分汊河道平面二维水流数学模型的研制及应用

采用有限元方法建立起一种适合于分汊河道模拟的平面二维水流数学模型,并以南京八卦洲汊道段为例,进行了水面线、断面流速分布和分流比的验证计算,验证结果与实际符合较好,从而证明了模型的可靠性。

基于二维平面水流数学模型的平原河道上跨改建桥梁流场影响分析

模型基于全方位不可压缩与雷诺数均匀分布的纳维斯托克斯方程,并服从于非线性布西尼斯克方程假定和静水压强的假定,通过对皖北平原河流上跨桥梁的河道二维水流数学模型研究,分析了平原河流在上跨桥梁改建后的流场变化,对比流速、流向变化,分析认为工程实施后,河道流速较小,减轻了洪水期现状河道的岸坡及主河槽的冲刷,受桥墩阻水作用影响,桥墩局部流场发生细微变化,但对河道流场的影响程度和影响范围较小,在较短河段内便可消除,工程对整个河道的流场影响较小。

二维水流数学模型在船厂工程防洪影响评价中的应用

本文通过采用MIKE21模型软件建立二维水流数学模型对长江某船厂工程洪水的流势、流态变化,以及洪水对船厂工程的影响进行数值模拟研究。经模拟分析,汛期遇100 a一遇洪水时,工程局部最大壅水值为0.43 cm,壅水影响长度为105 m,流速最大增加值为0.06 m/s,工程前后河道水动力特性和流场的变化不大,水流流态及水流流速分布无明显变化,对防洪影响不大。结果表明,使用MIKE21模型软件建立二维水流数学模型方法分析合理,为建设项目对防洪影响的计算与分析提供了可靠的方法,为建设项目安全运行提供了保障。

二维水流数学模型在桥梁工程防洪评价工作中的应用

数学模型是防洪评价工作中的一种重要技术方法,文章介绍了二维水流数学模型的计算原理、边界条件并将其应用在雄东片区A社区对外道路工程N9路跨新盖房分洪道特大桥防洪评价工作中,得出项目建设前、后工况下洪水演进的过程及水位、流速、流向及流势流态变化情况,分析项目建设对河道行洪的影响,为科学合理评价桥梁工程的行洪影响提供依据。

湖南澧水武圣宫滩航道改道平面二维水流数学模型研究

湖南澧水武圣宫滩位于淞虎航线53 km航道内,是湖南省水路运输体系的重要一环,为提高其通航标准以及航运价值,对该处航道进行改道处理。着重分析河段的演变趋势和碍航特性,提出澧水武圣宫滩航道的改道方案。通过数值模拟试验,研究航道改道工程实施后,河段通航条件的变化情况,分析不同来流条件下及最低通航水位时的参数变化趋势,以及开挖航道的稳定性。数值模拟试验结果表明:方案实施后澧水武圣宫滩左汊开挖区水流条件及航道稳定性满足需要,河段航道改道在技术上可行,为类似险滩的治理提供可靠的理论依据。

平面二维河道水流泥沙数学模型

引入通度概念处理河道不规则边界，用ＡＤＩ算法求解沿水深平均方程，破开算子法解悬移质不平衡输沙方程及河床变形方程，建立了平面二维河道水流泥沙数学模型，并通过物理模型试验对数学模型进行检验。

河道洪水演进的二维水流数学模型

提出了河道洪水演进二维水流数学模型的计算模拟方法．考虑了上、下游洪水边界的控制条件及糙率随河道流量变化的调整，并与采用不同尺度流、波分离方法得到的一维洪水波演进的理论解进行了比较，以永定河上游芦沟桥至金门闸河段为例，进行了计算验证，结果吻合良好．

河道平面二维泥沙数学模型

为了研究水库下游河道冲刷及由此而引起的对防洪、航运等造成的影响,本文给出了非均匀沙的平面二维动床数学模型,模型中考虑了悬移质不饱和输移、非均匀沙推移质输移及床沙级配的调整,利用ADI法对水流泥沙方程进行数值离散。利用该模型模拟了葛洲坝下游枝城至枝江河段涨水期淤积和落水期冲刷过程,冲淤量及冲淤部位跟实测值吻合较好。

河道平面二维泥沙数学模型研究

本文对平面二维泥沙数学模型进行了较系统的研究,建立了计算量及贮存量较小的平面二维泥沙数学模型,考虑了平面二维阻力、挟沙力、分组挟沙力等问题。发展了一种计算量及贮存量较小的且适合不规则河道边界的数值计算方法。用川江臭盐碛河段的实测资料对所建模型进行了验证,果结表明在流速分布、含沙量分布、回流变化及河床型态等方面符合良好。

平面二维水流泥沙数学模型有限元分析

建立了水流泥沙平面二维数学模型 讨论了动边界处理方法及定解条件 在利用有限元方法建立了离散的常微分方程组后 ,采用了选择系数质量矩阵集中法求解 ,从而避免了大量方程组的联解 ,极大限度地节省了计算存贮量 ,缩短了计算时间 通过实例验证 ,该模型适用于短河段、沉沙区、放淤区、引航道及边界条件较复杂的水工建筑物附近动床河段的冲淤数值模拟 。

三峡枢纽坝下通航水流条件平面二维数学模型研究

本文以南京水利科学研究院的三峡坝区物理模型试验所提供的三峡工程完建后运行50＋4年接近淤积平衡的坝下地形资料为基础，根据平面二维水深平均水流运动方程组，利用控制作积法及SIMPLER程式，通过平面二维数学模型对三峡枢纽下游引航道口门外各级流量下的通航水流条件作了研究，计算得到下游引航道口门区及连接段的流速流态，并指出了改善通航水流条件的措施．

河市州河大桥通航水流平面二维数学模型研究

采用平面二维水流数学模型,分析了州河大桥建桥前后的通航水流条件。通过工程修建前后水面线和流场的计算和分析,表明州河大桥的修建对各级流量下河道的水位、过水断面面积和河宽的变化影响很小,对主河道流场基本不会产生影响,论证了大桥修建的可行性。

澜沧江景洪水道Ⅴ级航道整治平面二维水流数学模型研究

在分析景洪水道基本特征的基础上,结合定床模型试验提出的Ⅴ级航道整治方案,采用平面二维水流数学模型进行了水面线和流场分析计算,研究了景洪水道Ⅴ级航道整治后通航条件的变化,结果表明在整治工程实施后该河段通航条件能基本满足Ⅴ级航道标准。

基于二维水流数学模型的江心洲防洪影响评价

在赣江某江心洲保护利用工程中,为评价该工程对河道防洪安全的影响,采用二维水流数学模型对其兴建前后的河道水位、流速进行了计算和对比分析。结果表明,在河峰型洪水P=5%条件下,拟建工程附近水位变化幅度为-4~5cm;拟建工程对计算河段的整体流场影响不大,对江心洲岛上及左、右汊局部流场有一定的影响,流速变化幅度为-26.3~22.5cm/s。该江心洲保护利用工程对其所处河段行洪安全的不利影响较小。

二维水流数学模型在多分汊河道鱼类栖息地设计中的应用

多分汊河道汇合或分流口水流流态复杂,常常存在河口滩及深槽,复杂多样的水文水力条件为鱼类提供了良好的进食及休憩场所。针对多分汊河道边界复杂的特点,建立了基于一般曲线坐标系下的平面二维水流数学模型。将所建立的数学模型应用于大渡河乐山段安谷水电站左岸生态河网建设和鱼类栖息地设计,对工程投运前后河段的水深、流速、流场、分流比进行模拟和对比分析,设置生态工程措施,使得鱼类产卵场河段水流特性仍满足鱼类栖息地要求。从安谷水电站运行效果看,设计的生态措施对河道鱼类栖息改善取得了较好的实践效果。

GIS在平面二维水流数学模型中的应用

从分析GIS提供的空间分析插值算法出发,提出了应用地形栅格转换插值为平面二维水流数学模型生成可用的基础地形数据的方法。采用该方法成功模拟了拟建的西安—铜川高速公路渭河特大桥附近多种水情、多种工况下的流场和水位场。

河道疏浚工程一维、二维数值模拟比较研究

该文通过建立某河道疏浚工程河段平面一维、二维水动力数学模型,对水位进行数值模拟,进而对疏浚前后水位、流速结果进行比较分析。

二维水流数学模型在河道桥梁阻水计算中的应用

为研究河道桥梁阻水问题,运用二维水流数学模型及其求解方法,建立了河道平面二维潮流数学模型并进行求解。经对3座已建桥梁阻水的计算表明,模型计算精度经验证能满足应用要求。最后,应用该模型进行了某拟建桥梁工程对河道的壅水、流场变化模拟计算,为桥梁阻水影响提供了较为准确的评价。

基于高性能平面二维水流数学模型的计算效率研究

针对高性能平面二维水流数学模型,分别开展了基于单机多核处理器(CPU)和显卡(GPU)的并行化研究,旨在提高模型计算效率。以长江下游福姜沙水道为例,对并行后模型的可靠性和计算效率进行评估,结果表明:采用两种并行模式后,模型计算结果与串行结果一致,可靠性好,且计算效率有所提高,特别是采用GPU并行模式后,模型计算效率提高6.7倍以上,大大缩短了模型计算周期。

平面二维水流数学模型在码头和取水口建筑物防洪影响计算分析中的应用

采用河道平面二维水流数学模型,对襄樊河段水流运动以及襄樊电厂二期工程大件码头和取水口工程对防洪的影响进行了数值模拟计算。结果表明:工程修建后上游河段最大壅水高度约0.02 m,最大壅水长度约为630 m,水流流态及水流流速分布无明显变化,对防洪影响不大。