形进行了数值模拟。该模型采用正交曲线网格来克服天然河道边界形状复杂、长度尺度相差悬殊以及由于水位波动引起计算边变化等等困     

河道二维水沙数学模型及流场动态显示初探

作者简述了正交贴体坐标系下河道二维水沙数学模型的基本方程、边界条件、动边界技术及数值计算方法，应用北江下游水流及河床变形资料对模型进行了验证；采用Visual Basic5．0进行了流场动态显示的初步探讨。此外，讨论了设计依据及存在的问题。     

广佛过江隧道河段极限冲刷数值模拟

针对广佛过江隧道河段水流泥沙运动及河床冲淤变化,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了二维动床数学模型。以隧址附近河道典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型进行了验证。在此基础上开展了过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及实测资料河床演变的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

航道整治工程泥沙数学模型的构造及计算方法

建立了正交曲线坐标系下二维紊流全沙数学模型，水流模型采用紊动动能和紊动耗散率闭合雷诺方程，把悬移质输沙概化为单纯淤积、单纯冲刷和淤粗冲细三种情况，依据悬沙与床沙交换机理建立了挟沙能力和非均匀沙分组挟沙能力的表达式．在水流输运及分组含沙量输运方程的离散过程中，采用守衡性较好的控制体积法和SIMPLEC计算程式，以提高计算稳定性和加快收敛．本模型对复杂条件的河床适应性较强，为平面二维长河段的河床变形计算进一步创造了条件．     

松花江三姓浅滩航道整治的二维数值模拟研究

松花江三姓浅滩上段河床由沙质组成，但抄质覆盖层很薄，中下段底质坚硬由石质组成并有基岩裸露。本文以三姓浅滩航道整治工程为例．应用航道工程泥沙数学模型，由一期整治工程作用下的水面线、流场及河床变形资料率定模型中的糙率、推移质输移方程等，然后进行二期整治工程作用下的水流及河床变形模拟．并与实体模型试验资料进行了比较。     

倒虹吸工程河段洪水与河床变形的数值模拟

本文利用平面二维水沙数学模型，采用水边界全区自动跟踪方法并考虑了河床局部冲刷与河道演变分析成果，对渠河交叉工程河段进行了洪水与河床变形的数值模拟。     

平面二维溃坝水沙输移动床数学模型研究

为数值模拟溃坝洪水作用下泥沙输移及河床变形，建立了无结构三角形网格的平面二维水沙耦合数学模型。水动力学模型采用浑水流动方程，考虑了泥沙输移及床面冲淤变化对动量的影响；泥沙输移采用不平衡泥沙对流扩散方程描述。模型数值计算格式采用有限体积法，单元界面的对流通量采用基于近似黎曼解的Roe格式计算，扩散通量采用中心格式，不平衡泥沙输移方程采用坡度限制的二阶空间精度格式离散。模型经经典算例和小尺度瞬间全溃的动床实验资料检验，水面、床面及流速等计算结果与实验资料或解析解等比较吻合。在上述检验的基础上，分别采用动床及定床模型对浙江省某河道型水库溃坝诱发的水沙运动进行了数值模拟，结果表明动床下的溃坝洪水的传播速度快于定床，动床与定床的水位、流速差异很大，这说明溃坝洪水下水流、泥沙及河床变形发生强烈的相互作用，采用水沙及河床变形耦合的数学模型是必要的。     

重庆创宇化危品码头通航二维水流数值模拟

为了克服计算域边界起伏变化较大的问题,利用贴体正交曲线坐标系建立二维水流数值模型,模拟重庆创宇化危品码头河段通航水流条件,运用苟家沱至五步政河段的水面线、流场的流向及流速分布等实测资料进行验证,计算结果表明,二维水流数学模型的建立和数值计算方法合理,能较好的模拟实际河道的水流特性.     

A NON-UNIFORM SEDIMENT TRANSPORT MODEL WITH THE BOUNDARY-FITTING ORTHOGONAL COORDINATE SYSTEM

1. INTRODUCTIONSome problems have to be considered in the mathematical modeling for river engineering. The riverbed is always in the manner of deposition and erosion. The sediment transport is often in the state of non-equilibrium. General, the compositio…     

干支流汇合口平面二维水沙数学模型研究

天然河流中存在着大量的干支流交汇的河段,一般交汇河段都具有复杂的水流条件和地形条件,对于交汇处复杂边界条件下所引起的水流运动及河床变形研究造成一定的困难。以长江和沱江汇合口为例,针对汇合口河段复杂的地形和河势,建立了贴体正交曲线坐标下的平面二维水沙数学模型,克服了边界复杂及计算域尺寸悬殊所引起的困难,采用欠松弛技术求解...     

荆江关洲河段河道演变分析

关洲汊道位于葛洲坝工程下游长江荆江河段首部。其两汊年内水沙分配随来流少左右易位，临界流量为２００００ｍ＾３／ｓ，即２００００ｍ＾３／ｓ以上，左汊为主汊，２００００ｍ＾３／ｓ以下，右汊为主汊，水沙分配的这种变易性规律，与该河段特定的汊道河槽形态及相应的水力泥沙条件有关。     

长江口全沙数学模型研究

在正交坐标系下，建立了能较好拟合长江口边界的平面二维潮流和全沙数学模型。应用１９９６年洪、枯两季大、中、小潮水文泥沙资料和１９９５年、１９９６年地形及８３１０和８６１５台风暴潮引起的南北槽淤积资料，对长江口的潮位、流速、流向、含沙量特别是南北槽的地形变化和航道回淤进行了验证，结果表明该全沙数学模型较好地复演了长江口流场、含沙量场和地形变化。     

黄河宁夏四排口河段河床冲淤变形的计算

黄河宁夏平罗四排口“Ω”型河道“裁弯取直”工程的实施, 引发了该段河道河床边界条件的剧烈改变。为了掌握工程运行后该段人工开挖引河中水流运动、泥沙运移以及河床迁移演变的发育、演化规律, 项目组多次赴平罗黄 河四排口进行现场考察与实地取样、测量。根据所研究河段初始地形、流场分布情况以及初步预测的河床变形规律布设了一系列淤积测验断面, 随后多次对其展开现场实测, 得到了该段河道的河床演变规律、悬移质泥沙粒径和含沙量的分布情况与岸边丁坝影响下河道主流的演进变化规律。依据实测结果计算、分析了工程运行初期河床的平均冲淤变化程度( 1.6077 m) 和河段整体冲刷量( 356.4908万 m3) , 根据分析结果提出了进一步加固丁坝群后左岸岸坡的建议。     

荆江沙质河床减缓冲刷的节点整治措施研究

受气候变化和上游建库等人类活动影响,荆江河段来沙减少,河床发生显著冲刷,引起枯水位下降和荆江三口分流减少。为缓解河床冲刷带来的不利影响,首先分析确定了荆江沙质河床的可控河段,然后提出了护底带与局部潜坝相结合的节点整治措施。数学模型计算表明,整治工程实施20 a后,荆江沙质河段总冲刷量可减少15%左右,枯水位下降值可减小0.2~0.8 m,而洪水位壅高值在0.1 m内。综合分析认为,整治工程对于减缓河床冲刷与枯水位下降具有一定效果,同时对河势稳定、防洪等影响不大。     

不同条件下矩形沙坑影响的数值模拟对比研究

应用有限体积法建立了河道平面二维水流泥沙数学模型并将模型应用于典型河段的计算,验证了模型的计算精度.设置了不同来水来沙条件和沙坑几何边界条件,将本模型应用于几种工况的理想矩形河道中矩形沙坑影响模拟研究,计算表明采砂对河道的正常演变产生影响,影响结果与离沙坑的距离、沙坑的深度和面积大小以及来水来沙情况等因素有关.初步分析了在采沙规划中可控制采沙影响后果的措施.