平面二維水沙數(shù)學模型的研究與應用.pdf

1、上世紀70年代以來,隨著電子計算機的普及與計算機性能的不斷提高,人們在研究河流泥沙問題時,越來越多的采用了數(shù)學模型。它以數(shù)值方法和計算機技術(shù)為手段,通過對河流的數(shù)值模擬計算,解決河流工程所關(guān)心的問題。對二維水流泥沙數(shù)學模型的探索和研究已在水利、環(huán)境、港口航道、防洪等工程領(lǐng)域中取得了一定成果,但水流泥沙運動機理仍是工程問題中的重要研究課題。
　　 本文結(jié)合河北省水利水電勘察設(shè)計研究院《河北省廟宮水庫汛期調(diào)度運用方式》項目,研究了平

2、面二維水流泥沙數(shù)學模型的理論、方法和實際應用問題,主要工作如下:
　　 1.系統(tǒng)地推導了二維非恒定流、二維泥沙連續(xù)方程,應用有限體積法思想,采用分類簡化離散方程的方法,降低了計算難度、節(jié)省了計算時間,為建立平面二維水沙數(shù)學模型奠定了基礎(chǔ)。
　　 2.在已有的泥沙研究成果的基礎(chǔ)上,提出并推導了新的泥沙連續(xù)方程形式,結(jié)合適合廟宮水庫情況的愛因斯坦水流挾沙公式,建立了平面二維水沙數(shù)學模型。
　　 3.根據(jù)離散方程,編制

3、Fortran計算程序,對廟宮水庫庫區(qū)內(nèi)的水流和泥沙沖淤進行計算并與已有的實測資料對比,吻合效果較好,說明模型可以用于該水庫的河道變形模擬。對上游來水、來沙情況和水庫排沙控制水位序列13年水沙組合過程進行計算模擬,給出了全河段的流場分布、含沙量分布、河床沖淤演變分布的計算模擬成果。
　　 4.通過綜合對比,定量分析了不同計算組合下床面沖淤演變情況,計算出排沙比,提出了水庫現(xiàn)狀泄流條件下最優(yōu)清淤方案。
　　 研究成果不僅為