荆江-洞庭湖水沙数学模型研究

在对复杂的荆江-洞庭湖水系进行概化的基础上，根据其中各节点和湖泊的实际情况，建立了对整个荆江-洞庭湖水系进行模拟计算的复杂河网水沙数学模型。采用1996年的相关资料进行了验证，结果表明，模型计算值与实测值吻合较好，说明本文对荆江-洞庭湖复杂边界条件的概化，特别是对湖泊调蓄作用的处理是比较符合实际情况的，模型可以模拟边界条件复杂的河网。运用该模型，可以计算出整个荆江-洞庭湖区域的洪水演进、泥沙淤积和河床变形情况，可供防洪调度以及江湖治理部门参考。     

荆江-洞庭湖水沙数学模型研究现状

荆江-洞庭湖关系研究是长江中游防洪调度决策的重要内容,亦是荆江干流河道整治和洞庭湖区综合治理关系密切的现实课题.荆江-洞庭湖水沙数学模型足研究上述课题的重要技术手段.本文系统地介绍了荆江-洞庭湖水沙数学模型的研究现状,指出由于江湖关系的复杂性,阻碍了水沙数学模型的发展.在综合已有研究成果的基础上,本文就今后的荆江-洞庭湖水沙数学研究工作提出了建议.     

荆江-洞庭湖河网泥沙数学模型研究

荆江-洞庭湖河网泥沙模型是准确描述江湖水沙输移规律的核心技术与基础.本文在河网水流三级解法基础上,借用河网水流分级解法的思想,结合汉点处沙量守恒方程与分沙模式,研究建立了荆江-洞庭湖河网非恒定泥沙模型;采用实测资料对模型进行了率定与验证,结果表明,模型能很好的反映荆江洞庭湖水沙输移规律,可用于三峡建库后坝下游水沙输移趋势预测研究.     

荆江-洞庭湖河网水流数值模拟与分析

据荆江-洞庭湖水系1998年实际地形资料,对荆江-洞庭湖区进行河网概化处理,建立了荆江-洞庭湖河网数学模型;采用1998年7月2日～8月27日实测资料进行验证计算,并对荆江分洪区假定分洪的情况进行模拟.结果表明:模型计算值与实测值吻合较好,能模拟荆江分洪区启用对下荆江河段的分洪作用.对荆江-洞庭湖复杂边界条件的概化比较符合实际情况,可以模拟边界条件复杂的河网.     

荆江-洞庭湖水沙变化影响分析

荆江—洞庭湖水沙输移变化直接影响整个长江中游的防洪形势.通过实测资料分析了江湖水沙输移变化对荆江和洞庭湖的影响,分析表明,江湖水沙输移的调整变化引起下荆江流量的增加及城螺河段的淤积,城陵矶水位逐渐抬升,对荆江及洞庭湖防洪形势构成巨大威胁.采用河网水沙数学模型对三峡水库蓄水初期下游河道水沙输移变化及其影响进行了初步预测.计算结果表明,长江干流河道的冲刷使得荆江及洞庭湖区最高洪水位降低,防洪形势进一步缓和.     

荆江-洞庭湖复杂河网洪水演进数学模型研究

荆江和洞庭湖构成了一个大型复杂河网系统,运用一维显式有限体积法建立了荆江-洞庭湖区洪水演进数学模型.分别采用1996年和1998年洪水对荆江-洞庭湖洪水演进数学模型进行了率定和验证,检验了模型用于江湖洪水演进过程模拟的可靠性.进一步将荆江和洞庭湖河网洪水演进数学模型与荆江分洪区平面二维洪水演进数学模型进行了嵌套,采用一、二维嵌套模型对江、湖和分洪区洪水演进过程进行了模拟,模型计算结果合理、符合实际物理过程.     

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.     

河口水沙数学模型的并行化研究

为了提高河口水沙数学模型的计算速度,通过基于共享内存的OpenMP和基于区域分解的消息传递模型（MPI并行）两种并行方法,将串行的河口水沙数学模型并行化。将并行模型应用到钱塘江河口潮流泥沙运动模拟实例中。结果表明,该并行模型能大大提高计算速度。其中,OpenMP方法并行效率较低,而基于区域分解的MPI并行有很好的加速效果,在64个处理器上加速比可接近36,具有较大的推广价值。     

珠江河网分流比之研究

珠江三角洲是世界公认最复杂的河口之一,因此,建立的水动力模型,往往由于复杂的地形条件、初始条件,边界条件等原因,使得模型的稳定性、收敛性不好,且模拟精度不高。该文对平面河网水动力模型的主要3种模型进行简单的比较,着重对其中的节点河道模型进行详细的求解推导,并用此法对西、北江三角洲建立一维河网数学模型。作为检验,该模型对主要控制节点进行了分流比的验证。     

洪泛区河网非恒定水沙数学模型的研究

鉴于江河流域中下游地区交错复杂的河网体系 ,本文建立了适应性强的复杂河网区非恒定水沙数学模型。模型中采用汊点分组方法求解水流方程组 ;选用了与实际情况较为吻合的汊点分沙求解方法 ,建立了分洪口门修正模式 ,采用适合于复杂流动状态下泥沙方程组的求解方法。同时为了提高模拟精度和扩展模拟功能 ,对河网中蓄水汊点和分蓄洪区的水流运动模拟等环节提出了合理可行的数值处理方法 ,并提出了河网水沙运动模拟中进一步需要研究的问题。最后把本文所建模型应用于汉江杜家台分蓄洪区的水沙运动模拟     

Mathematical model for flood routing in Jingjiang River and Dongting Lake network

The main stream of the Yangtze River, Dongting Lake, and the river network in the Jingjiang reach of the Yangtze River constitute a complex water system. This paper develops a one-dimensional (1-D) mathematical model for flood routing in the river network of the Jingjiang River and Dongting Lake using the explicit finite volume method. Based on observed data during the flood periods in 1996 and 1998, the model was calibrated and validated, and the results show that the model is effective and has high accuracy. In addition, the one-dimensional mathematical model for the river network and the horizontal two-dimensional (2-D) mathematical model for the Jingjiang flood diversion area were coupled to simulate the flood process in the Jingjiang River, Dongting Lake, and the Jingjiang flood diversion area. The calculated results of the coupled model are consistent with the practical processes. Meanwhile, the results show that the flood diversion has significant effects on the decrease of the peak water level at the Shashi and Chenjiawan hydrological stations near the flood diversion gates, and the effect is more obvious in the downstream than in the upstream.     

高含沙水流二维数值模拟

一定条件下的高含沙水流具有非牛顿体特性，在天然多沙河流中由于地形分布等因素的影响。流动强度差异较大，往往呈现非牛顿体和牛顿体两种不同的流动特性，本文通过引进水流在不同流动状态下的特征，通过数值实验计算对模型进行了初步检验，计算结果与实际观测到的一些现象定性上完全吻合。     

荆江与洞庭湖水沙关系演变及对城螺河段水情影响分析

长江荆江段通过荆江三口与洞庭湖相连。洞庭湖除通过三口接纳长江的水沙以外，还承接本流域湘、资、沅、澧四水的水沙，然后经七里山至城陵矶汇入长江，由此构成了复杂的江湖关系。１９６７～１９７２年下荆江３处裁弯取直工程后，江湖关系发生了变化。根据１９５９～１９９１年的水沙实测资料，对三口的过水量和沙量，洞庭湖的淤积，洞庭湖出口城陵矶至螺山河段的过水面积、水面比降进行了分析，阐述了荆江裁弯取直以后江湖关系的变化。     

平原河网的水动力学及泥沙模型研究

介绍了近年来平原河网数值模拟的研究情况，对各模型及其数值模拟方法进行了简要评述．     

荆江与洞庭湖汇流区演变分析

 对荆江与洞庭湖汇流区的水沙过程变化及河道演变等进行了分析，认为其主要的影响因素是江湖关系的调整变化、洞庭湖人工围垦和泥沙淤积、江湖汇流区下游河道变化以及上游来水来沙变化等。可供江、 湖治理和三峡枢纽下游河道可能发生的演变及工程措施的研究参考。     

浅水流动及输运三维数学模型研究进展

对近年来国内外浅水流动及输运三维数学模型的发展作了较全面的回顾，重点论述了数学模型研究中的若干基本问题，包括垂向坐标的σ变换、悬沙输移的近底边界条件、自由水面的计算、紊流的封闭问题以及有效的数值计算方法。讨论了浅水流动及输运三维数学模型有待于进一步研究的方向和发展趋势。     

水沙数学模型技术在长江河口整治中的应用

为给河口整治提供参考和借鉴,基于DELFT3D模型系统建立了长江河口水沙数学模型,并利用实测水文、泥沙数据进行了率定、验证。大量实测资料验证结果表明,该模型的潮位、潮流和含沙量模拟平均精度分别可达91%,86%和72%,模型具有较好的模拟精度。该模型在长江河口治理规划研究、整治工程方案设计、施工设计、航道治理等方面应用效果良好,可为相关整治工程的决策和设计提供一定的技术支撑,值得进一步推广应用。