某码头附近河道二维水沙模型及河床演变分析

兰江为典型的山区性河流,水位暴涨暴落,砂砾石床面泥沙运动以推移质运动为主,位于兰江中上游基头山附近的兰溪服务区码头建设可能会对河道冲淤演变产生影响。在分析水沙运动特征和地貌特征的基础上,建立了二维水沙数学模型。四组典型流量的验证和2005年1月～2012年1月冲淤验证结果表明,模型能够较好的模拟该河段的水流状况和该河段的冲淤演变状况。选取四组典型流量,模拟了工程对河道水动力环境的影响,结果表明,工程上游及下游流速均有所减小,工程区附近主河道流速增加,流速变化量值及范围随着流量的增大而增大。整体而言,工程的阻水面积(高桩阻水宽度2～3m)相对于整个河道断面(河宽500～600m)较小,工程对水流的影响较小,流速最大变幅为1～4cm/s(Q=10,800m^3/s),且集中于工程区局部范围。总体而言,兰溪服务区码头由于阻水面积较小,对河道水动力环境和河道冲淤演变影响甚微,不会改变该河段的演变趋势。

移动坐标下平面二维水沙模型的建立

由于游荡型河道河岸变形尺度远小于河宽尺度,给计算带来了不便。通过讨论在正交曲线贴体坐标下建立平面二维水沙数学模型,以实例进行模拟分析,引入移动坐标技术,使得计算区域的网格随河岸后退而移动,从而可以较好地解决河岸变形尺度与河岸尺度不匹配的问题。

基于二维水沙模型的水库淤积数值模拟研究

青藏高原地区某水电站工程泥沙问题较严重,拦排沙设施的设计和运行管理是保证该工程长期正常运行需要研究解决的关键问题。为此,建立了坝区河段平面二维水沙模型,对该区域水库泥沙淤积状况进行模拟计算。根据模拟结果提出了最优泥沙调度方案,对延长水库使用寿命,保证工程的长期正常运行具有重要的意义。

基于二维水沙模型的水库泥沙冲淤特性数值研究

为了提升水库运行功能,需要做好泥沙冲淤特性研究。根据研究现状,阐明了清水试验工况,并分析了试验结果,表明工况设置是合理的。随后对布仑口水库进行淤积试验,并重点从回水变化、淤积推进展开研究。讨论了实测回水与淤积的耦合关系,发现二者存在某种线性关系。研究结果表明,本试验较好地反映了一般水库泥沙淤积特性,研究方法和结论能够对水库泥沙预测和清理工作提供有价值的参考。

二维水沙数学模型计算在管道穿越方案选择的应用

水利工程下游的河道受清水下泄影响,冲刷深度可能加大。为合理确定河流穿跨越方案,以某油气管道龙津溪穿越为例,采用64-1公式计算穿越处的河道冲刷深度;建立穿越处的二维水沙数学模型,对河流的冲淤变化进行计算验证。结果表明:在考虑上游枋洋水利枢纽工程影响后,冲刷深度增加2.8 m,冲至岩石层。在此基础上,对开挖及定向钻穿越方案进行了比选,以此为依据确定龙津溪采用定向钻方案试穿实施,为今后类似工程设计施工提供参考。

游荡型河流的平面二维水沙数学模型

为使数学模型能模拟游荡性河流因水流弯曲、分汊等导致的环流输沙作用,本文首先在悬移质泥沙对流扩散方程中增加了横向输沙项,然后引入适合游荡型河流的塌岸模式及局部动网格技术和网格融合技术,解决了河岸变形模拟和河道整治工程导致网格再生、床沙级配变化模拟等关键性难题,开发出可模拟游荡性河流河床演变且可反映河道整治工程作用的平面二维水沙数学模型。最后,以黄河下游柳园口—夹河滩河段为例,应用本文模型对游荡型河流河势变化进行了数值模拟,结果表明本模型能够真实地模拟出游荡型河流独特的河床演变过程。

干湿边界的斜对角笛卡尔方法在平面二维水沙数学模型中的应用

复杂边界,尤其是发生干湿变化的动边界,一直是二维水沙数学模型计算的难点,也是控制计算收敛和精度的关键。本文主要介绍在二维浅水方程和泥沙数学模型中采用斜对角笛卡尔方法结合干湿边界点的变化来处理复杂边界问题,并将这一方法应用到北京首都国际机场扩建工程跑道高程设计和华能丹东电厂海水蓄水库泥沙淤积的模型计算中。计算表明,该方法拟合精细、处理简单、计算高效,与实测结果吻合较好。

基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型水沙构件设计

基于无结构网格的FVM方法离散微分方程,采用Osher及LSS格式计算对流通量,通过高斯积分求扩散项中控制体形心处的梯度矢量,预测、校正二步格式求解方程组,保证了水流计算格式的解具有良好的物理基础,符合解的特征构造,具有守恒性、逆风性、单调保持性。利用实测资料对非均匀沙沉速、分组沙挟沙力、紊动黏滞性系数计算公式等进行了适应性分析,综合确定了适应于高含沙水流的计算模式和方法。

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VisualBasic 5 0进行了流场动态显示的初步探讨。此外 。

宁夏沙坡头河段二维水沙运动数值模拟研究

以沙坡头河段水沙运动为研究对象,利用平面二维水沙运动数学模型,采用非结构网格对模拟区域进行网格划分,以有限体积法为工具对水库的水沙运动进行了数值模拟。流速、河底高程模拟值与实测值的比较表明,所建立的平面二维水沙模型能够较为精确模拟沙坡头库区二维水沙运动,所采用的非结构网格有限体积法是适用的。研究结果为进一步研究水库的泥沙淤积规律奠定了基础,对水库的高效运行具有一定的参考价值。

水洞沟水库水沙运动二维数值模拟研究

以水洞沟水库水沙运动为研究对象,利用二维水沙运动数学模型,使用非结构网格对计算区域进行了网格划分,采用有限体积法对水洞沟水库水沙运动进行了数值模拟,并与实测结果进行了对比分析,然后对两种设计供水工况下的水沙运动进行了数值模拟。结果表明:①所建立的二维水沙模型是合理的,能够较为精确地模拟水洞沟水库水沙的二维运动;②断面垂线平均流速、库底变形的模拟值和实测值较为一致,说明非结构网格有限体积法是适用的。

二维水沙输运模型的特征混合有限元数值模拟

采用特征混合有限元方法来求解二维水沙输运模型，并通过数值算例验证了方法的有效性．

二维水沙数学模型在码头工程防洪评价中的应用

数学模型是防洪评价的一个重要技术手段。介绍了广州水道某码头工程局部水域平面二维水沙数学模型的建立和验证及实际应用效果,结果表明,模型能较好地模拟工程附近水流泥沙运动以及河床冲淤变化规律,为预测分析工程建设对河道河床冲淤演变影响以及量化分析提供了一种手段和途径。

基于二维水沙运动模型的锦凌水库调沙运行方案数值模拟研究

泥沙淤积是危害水库正常使用乃至运行安全的重要因素。以辽宁省新建的锦凌水库为例,通过构建的二维水沙运动模型对水库调沙运行方案展开数值模拟研究,根据研究结果提出了最优调度方案,该方案对相似水库的水沙调度研究具有重要的借鉴意义。

基于二维水沙数学模型分析挡潮闸闸下淤积特征——以连云港沿海车轴河闸为例

以连云港沿海车轴河闸为例,建立了挡潮闸闸下引河平面二维水沙数学模型,对闸下引河的水动力过程和泥沙输运过程进行了数值模拟,分析了车轴河闸闸门开启3种放水状态下闸下淤积的特征。

伶仃洋海区二维不平衡非均匀输沙数学模型

采用贴体正交曲线坐标下的水流运动方程及悬移质平衡输移方程等建立了伶仃洋海区二维不平衡非均匀输沙模型。其中泥沙输移的非均匀性采用分组粒径法来模拟,根据实测的泥沙级配资料,模型将泥沙分13组。针对河口泥沙双向交换的特点,对泥沙冲淤函数作了改进。并采用最新的实测地形资料和洪、枯两组水文组合条件对伶仃洋海区主要水文站点的实测资料进行验证,其水流、泥沙运动验证精度基本都能达到规范要求,海区含沙量分布与遥感图十分相似。

南水北调安阳河段倒虹吸水沙二维数值模拟

南水北调中线总干渠与安阳河交叉的倒虹吸工程,将改变天然河道水流条件,为了使倒虹吸交叉工程布设既安全又经济,需进行平面二维水沙数值模型设计,对交叉河段进行分析。以河流泥沙动力学为基础,采用非均匀矩形网格及交替方向隐式差分逐行求解的AD I有限差分格式进行数学模型设计,依据历史洪水调查对模型进行调试,从洪水水位、流速、流态及冲淤变化等方面对数学模型计算结果与物理模型试验结果进行比较及验证;采用水边线上切向、法向流速为零的方法确定水边线,采用水边界全区自动跟踪的方法进行动边界处理,改善了有限差分法不能较好地模拟不规则岸线的不足。

水电站近坝区水沙输移二维数值模拟

以萨拉康水利工程为例,采用平面二维水沙模型对近坝区域的水沙运动进行计算研究,分析了敞泄排沙条件下上引航道、泄洪闸、厂房等区域的泥沙淤积分布。结果表明,萨拉康水利枢纽工程运行30年后,泄洪闸前的泥沙淤积不会影响闸门安全运行;上引航道口门区主要受主流回流的影响,产生回流淤积;厂房段的拦沙坎与冲沙底孔可有效保护厂房进水口。

移动网格下黄河下游游荡段二维水沙数值模拟

本文针对游荡型河道水沙数值模拟中岸滩崩塌引起的网格移动问题,采用任意拉格朗日-欧拉方法,在正交贴体坐标系中建立了移动网格下的黄河下游游荡段平面二维非恒定水沙数学模型,同时为使移动网格情况下水沙运动控制方程满足几何守恒律,推导了正交贴体坐标系下网格运动项的计算公式,并采用基于弧长的超限插值法,提出了一种能追踪河岸边界变化的网格移动计算方法。最后采用黄河下游花园口至高村河段2013年实测水沙资料对模型进行验证,结果表明,本模型能较好地模拟出计算河段的水沙输移、滩槽冲淤分布和岸滩冲刷后退过程,所建模型可用于黄河下游游荡型河道水沙运动和滩槽演变模拟。

移动坐标下考虑弯道横向输沙及河岸变形的平面二维数学模型

基于移动坐标的计算原理,建立移动坐标下的平面二维水沙数学模型。通过在泥沙运动方程中增加横向输沙项,对该模型进行扩展,使其能较好地模拟弯道环流的横向输沙效应。借助土力学中边坡稳定性理论,对河岸崩塌变形进行数值模拟。将扩展后的模型应用于一概化弯道上,计算结果与现有的认识一致。