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.     

荆江重点浅滩整治的二维动床数学模型研究

本文针对荆江河道边界形状复杂、长宽相差悬殊及水沙具有明显的二维特征．建立了贴体正交曲线坐标系下河道二维动床数学模型。给出了正交曲线坐标系下二维动床数学模型的控制方程、控制方程的离散及数值解法、边界条件及动边界技术。细致地模拟了荆江卵石夹沙河床及沙质河床浅滩河段的水面线、流速场、含抄量浓度场及河床变形。计算的水位、流速分布及河床变形与实测资料吻合良好。在分析河床演变规律及浅滩成因的基础上．进行了不同组次来水来沙水文年的多个整浩方案的数值试验，探讨了重点浅滩段整治原则及整治工程的初步布置。     

正交曲线坐标下河口二维潮流过程计算

采用正交曲线坐标对多人流多岛屿的喇叭型河口计算域进行了坐标拟合，用控制体积法(SIMPLEC程式)对拟合坐标下的水流连续方程和动量方程进行离散，在求解过程中采用了欠松驰技术、块修正技术和ADI逐行法，用“露滩冻结”动边界技术模拟珠江口黄茅海的二维潮流计算域，较好地解决了边滩、浅滩边界随水位的变动问题。验证后的模型成功地复演了1992年7月洪水大潮和11月枯水中潮的潮流过程。     

平面二维悬沙数学模型计算河口闸下淤积的缺陷及弥补方法

分析了感潮河段闸下淤积机理及用平面二维悬沙数学模型模拟闸下淤积存在的缺陷．提出采用分析模式预测近闸段的泥沙平均淤厚,其余河段由平面二维悬沙数学模型预测淤积分布相结合的方法．实例分析表明,该方法可为河口建闸可行性研究提供依据．     

二维水力模拟在河流生态需水湿周法中的应用

湿周法是河流生态需水量计算中使用较为常见的一种水力学方法,通常采用一维的水力分析结果作为计算依据。二维水力模拟能提供更为细致全面的河道水力参数分布,通过对某水电站坝下13.3 km河道进行平面二维水力模拟,对其在湿周法中的应用进行了探讨。采用弗汝德数(Fr)作为浅滩生境划分标准,把浅滩生境较为集中的河段作为湿周法分析的浅滩河段。随后根据平面二维水力模拟结果,给出了浅滩断面相对湿周-流量关系曲线,采用斜率为1的斜率法计算得到了各浅滩断面的生态需水量。结果表明,采用二维水力模拟结果给出的曲线更为合理。     

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.     

尾闾河段的数值模拟研究

尾闾河段是否畅通，直接关系到河流能否安全泄洪、排沥，是水利部门十分关注的问题。本文阐述了采用一、二维耦合数学模型进行尾闾河段洪水与潮波的模拟的基本理论，对耦合模型的交界面条件及耦合方式进行了详细说明，并以某河尾闾段为例建立一、二维耦合模型。一维数学模型研究计算的范围为河口区上游的河段，平面二维数学模型研究计算的范围为近挡潮闸河段以及至河口外近海区域。模型以历史洪水和实测潮波分别进行了验证，计算结果与观测结果吻合良好，表明耦合模型可以较好地反映模拟河段及近海区的洪水与潮汐特性，解决河流尾闾段的水力模拟计算。     

河口潮流河段二维非恒定流数模研究及应用

本文基于SIMPLeR算法,以长江河口南通河段狼山～四号坝河道为计算实例,建立了一套河口潮流河段二维非恒定流数学模型。实例计算和验证表明：计算的潮位和潮流过程与实测过程吻合较好,计算的流场合理。采用该数学模型还进行了南通华洋液化气有限公司拟建的化工码头对河道及防洪影响的工程计算,也取得了较满意的结果。     

青龙河河口段设计洪峰流量分析

青龙河是滦河的主要支流之一,河口段为青龙河下游京沈高速至青龙河、滦河交汇口。该段左岸为卢龙县城．右岸迁安市属村庄密集。从地形条件及洪水组成分析,该河段两岸遭受洪灾的机遇及灾害程度更高,是青龙河河道治理的重点河段。该段河道上游有桃林口水库控泄及区间支流汇入,下游有滦河水顶托,分析水库下泄与区间及青龙河与滦河的洪水组成与叠加．合理确定设计洪峰流量,为河道治理提供依据。     

钱塘江河口低溶解氧现象及形成机理初探

通过钱塘江河口沿程实测水质资料分析，发现钱塘江河口富阳-闸口段存在低溶解氧现象。为查明原因并确定污染源和治理方法，在分析河口低氧区形成机理的基础上，对低氧河段水温、DO等进行了垂向监测，并调查分析了沿线污染源分布情况。分析结果表明，富阳境内的污染源及支流浦阳江输入的污染负荷是造成该河段低氧的主要原因；耗氧物质包括有机和无机耗氧污染物，而无机耗氧污染物为造纸废水中的亚硫酸盐。     

Application of 2-D sediment model to fluctuating backwater area of Yangtze River

Based on the characteristics of backflow,a two-dimensional mathematical model of sediment movement was established.The complexity of the watercourse boundary at the confluence of the main stream and the tributary was dealt with using a boundary-fitting orthogonal coordinate system.The basic equation of the two-dimensional total sediment load model,the numerical calculation format,and key problems associated with using the orthogonal curvilinear coordinate system were discussed.Water and sediment flow in the Chongqing reach of the Yangtze River were simulated.The calculated water level,flow velocity distribution,amount of silting and scouring,and alluvial distribution are found to be in agreement with the measured data,which indicates that the numerical model and calculation method are reasonable.The model can be used for calculation of flow in a relatively complicated river network.     

河口水流、波浪、潮流、泥沙、河床变形二维数学模型

根据河口“波浪掀沙，潮流输沙”的泥沙运动机制，引入“波浪幅射应力”反应波浪对水体和泥沙的驱动力．考虑波浪对底部泥沙作用力、波浪对水流挟沙能力的影响及风场对水流和泥沙运动的影响．同时考虑泥沙粒径大小、水体含盐度、含沙量及水流紊动程度等因素对絮凝沉速的影响．用ＡＤＩ算法求解沿水深平均方程，破开算子法解悬移质不平衡输沙方程及河床变形方程，引入通度概念处理岸滩不规则边界，建立河口水流、波浪、潮流、泥沙、河床变形二维数学模型．通过实测资料及卫星摇感图像对所建数学模型进行检验，表明它可以较好地预测河口泥沙的运动     

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。     

山区河流二维推移质数学模型及应用研究——以望谟河整治工程为例

为了充分利用我国西南山区丰富的水能资源,同时减少望谟河因山洪引起的高含沙水流洪涝和泥石流灾害,应用二维水流泥沙数学模型常用的控制方程式,采用有限体积法对方程进行离散,并使用"冻结法"对模型中陆地边界进行处理,建立了具有一定通用性的山区河流的二维推移质数学模型。利用建立的模型对贵州省望谟河新屯段进行了流场和推移质冲淤模拟计算,并进行了望谟河整治工程影响分析。结果表明:对于望谟河水位和河床冲淤变形验算,数值模型计算值与经验公式推算变化趋势一致,数值也较为接近;整治工程实施后望谟河沿程的水位绝大部分发生不同程度的降低,仅局部存在微小的抬高;望谟河整治后,同流量下,水位降低,流速归槽泥沙淤积减小,有利于河道防洪。     

南京三汊河口人行桥修建对上游河口闸泄流的影响

针对南京三汊河口人行桥修建对上游河口闸泄流的影响,应用河工模型进行了研究。根据2014年1月实测的地形资料,建立了水平比尺100、垂直比尺50的三汊河口河工模型。试验数据在与数值计算数据对比的基础上,研究了人行桥建设前后闸下水位、流速等水力要素的变化情况。结果表明,人行桥修建后桥墩上游水位有所升高,流速有所降低,河道主流线向左略有偏移,但影响较小,不会产生河口闸泄流、行洪的安全问题。     

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。     

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     

分汊河段河中布置船闸水沙碍航特性研究

分汊河段的汇流口水沙条件复杂多变,为保证航道稳定及船舶航行安全,分汊河段水利枢纽平面布置时一般将通航建筑物布置于其中一个汊道的靠岸侧。受工程建设条件限制需将通航建筑物布置于分汊河段河中时,既存在流态碍航问题又存在泥沙淤积碍航问题。针对布置于分汊河段洲尾汇流段的已建桃源枢纽船闸存在的通航条件较差的问题,采用整体定床水流、定床输沙与遥控自航船模试验相结合的研究手段,开展了船闸下游口门区水沙碍航特性试验研究。结果表明:水流条件是导致流态碍航与泥沙淤积碍航的根本因素,左、右汊不同下泄水流在汇流段形成单边突扩或水流掺混交汇,致使下游口门区所处的汇流段水流流态差且推移质泥沙落淤碍航,分汊河段船闸河中布置应慎重考虑。     

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…     

波浪与潮流共同作用下二维泥沙数学模型

针对河口海岸地区波浪与潮流运动的特点,将波浪过程概化为潮周期中具有平均意义的波浪流要素,叠加到潮流运动方程中,以模拟长时段的水流运动及泥沙场的变化,建立了波浪与潮流联合作用下二维泥沙数学模型,包括贴体正交曲线坐标系下水流运动方程、非均匀悬沙、底沙输移方程、初始条件、边界条件、动边界技术及数值计算格式,引进前期含沙量的概念,得到了潮流挟沙能力公式,波浪作用下的挟沙能力采用窦国仁公式,浮泥挟沙能力采用罗肇森公式。计算的瓯江口、温州湾潮位过程与原型吻合良好,8个断面的46条垂线同步流速、流向过程计算值与实测值吻合较好。在此基础上,探讨了多连通域复杂边界条件下瓯江口拦门沙航槽开挖后潮流与风浪作用下悬沙、底沙与浮泥引起航槽回淤的模拟问题。