河道三维错层的水流泥沙数学模型

应用垂向坐标变换,结合水平有限元、垂向有限差分的分层方法建立了河道拟三维水流泥沙数学模型．对过流断面变化剧烈的河段提出了错层计算方法,弥补了同层网格垂向落差较大的分层模型缺陷．利用水流泥沙理论解对模型计算结果进行了验证．采用该模型对海河下游河段穿河隧道施工过程中主体隧道悬浮于主流区时的水流泥沙情况进行了数值模拟,流速模拟结果与半理论半经验公式估算结果基本一致,为明渠流和河道中悬浮建筑物下压力流的混合计算提供了一种新的计算方法,拓展了三维分层水流泥沙数学模型的应用空间．     

位山灌区输沙渠泥沙运移特性研究

以山东省聊城市位山灌区东输沙渠为例,以控制渠道泥沙淤积为目标,基于水力学模型MIKE 21构建相应的平面二维水沙模型,根据水流特性(流速与水位)、泥沙纵向特征及淤积总量特征对泥沙运移特性进行探究,并设计典型工况对水流特性及泥沙淤积分布规律进行模拟预测,筛选保水输沙的最佳方案。结果表明：水流与泥沙模型具有较高的精度,可适用于研究输沙渠泥沙运移特性;渠道流速、水位沿程变化趋势相似,渠道内的泥沙随着流量增大而显著减少,在流量为40 m³/s时,水流可以达到冲沙目的并且不会冲刷渠底。     

概念性汇沙模型初探

本文从概念性角度探讨泥沙基本规律.把水文学中的线性水库、马斯京枢法的水流汇集概念应用到流域坡面和河道的泥沙汇集中,考虑泥沙汇集与水流汇集的共性和泥沙冲淤的个性,提出简单的概念性坡面汇沙、河道汇沙模式;结合时段地面经流与时段产沙量的关系,构成一个产流和产沙、汇沙藕合模型;并应用于黄河流域产沙、汇沙规律的分析和断面泥沙过程的模拟,获得了较合理的结果.     

整治工程影响下大清河航道水流泥沙冲淤分析

基于实测资料对大清河航道的水动力及泥沙特征进行了分析,从水流连续性方程,泥沙运动方程出发,建立了水动力泥沙二维数学模型,在此基础上对典型水沙条件下河道内水流、泥沙运动、航道选线及淤积预测进行了模拟研究。重点分析了工程整治后河道内流态、地形变化对航道冲淤的影响,对航道整治工程进行了评价。研究表明,大清河泥沙运动主要受径流携带的泥沙,河道地形影响,航道工程整治后仍保持上冲下淤的态势,水流归槽效应是航道主槽淤积的主要因素。     

永定新河挡潮闸运行方式研究

根据感潮河道水沙运动特点,建立了适用于有闸河道的一维泥沙、水质数学模型,可以对闸门不同运行方式下水流、泥沙、污染物运动进行模拟。并运用该模型,对永定新河蓄淡、蓄成两种闸门利用方式下泥沙、污染物运动进行了研究,为闸门运行方式的选择提供了依据。     

准二维非恒定非均匀泥沙数学模型

在一雏非恒定非均匀泥沙数学模型研究的基础上,提出了可以模拟横向冲淤变形以及河宽变化的准二维非恒定非均匀泥沙数学模型．将横断面沿河道流向分成若干个流管,对每个流管利用非耦合法分别求解水流方程和泥沙方程．运用Preissmann四点偏心隐式格式对水流连续方程和运动方程进行离散,并用追赶法求解．采用迎风格式将悬移质连续方程离散成差分方程求解．根据最小能耗率原理,判别河床冲淤变化方向,以确定河宽是否变化、该模型弥补了以往大多数准二维泥沙数学模型只能按等流量划分流管,且只能模拟恒定流、均匀沙、固定河宽情况下的河床冲淤变化的缺陷．利用青铜峡水库实测的水沙资料,对所建立的模型进行了验证,计算结果与实测值吻合良好．     

沉沙池中水流流态的数值模拟

沉沙池是一种重要的泥沙处理工程措施,其作用是沉降含沙水流中有害粒径的泥沙。本文应用FLUENT软件对沉沙池的水流流动进行数值模拟研究,给出了沉沙池内水流运动的控制方程,采用Fluent软件求解了k—ε双方程模型,并使用Simple算法对速度进行了解耦,并采用湍流模型对沉沙池内的水流流态进行了模拟。结果表明：池内整个流场存在两个水流“死水区”,分别位于调流板进水口和出水溢流堰的下方,且都存在一个较大的回流区,水流缓慢;而沉淀区域的流态较稳定,有利于泥沙的沉降。     

平面二维非恒定非均匀泥沙数学模型

基于贴体坐标转换原理,建立了贴体坐标下的河道平面二维非恒定非均匀泥沙数学模型,然后应用ADI法对控制方程进行离散求解.在求解过程中,运用最小能耗率原理来确定河道在冲淤过程中的河宽变化及河岸摆动幅度,弥补了大多数泥沙数学模型只能计算固定河宽下的河床冲淤变化的缺陷.以黄河青铜峡水库为实例,对模型进行了验证计算.计算结果表明,模型能较好地反映库区的水流泥沙运动及河床冲淤变形情况.     

卵石夹沙河流动床泥沙数学模型研究

根据丘陵和山区卵砾石河流在水文泥沙,地质地貌方面的特点,将水流阻力划分为河床阻力,岸壁阻力与河道形态阻力,给出了相应阻力系数的模拟计算方法。除进行水流中悬移质和推移质运动的模拟外,还将河床划分为河床交换层,扰动层等四层。考虑河床表层中各组泥沙的起动及其隐曝系数、起动概率、可能的供应量对输移泥沙的制约作用,引用了河床交换层中的泥沙连续方程。模型用川江河道与水槽试验的资料进行检验,表明能较好地模拟这类河流的水流、泥沙输移与河床泥沙的冲淤,可满足一般水利水电工程设计研究的需要。     

珠江三角洲八塘尾潮汐河段动床模型设计

根据八塘尾碍航浅滩位于潮汐河口段以及河床淤积既有推移质又有悬移质泥沙的特点,模型设计从不稳定流的水流运动方程和连续方程,悬沙和底沙运动方程以及河床变形方程出发,考虑河床泥沙的起动,沉降和含沙量的相似条件,导出了潮汐河口悬沙和底沙冲淤模型试验相似律。试验中,潮汐放水过程按冲淤时间比尺控制,单潮周期按水流时间比尺控制,以保证水流运动相似。验证试验表明,模型设计、模型沙选择及时间比尺处理是合理的。     

黄河小浪底坝区蓄水过程泥沙数学模型的研究

考虑高含沙水流特殊的运动规律,选用适当的公式和参数,得到多沙河流平面二维水沙运动方程,用SIMPLER程式求解。求解过程中为提高数学模型的精度,根据高含沙水流特性,采用了将沙场与流场进行耦合计算的方法;对沙场收敛条件提出应满足含沙量场与挟沙力场均稳定的观点,并给出了具体的判断式;对恢复饱和系数的取值进行了有意义的讨论。利用数学模型对黄河小浪底坝区物理模型的蓄水过程进行了模拟,通过计算结果与实测物模地形变化的对比,验证了建立的数学模型的正确性。     

ECOMSED三维悬沙扩散数值模型在凤城港航道清淤工程建设中的应用

文章用ECOMSED三维近岸水动力泥沙数学模型对山东烟台凤城港附近海区的潮流场进行了较高分辨率数值模拟,在此基础上进一步建立了凤城港航道清淤工程过程中三维悬沙输运-扩散数学模型。该模型以航道中心为悬沙线源,根据工程过程中连续开挖的特点较好的引入泥沙输入源强,准确地模拟了该航道中连续开挖36小时,工程区域及其周围海域表、中和底层泥沙浓度分布特征及其随时间的变化规律。     

二维水库水流泥沙数值模拟

根据水库的水沙运动特点及库区地形条件,考虑悬移质和推移质运动,建立了二维水流泥沙数学模型。网格单元用拉普拉斯方程和代数方法生成,模型方程用有限元法离散求解。利用水槽试验资料和水库实测资料进行模型验证和稳定性分析,结果表明：计算的断面流速分布、流场和河床变形与实测结果基本吻合。     

三峡水库重庆河段平面二维水沙数值模拟

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件,考虑悬移质和推移质运动,采用有限体积方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中针对长江河道的实际情况,采用李义天提出的分组挟沙力级配计算方法以及床沙质范围界定方法,对现有三峡库区数学模型进行了改进,并利用重庆河段原型观测资料对模型进行了验证。结果表明,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好,此模型可以用于重庆河道的水沙变化问题研究。     

三峡水库重庆河段平面二维水沙数值模拟

针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件,考虑悬移质和推移质运动,采用有限体积方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟.模型中针对长江河道的实际情况,采用李义天提出的分组挟沙力级配计算方法以及床沙质范围界定方法,对现有三峡库区数学模型进行了改进,并利用重庆河段原型观测资料对模型进行了验证.结果表明,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好,此模型可以用于重庆河道的水沙变化问题研究.     

蓄水两坝间长系列水动力及泥沙淤积的研究

对黄河上游龙羊峡至李家峡间的贵德-李家峡河段的蜿蜒河道进行了研究，为蓄水两坝间的通航和河床稳定性问题提供可行性分析依据．根据二维水流连续、运动方程、悬沙扩散方程和两相流底沙运动方程，采用加权集中质量剖分方法，建立了蓄水两坝间水动力、泥沙淤积数学模型．提出了泥沙交换和河床粗化计算模拟的物理图案，对长系列水动力和泥沙运动进行了模化处理．通过调试，验证了水尺水位和李家峡建坝前该河段4年的地形演变量．应用李家峡建坝后典型水文年长系列的组合资料，预报了河床经长期冲淤调整后迭到基本平衡需要的时间．介绍了泥沙交换和河床粗化计算模拟的物理图案和长系列河床演变数学模型的研究方法．     

水土保持减水减沙效益计算方法研究

介绍了三种水土保持减水减沙效益计算方法,通过分析比较和实际应用,认为模型法是合理可行的计算方法。所建模型能够模拟大中流域长系列水流泥沙过程,且有较好的移植性。本文方法应用于大理河流域水土保持减沙效益计算,效果良好。     

二维泥沙异重流运动的数学模型

关于泥沙异重流研究多采用分析和观测的方法,数学模型计算较少．本中首先结合流体运动方程和泥沙运动特性,导出平面二维泥沙异重流的运动方程,然后,进行水槽试验模拟异重流运动计算,并与试验测验结果进行对比,验证了数学模型的适用性。     

上海合流污水泵站高位井浑水模型试验研究

运用泥沙水力学及相似理论，合理选用密度轻于天然沙的酚醛塑料沙作为模型沙，对上海市污水治理二期工程线2号污水泵站高位井进行浑水水力模型试验和数值计算，以探讨高位井的水力特性及泥沙在高位井中的沉降、冲淤，输移规律。     

泥沙数学模型在围填海工程促淤效果预报中的适用性

以长江口为例,通过与已建典型围填海工程实际促淤效果的对比分析,以及对长江口近期围填海工程促淤效果预报的合理性分析,研究泥沙数学模型在围填海工程促淤效果预报中的适用性。分析结果表明,所建泥沙数学模型计算的平面淤积形态、断面淤积形态、促淤区淤积量均与实际情况吻合较好,在近期围填海工程中的促淤效果预报较合理,表明该泥沙数学模型适用于长江口围填海工程促淤效果预报。