黄河水库－维泥沙数学模型的初步研究

根据黄河中下游的水沙特点和水库泥沙的冲淤规律，建立了黄河水库－维泥沙冲淤数学模型。模型在动床阻力、水流挟沙力、冲淤量的横向分配以及水流、泥沙控制方程的离散、求解等方面进行了探讨，用三门峡水库漳关以下库区１９７４～１９８８年的实测水沙系列对模型进行了验证计算，结果表明，模型在冲淤总量、冲淤过程以及纵向冲淤分布等方面计算值与实测值均符合良好。应用模型计算三门峡水库在四种不同运用方案下库区的冲淤情况，计算结果基本合理。     

三门峡潼关以下库区汛期冲淤量的计算方法

提要本文建立的挟沙力与幺速的关系式,并以此与水流连续方程、泥沙连续方程等式结合进行冲淤量验证计算,结果与实测值吻合较好。进一步应用此式对三门峡水库改建后潼关以下库容的予估,结果令人满意。应用挟沙力公式进行冲淤量计算,在潼关以下库区还属少数,较之应用输沙率经验关系式估算冲淤量,在理论上前进了一步,具有一定的生产意义。     

黄河水库一维泥沙数学模型的初步研究

根据黄河中下游的水沙特点和水库泥沙的冲淤规律，建立了黄河水库一维泥沙冲淤数学模型。模型在动床阻力，水流挟沙力，冲淤量的横向分配以及水流，泥沙控制方程的离散，求解等方面进行了探讨，用三门峡水库潼关以下库区１９７４－１９８８年的实测水沙系列对模型进行了验证计算，结果表明，模型在冲淤总量，冲淤过程以及纵向冲淤分布等方面计算值与实测值均符合良好，应用模型计算三门峡水库在四种不同运用方案下库区的冲淤情况，计     

三门峡水库潼关至三门峡段冲淤计算方法

本文根据潼关至三门峡河道冲淤特性，建立了挟沙力与幺速关系式，并以此与水流连续方程、泥沙连续方程等式进行河道冲淤计算，结果与实测值吻合较好。这套计算方法已应用在三门峡水库优化调度运用研究项目中。     

二维水沙模型在深圳港铜鼓航道选线研究中的应用

采用边界拟合坐标系下的水流基本方程和泥沙连续方程及河床变形方程,建立二维动边界非恒定水流泥沙数学模型。根据研究水域的泥沙特点及冲淤特性,分别处理冲淤系数,提出了实用的挟沙能力公式,并辅之于动边界技术,增强了模型的适应性和灵活性。以深圳港铜鼓航道选线研究为例,对模型进行了验证及航道开挖回淤计算。结果表明,模型能较好地模拟河口水流泥沙运动及河床变形情况,且计算稳定性好,速度快,精度较高。水流、泥沙运动、冲淤验证成果基本能达到规范要求的精度。     

都江堰枢纽推移质冲淤数学模拟

本文从岷江都江堰河段河床变形主要由卵石推移质引起这一特点出发,建立了一维卵石推移质河床冲淤变形的数学模型.模型中反映了顺直河段和弯道河段各自不同的冲淤变形横向分配规律、卵石推移带宽度、卵石推移质部份可动特点等对输沙的影响.初步探讨了水面曲线数值计算的收敛性和河床变形方程差分格式的稳定性.应用本文的数学模型计算了都江堰枢纽改建后的冲淤变形,数学模拟与物理模型实验结果吻合较好.     

钱塘江河口河床变形计算方法及其应用

钱塘江河口存在广阔的滩地,它与主槽的水深、流速、含沙量均不相同.故本文将主槽边滩分开进行计算,然后考虑横向交换.从而得到较可靠的冲淤总量.本文还提出了一组冲淤量沿断面分配的辅助方程.经冲刷及淤积的验证计算表明,本文计算的平均误差在30％以内,可以满足工程的需要.为此用这个方法进行了动床冲刷的洪水位计算及动床中长期盐度预报计算.结果表明,考虑动床计算与否对其结果的差别很大.     

河床冲淤幅度判别指标与水流挟沙力公式验证

以河床变形方程为理论基础,提出了河床冲淤幅度判别指标,为资料的选取及适应性评价提供了一个统一的标准.采用经这个判别指标界定的黄河中下游实测资料,对若干在黄河上较有代表性的公式进行了检验,结果表明对于微冲微淤资料,张红武公式计算点群较集中地分布在45°线两侧,计算值与实测值吻合最好;吴保生、刘兴年、曲少军3家公式计算结果较为接近,从计算值与实测值对比情况看,点群较为分散且偏小;曹如轩公式计算值与实测值相比偏大且点群散乱;刘峰公式计算值与实测值相比偏大甚多.这也说明了现有挟沙力公式本身对冲淤判别非常不灵敏,对冲淤的反应功能都相当弱.同时表明,在水流挟沙力公式验证中引入冲淤幅度指标可以增强所选资料的合理性,具有较好的实用性.     

黄河下游河道冲淤计算一维数学模型

尽管一维数学模型已比较成熟。但用于黄河下游尚存在不少问题。本文从一般挟沙水流基本方程出发,考虑黄河下游来水来沙及河床演变特性。汲取多家之长.建立了一维河流不平衡输沙复合模型。应用实测资料计算了黄河下游河床冲淤量。计算结果与实测值符合较好,而且本模型可以用于水库泥沙冲淤计算。     

沙量平衡法计算冲淤量的不确定度：—兰州至花园口河段

本文主要讨论内容有三：一是研究分析兰州以下无实测冲淤变化资料河段的主河槽冲淤厚度，二是对有实测断面法冲淤量河段，可用沙量平衡方程计算综合误差值，中用沙量平衡计算的冲淤量实际上包括了综合误差，三是用无产测冲淤变化资料河段，本文用同流量水位法和沙量平衡法估算兰州以下各个河段的冲淤厚度。还引用不同研究答员用沙量的平衡法计算的头道拐－龙门河段1959－1989年冲淤量，说明其沙量平衡法的冲淤量涌反映实际的河道冲淤情况。     

平面二维河床冲淤计算有限体积法

给出了边界层坐标系下平面二维河床冲淤计算数学模型方程 ,并用河势贴体正交曲线二维网格形式来划分计算区域 ,模型控制方程及定解条件采用有限体积法进行离散 ,数值求解基于SIMPLE算法。该模型用武汉河段天然实测资料进行了验证 ,并在工程实践中得到了大量的应用和检验     

龙刘水库联合运用对宁蒙河道冲淤的影响

通过对水流连续方程、水流动量方程和河床变形方程进行离散化处理,建立宁蒙河道的水文水动力学冲淤计算模型,利用该模型对龙刘水库联合运用对宁蒙河道冲淤的影响进行了计算和分析。选取龙刘水库联合运用初期的1987—1990年为计算时段,在相似的引水条件下研究龙刘水库运用对河道冲淤的影响,计算水沙未还原、水沙均还原、只还原水不还原沙和只还原沙不还原水等4种水沙条件下宁蒙河道的冲淤状况。结果表明,龙刘水库联合运用对宁蒙河道起到了增淤的作用,龙刘水库运用后,其蓄水所引起的河道淤积效应大于其拦沙所引起的河道减淤效应。     

泥沙河工模型时间变态的影响及其误差校正途径

泥沙河工模型采用轻质模型沙时,往往存在水流运动时间比尺与河床冲淤时间比尺不一致的矛盾.目前的做法多为偏离前者而遵循后者,即采取时间比尺的变态,以尽可能保持河床冲淤的相似性,并缩短试验历时.但时间变态结果.对长距离河段的非恒定水沙过程的模拟,将在一定程度上导致沿程流速、水位、狭沙能力和河床冲淤量的偏离.本文首先对时间变态问题及其影响进行了概略性分析,进而通过水流连续方程和运动方程的数值求解,对时间变态所引起的诸水力因素和河床冲淤沿程偏离的性质及偏离的程度进行了定性和定量的分析计算,最后研究了校正这类偏差的途径和方法.     

黄河口输沙及冲淤变形计算研究

建立了河口的二维动边界冲计算模型，为黄河口的规划设计提供依据，对其冲淤规律进行了计算研究。探讨了入海水沙与潮流、风吹流相互作用下的冲淤规律以及絮凝的影响，进而根据多沙河口的水沙特点及冲淤变化规律，以此模型为基础，通过系列累积的办法，对黄河口进行了较长时期的冲淤计算，力求反映河口淤积－－延伸－－摆动的动态变化，用实测的冲淤地形对计算结果进行了验证，大致相符。又实际计算了几种河口的规划方案，供规划设计部门参考。     

黄河下游泥沙数学模型及其应用

本针对黄河下游来沙特性和河道冲淤演变的特点，建立了复式断面数学模型，综合考虑了洪水演进，不同粒径泥沙的冲淤特性，断面上的冲淤分布，悬沙和床沙级配的变化调整及其对水流挟沙能力的影响等方面的问题。黄河下游１９７４－１９８８年实测水沙系列验证计算表明，模型在冲淤总量，沿程分布等方面均与实测资料符合良好；小浪底水库对黄河游河道冲淤影响的计算结果与有关献的结论也基本一致。     

黄河下游河道冲淤计算方法

本文介绍黄河规划治理中常采用的下游河道冲淤计算方法.黄河下游来水含沙量大,含沙量变幅大,河床边界条件复杂,特别是漫滩洪水及高含沙洪水,洪峰沿程传播变形及滩槽水流横向交换引起的滩槽冲淤变形均较明显.实际上是三维非恒定流的河床变形问题.本计算方法由黄河下游实测水沙资料分析求得黄河下游各水文断面主槽输沙公式,它反映了黄河下游各断面输沙率不仅与本断面水力条件有关,而且与上游断面来水含沙量有关.根据下游河道型态特性对河床边界条件进行概化处理,运用一维河床变形的三个基本方程进行河床变形计算.漫滩洪水采用马斯京根法进行洪水推演,将不断进行的滩槽水沙横向交换概化为分段进出的漫滩水流.在每小段进出口处进行滩槽水流混合及滩槽分流计算,在每小段内分别进行滩地和主槽的一维冲淤计算.经过三十余年实测资料验证,不论冲淤总量还是沿程各河段及横向滩槽冲淤分布均较符合实际.     

悬沙冲淤计算——隐式有限差分追赶法求解

本文应用有限差分隐式格式和追赶法同步求解水流运动方程和河床冲淤变形方程,进行水库冲淤发展过程计算。这种方法在物理图形上,比之国内目前多数采用的有限差分显式格式,即水面线与河床变形交替计算的方法,更能同时反映水力因素与河床变化相互影响相互制约的关系。在数值计算求解方程上,它也比显式差分格式具有稳定性好、允许时间步长较大、运算速度较快的优点。文中以国内习惯采用的武汉水利电力学院挟沙力公式形式作为补充方程,进行了一维等宽恒定非均匀流条件的溯源冲刷计算,以三门峡水库实测资料进行了验证。说明只要选取合适的参数,可以得到符合实际的计算结果。此外,对淤积后床沙细化所引起的糙率减小和挟沙力系数改变作些简化处理,进行一维条件的壅水淤积计算,结果可反映水库悬沙淤积平衡比降小于原河床比降的物理现象,这种现象为许多水库实测资料所证实。     

潮汐河口推移质输沙数学模型

本文建立了河口推移质输沙数学模型,模型以二维圣维南方程和河床变形方程为基础,采用ADI法差分格式和动边界技术求解平面流场,引进推移质输沙模式,进行非恒定流条件下的河床冲淤计算,以鸭绿江河口丹东港及其附近航道为例,进行了80个潮周期的冲淤过程计算,结果与实际测量值接近.     

引黄与河道冲淤关系的研究

本文根据实测资料建立了黄河下游非汛期河道冲淤的计算方法.在研究非汛期水流冲淤规律的基础上,对引水与河道冲淤的关系进行了模拟,重点讨论了引水量、引水位置变化对河道冲淤的影响.作为应用,最后对引黄现状亦作了初步的分析.可供黄河下游治理及引黄规划参考.     

180°弯曲水槽内床面冲淤演化过程数值模拟

为准确掌握180°弯曲水槽内床面冲淤特征及其演化过程,采用基于非结构化三角形网格的三维流动和地形冲淤数值模型对180°弯曲水槽内床面的冲淤演化过程进行复演。运用标准k-ε紊流模型和显式2步投影方法求解RANS方程,推移质输沙率选取VanRijn输沙公式计算,对于二次流强度较强、横向坡度对输沙方向影响较大的强弯曲水槽,采用方便实用的Engelund方法计算横向底坡所引起的输沙方向的偏移,同时对河床变形所引起的河床临界起动切应力变化进行修正及对流动和地形冲淤相同时间步模拟非恒定的河床冲淤演化过程。与试验测量结果对比显示数值模型对强弯曲水槽冲淤特征有较好的模拟效果;Engelund方法对计算输沙方向偏移角度具有明显的改进;模型同样也具备复演内床面非恒定冲淤演化过程的能力。