内河航道挖槽立面二维水沙数学模型研究

文章采用有限体积法建立了航道挖槽立面二维水沙数学模型,以分析挖槽后航道的冲淤变化。该模型引入了压强修正值,克服了因挖槽断面形态变化引起的流速剧烈变化带来的模拟困难;同时采用了动网格技术,使计算区域随流动区域的变化而改变,较好模拟了自由表面和含沙量的变化。为检验模型的可靠性,采用了试验资料进行验证,模型计算结果与试验数据符合较好。

长江中游瓦口子至马家咀河段二维水沙数学模型

针对长江中游瓦口子至马家咀河段(弯曲分汊河段)的水沙运动特点,给出了二维水沙数学模型尤其是推移质不平衡输沙计算的模式,主要包括推移质不平衡输沙方程、床沙级配方程、河床变形方程;对模型中的几个关键问题提出了处理方法,如非均匀沙起动及输移规律、床面混合层厚度等。利用大量的水流及河床变形资料,率定了模型的一些参数,进行了水面线、流速分布及河床变形的详细验证。在此基础上,根据设计部门提供的进出口水沙边界条件,预测了三峡工程蓄水初期该河段的冲淤过程与分布及航道条件的变化。

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。

河流型水库垂向二维水沙数学模型

在垂向二维水动力模型的基础上,叠加了泥沙模型,建立了垂向二维泥沙模型,该模型的主要特点是水动力模型采用斜压模式,可以模拟由于水库水温度分布时空变化对其水动力结构及泥沙沉降速度的影响;泥沙模型采用分步法求解,简化了计算;独立求解粘性泥沙及非粘性泥沙的沉降速度及水土界面交换通量;运用经验公式估算泥沙及水动力模型参数,弥补了资料不足的缺点。最后运用实测资料对所建泥沙模型进行了有效性验证,结果表明:悬沙模拟值与实测值相对误差较小,时空分布特征相似;同时,模型能较为准确反映由于水库出入流引起的库首与库尾水温及泥沙分布特征。

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。

平面二维水沙数学模型

本文提出了在特定定义下的流函数－涡量法表示的平面二维水流基本方程式，进而建立了平面二维水沙数学模型．文中对计算方法、有关水流泥沙物理参数的确定等问题进行了初步探讨．模型利用葛洲坝坝区实测资料进行了验证．

基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型测试与率定

为检验黄河下游基于GIS的二维水沙数学模型的水流、泥沙构件对各种流态、任意几何形状及水下河道地形等复杂情况的适应性,利用缓流、急流、缓急流相互转化、复式渠道及点源加沙等典型案例对模型构件进行了测试,并采用2004年黄河调水调沙试验资料对模型进行了初步率定。测试与率定结果表明:黄河下游基于GIS的二维水沙数学模型的水流、泥沙构件设计合理,数值方法正确,在各种流态、复杂地形等条件下具有通用性和较高的精度。虽模型的水流、泥沙构件能基本反映水流泥沙运动规律,但尚需通过更多的实测资料进行率定验证,以进一步提高模型的精度。

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 。

库区平面二维水沙数学模型的研究与应用

本文建立了库区平面二维水沙数学模型,应用有限体积法思想,增强了模型的适应性和灵活性。利用该模型对庙宫水库库区内的水流和泥沙冲淤进行分析研究,结果表明,模型能较好地模拟水库的河道水流泥沙运动及河床变形情况,将其应用于庙宫水库蓄水排沙预报的模拟计算中,通过综合对比,提出了水库现状泄流条件下最优清淤方案。

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。

长江藕池口水道平面二维水沙数学模型研究

针对三峡水库蓄水以后,藕池口水道滩槽格局稳定性下降,航道条件持续恶化的情况,开展了水道演变相关研究工作。模拟并预测了这一典型弯曲分汊河段在新水沙条件下的演变趋势。研究结果表明,三峡水库蓄水以后,该水道倒口窑心滩从生成到并岸的周期性演变规律并未发生本质性变化,且该区域可能在倒口窑心滩并岸之后发育新的心滩;航宽有不断变窄的趋势,建议及早展开系统治理,以保证该航道稳定的通航条件。

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。

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。

一二维水沙数学模型在长江的研究与应用

水沙数学模型是研究河段水动力情况、河势变化预测预报以及工程泥沙问题的一个强有力的手段,长江委水文局利用水动力学、河流泥沙动力学、河床演变等基本方程,研究开发了以纵向泥沙冲淤为主要研究对象的一维水沙数学模型,和以平面或横断面泥沙冲淤为主要研究对象的平面二维水沙数学模型,并将模型应用于诸多涉水工程及相关泥沙问题研究工作中,取得了良好的效果。

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。

二维水沙数学模型及其在汉江入汇河段的应用

运用有限分析法的基本思想,自主开发了适用于汉江入汇段的平面二维数学模型。该模型采用了曲线四边形9点等参单元法,任意剖分计算区域,构造出形函数,并实行坐标变换,在划分网格技术中使用了适体河流边界将计算区域任意划分成多个曲线四边形的有限单元技术,在模型前后期处理技术如计算网格的任意划分技术,地形高程的插值技术上进行了改进,吸取了有限元法对河道不规则岸线有较好适应性的优点,发挥了有限差分方法成熟的数值方法技术。运用该模型对长江与汉江交汇处3组不同来流的情况下的流场进行了计算和分析验证,效果较好。

长江汉口河段平面二维水沙数学模型初步研究

在长江汉口河段二维泥沙数学模型的建立与求解过程中，采用了曲线四边形9点等参单元法，任意剖分计算区域，并构造出形函数将水流连续方程、运动方程、泥沙扩散方程和河床变形方程离散，根据来水来沙过程并利用边界条件，模拟了较长时问的河床变形。

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。