三维悬沙模型及河岸边界追踪方法Ⅱ-河岸边界追踪

提出了一种在河岸后退过程中追踪不规则动边界的方法,其中心思想是当河岸单元临水边侧壁在水力冲刷、崩塌作用下后退时,记录其侵蚀状态;当后退至一定程度后,在该河岸单元的临水边侧生成一个能反映真实边界的亚单元,赋予它湿单元标志并使其参与水、沙模型计算,进而反映边界变化对输水输沙的影响。通过丁坝挑流、潮沟冲刷两个算例的检验,结果表明该方法是有效的。     

基于无结构、σ坐标网格的半隐式三维水沙数学模型Ⅰ-算法

针对天然河流水域边界不规则的特点,提出了平面无结构、垂向σ坐标网格上三维自由水面水沙数学模型的基本框架。模型基于压力分裂模式和θ半隐算法建立,求解分为两步,第一步求解一个关于自由水面的二维Poisson方程,获得水位和临时流场;第二步求解一个关于动水压强的三维Poisson方程,获得动水压强场并用它来校正临时流速场。在构造动水压强三维Poisson方程时借鉴了BOM模型方法,而在自由水面处理上摒弃了其内外模分裂方法,因而模型不受模式分裂方法中一致性问题的影响。在三维水流模型的基础上建立了悬移质泥沙模型,采用欧拉-拉各朗日方法（ELM）求解控制方程中的对流项,使模型计算的时间步长不受CFL稳定条件限制。     

基于无结构、σ坐标网格的半隐式三维水沙数学模型Ⅱ-验证

将文章Ⅰ建立的平面无结构、垂向σ坐标网格上的三维自由水面水沙数学模型与几个类似模型进行了比较,并从水流、泥沙两个方面对模型进行了验证。借助天然感潮河道水流运动实测资料对水流模型进行了测试,采用净冲刷实验、梯形断面丁坝局部冲刷实验资料和天然潮沟冲刷现场观测资料对泥沙模型进行了验证,计算结果与解析解、实验资料和天然观测资料符合良好,表明本文模型能较准确地模拟实验水槽及天然河流中的水沙运动。     

考虑弯道环流影响的平面二维水沙数学模型(Ⅰ)——模型的建立

弯道环流是影响河道断面流速、含沙量分布及河床冲淤的重要影响因素.一般的二维水流数学模型没有考虑弯道环流对断面流速及横向输沙的影响,本文在深度平均的平面二维k-ε紊流数学模型中加入反映弯道引起的二次流及横向输沙附加项,对平面二维水流运动方程和悬移质不平衡输沙方程进行扩展,使之能更准确地模拟出弯道处流速及含沙量的断面分布情况.     

考虑弯道环流影响的平面二维水沙数学模型(Ⅱ)——模型的验证

运用Chang的S型弯道断面流速分布和中性物质浓度分布,及实际河道的河床冲淤对修正后平面二维水流运动方程和悬移质不平衡输沙方程进行验证,并与修正前的模型进行比较.模拟结果发现修正后模型计算结果较修正前模型计算结果与实测值符合更好.表明二次流项及横向输沙项的加人能更有效地模拟出弯道处的环流水力特性及横向输沙特性.     

剖面二维水沙数学模型及其初步应用

本文运用SIMPLE算法,考虑自由表面情况,建立了剖面二维水流泥沙数学模型.文中系统地介绍了自由水面网格自动调整、SIMPLE算法在剖面二维水沙运动模拟方面的应用等关键技术,提出了相应的水沙近底边界条件,实现了水流运动的动态显示,并将模型初步应用于小浪底水库坝前剖面水沙运动的模拟.     

多沙水库水沙联合调度模型研究

运用异重流总流微分模型预测水库坝址泥沙运动过程,在满足防洪安全的前提下,结合水库入库洪水过程,进行旨在水库排沙比最大的水沙联合调度研究,最后给出实例。     

三峡水库建成后对长江中下游江湖水沙关系变化趋势初探Ⅰ:大型河网水沙数模的建立与验证

对于天然河道的数学模拟计算中,特别是长江中下游的干支流、洞庭湖区等,会出现较多分流、汇流、分流比未知的分汉河段,形成水流顺逆不定、复杂多变的河网,为此,本文在用四点带权隐式差分求解非恒定流的基础上,通过消元、转换,建立了河网水沙数学模型.该模型既可解决复杂的河网水流计算问题,亦适用于长河段、长时段的较复杂的天然河道水流计算问题.通过对长江中下游千支流洪水过程的模拟,水位、流量、输沙量及洪水过程与实测值相比均在误差范围内,说明该数学模型合理可行,可扩展应用.计算迅捷简便,应用性强.