復(fù)式河道數(shù)值模型應(yīng)用研究.pdf

1、自然界中絕大多數(shù)河流都是以彎曲復(fù)合渠道的形式存在,即由主河道以及臨近的洪泛區(qū)(漫灘、灘地)組成.近年來,灘地的土地利用越來越廣泛,隨著灘地人口的顯著增加以及灘地區(qū)域經(jīng)濟的快速發(fā)展,灘地以及相關(guān)堤岸的防洪安全問題引起了社會越來越多的關(guān)注.在水利工程的設(shè)計和管理中預(yù)報壩體潰決流動現(xiàn)象以及理解復(fù)合河道水流的水力特性十分重要,尤其對于河流管理以及洪泛區(qū)管理有著重要的實際意義.本文對以下問題進(jìn)行了回顧:復(fù)式順直河道和復(fù)式游蕩型河道的水流機理的研究

2、,糙率系數(shù)的評估方法和明渠流基本控制方程,河道模擬的數(shù)值方法以及計算軟件的發(fā)展.Sobek是由代爾夫特水力學(xué)所(WL|Delft Hydraulics)研究開發(fā)的綜合數(shù)值模擬軟件,它基于一維圣維南方程和二維淺水方程,應(yīng)用隱式Delft差分格式,主要應(yīng)用于一維河網(wǎng)模擬和二維地表漫流的水動力特性的研究.本文主要研究了Sobek模型在復(fù)式游蕩型河道水流問題中的應(yīng)用.在Sobek的環(huán)境下建立了兩種完全不同的數(shù)值計算模型,基于實驗室數(shù)據(jù),對兩種不

3、同模型結(jié)果進(jìn)行了對比.第一個模型為一維二維耦合模型,主河道被作為一維河網(wǎng)處理,灘地被作為二維網(wǎng)格進(jìn)行離散.第二個模型為完全二維模型,在該種模型中主河道和灘地都作為二維網(wǎng)格進(jìn)行離散處理.在建立以上兩個模型的基礎(chǔ)上,本文對于模型中的三個關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了敏感度分析,包括洪泛區(qū)的曼寧糙率系數(shù),渠道縱向坡降以及主渠道的彎曲度.本文通過對于以上三個系數(shù)的比較,分析比較了兩種不同模型的性狀.結(jié)果表明,以上兩種模型都可以很好地模擬游蕩型河道的水流特點,與