复式河道数值模型应用研究
自然界中绝大多数河流都是以弯曲复合渠道的形式存在,即由主河道以及临近的洪泛区(漫滩、滩地)组成.近年来,滩地的土地利用越来越广泛,随着滩地人口的显著增加以及滩地区域经济的快速发展,滩地以及相关堤岸的防洪安全问题引起了社会越来越多的关注.在水利工程的设计和管理中预报坝体溃决流动现象以及理解复合河道水流的水力特性十分重要,尤其对于河流管理以及洪泛区管理有着重要的实际意义.本文对以下问题进行了回顾:复式顺直河道和复式游荡型河道的水流机理的研究,糙率系数的评估方法和明渠流基本控制方程,河道模拟的数值方法以及计算软件的发展.Sobek是由代尔夫特水力学所(WL|Delft Hydraulics)研究开发的综合数值模拟软件,它基于一维圣维南方程和二维浅水方程,应用隐式Delft差分格式,主要应用于一维河网模拟和二维地表漫流的水动力特性的研究.本文主要研究了Sobek模型在复式游荡型河道水流问题中的应用.在Sobek的环境下建立了两种完全不同的数值计算模型,基于实验室数据,对两种不同模型结果进行了对比.第一个模型为一维二维耦合模型,主河道被作为一维河网处理,滩地被作为二维网格进行离散.第二个模型为完全二维模型,在该种模型中主河道和滩地都作为二维网格进行离散处理.在建立以上两个模型的基础上,本文对于模型中的三个关键参数进行了敏感度分析,包括洪泛区的曼宁糙率系数,渠道纵向坡降以及主渠道的弯曲度.本文通过对于以上三个系数的比较,分析比较了两种不同模型的性状.结果表明,以上两种模型都可以很好地模拟游荡型河道的水流特点,与实验室数据吻合较好.一维二维耦合模型在非漫流情况下的模拟效果比较好,而完全二维模型在漫流情况下的模拟效果较好.
复式游荡型河道;一维二维耦合模型;二维模型;漫流;非漫流;糙率;纵向坡降;弯曲度
河海大学
硕士
水工结构工程
任旭华;Ioana Popesco
2004
中文
TV143.3
63
2005-07-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）