河流水流泥沙运动数值模拟技术研究
我国河流水流泥沙数值模拟技术进展与应用
我国河流水流泥沙数值模拟技术进展与应用张明进;张华庆;白玉川【摘要】文章对我国水运工程领域河流水流泥沙数值模拟技术的发展过程和技术创新成果进行了系统的总结.对一维、二维和三维水沙模型在模拟系统和计算方法等方面近年来的技术进展给予了归纳,并对几个模拟系统的一些具体工程应用进行了简要介绍.目前,一、二维水沙数学模型已相对比较成熟,三维模型也能应用来解决一些具体问题.河流水沙数值模拟技术今后的发展主要在于基础理论的创新,观测技术的提高,观测资料的系统化与公开化,以及数值模拟成套技术的标准化,实现数学模型的开放性检验与应用等.%The development and applications of simulating technology for river flow and sediment in water transport engineering domain of China have been summarized systematically.In this paper,the progress of calculation methods and simulation systems in recent years were analyzed,and examples of its application for 1-D,2-D and 3-D mathematical models were given.At present, 1-D and 2-D mathematical models have already reached a relatively riper stages,3-D mathematical model can also solve some engineering problems.The future development of simulating technology for river flow and sediment include the following areas.The first is the innovation of theories on flow and sediment transport.The second is the improvement on observation technology and observation data systematic and opened to public.The third is the whole set of numerical simulating technologies and make the models opened to public,verified and used by public.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2011(032)005【总页数】7页(P329-335)【关键词】河流;水流泥沙;数学模型;模拟技术【作者】张明进;张华庆;白玉川【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津300072;交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456;天津大学建筑工程学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TV142;O242.1河流水流泥沙数值模拟始于20世纪60年代，20世纪70年代以后逐步成熟。
河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究
河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究一、引言河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究是以计算机模拟为手段，研究河流水动力学现象的学科。
该领域涉及到流体力学、数值计算、水文学等多个学科，重点研究水文过程的物理本质，利用数学方法和计算机技术进行数值模拟，揭示河流水文环境的动态变化规律，为水资源管理和环境保护提供科学依据。
二、河流水文数值模拟技术1.概述河流水文数值模拟技术是一种基于数值分析理论和计算机模拟技术的水文学研究方法。
该方法以数学方程为基础，采用计算机模拟技术，通过对河流系统的数值计算和模拟，达到预测和解决具体问题的目的。
2.主要应用河流水文数值模拟技术主要应用于以下领域：⑴预测洪水、旱涝、水质变化等水文过程；⑵研究河流形态和输沙过程的演变规律；⑶优化河流水能利用和水利工程设计方案；⑷计算河流水力学力学特性和河道水动力学模型；⑸分析水污染物的扩散和化学反应。
其中，流量预测和水能利用是常见的应用领域，并得到广泛应用。
3. 模型构建河流水文数值模拟的基础是建立一种数学模型，模拟水文过程的自然变化。
建立模型可以采用解析方法或者数值分析方法。
其中，数值分析方法是将问题转化为差分或代数方程组，使用计算机进行模拟，得到系统的数值解，从而揭示水文过程的规律。
河流水文数值模拟的基本要素包括：⑴模型区域；⑵模型计算时间步长；⑶模型边界条件；⑷模型计算反演算法及数值算法。
4. 模型验证模型验证是河流水文数值模拟技术的关键环节。
模型验证需要进行数据比对分析，针对实验结果和模拟结果进行对比。
通过比对分析，评估模型的可靠性和预测效果，完善模型。
三、二维流体力学仿真技术1.概述二维流体力学仿真技术是通过计算机模拟，研究流体在二维平面内的物理特性和动力学行为的一种方法。
该技术可以广泛应用于河流湖泊、海洋环境等不同规模的自然环境中，研究流体的流动过程及与周围介质的相互作用。
2. 主要应用二维流体力学仿真技术主要应用于以下领域：⑴研究河流湖泊的水动力学特性，预测水位变化、水流波浪特性等相关问题；⑵优化水利工程设计方案、控制河流湖泊水质；⑶分析环境污染和气溶胶扩散过程；⑷研究台风、海啸波浪等极端气象事件的影响。
我国河流水流泥沙数值模拟技术进展与应用
能应用来解决一些具体 问题。 近几十年 、 尤其是近 ２ 年来 ， ０ 我国水利水运工作者就内河航道 与港 口泥沙输 移 、 床演 变 与航 道整 治等 进行 了大量 的研 究 ， 数值 模拟 领 域 取得 了许 多重要 的成 果 ＿ 。 河 在 ８ 在模 拟 系统 发 展完善 、 数值计算方法 、 软件系统集成等多方面取得 了重要进展 ， 在解决河床演变与整治 、 航道与港 口工程泥 沙等 实 际 问题 过程 中发 挥 了重要 的作 用 。
进 ＿－ ］ Ｊ２ 。 ４ｏ
１ 二维水 沙 数值模 拟 系统 ． ２
包括 平 面二维 和立 面二 维两 种模 式 。 面 二维模 拟 系统适 用 于水平 尺度 远 大于垂 向尺度 的宽广水 域 ， 平 如
收稿 Ｅ期 ：０ １ ０ — ４ 修 回日期 ：０ １ ０ — ８ ｔ ２ １－ ３ １ ； ２ １－ ４ ２ 基金项 目： 国家 自然科学基 金项 目（０ ７ ０ ６ ； ５ ９ ９ ６ ）西部交通建设科技项 目（０ ８ ２ ２ ４ ９ ２０ ３ ８０ ９ ０ ２ ０ ３ ８２ ３ ；０ ９ ２ ０ ００ ） 作者简介 ： 张明进（ ９ ９ ）男 ， 宁省北票人 ， 士研究生 ， １７ 一 ， 辽 博 副研究 员 ， 主要从事港 口航道 工程研究 。
术的提高 ， 观测资料的系统化 与公 开化 ， 以及数值模 拟成套技术 的标准化 ， 实现数学模型 的开放性检验与
应用等。
关键 词 ： 河流 ； 水流泥沙 ； 数学模型 ； 拟技术 模
中 图 分 类 号 ： Ｖ １２ ０２ ２１ Ｔ ４ ； ４ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ８ ４ （ ０ １ ０ — ３ ９ ０ １０ — ４ ３ ２ １ ）５ ０ ２ — ７
泥沙在水体中对流扩散运动特性的数值研究模拟的开题报告
泥沙在水体中对流扩散运动特性的数值研究模拟的开题报告一、选题背景泥沙是河流和水体中的主要物质之一，它们的运动和扩散特性对环境的影响十分重要。
在近年来的河流治理和流域防洪工作中，对泥沙的运动规律和扩散特性进行研究已经成为必不可少的工作。
本文将采用数值模拟方法研究泥沙在水体中的对流扩散运动特性，以期对泥沙在水体中的输移形态及其影响因素有更全面的认识。
二、研究意义目前，对泥沙的运动和扩散特性的研究主要依赖于实验室和野外观测，这种方法存在时间和空间上的限制。
而数值模拟方法由于具有无时无刻的连续性、可重复性和低成本等优势，使得其成为了研究泥沙运动规律和扩散特性的有效手段。
通过选择合适的数值模型和数值方法，可以得到泥沙在水体中的流动特性、输移规律及其影响因素等详细信息，从而在河流治理、流域规划以及环境保护等方面提供科学依据。
三、研究方法本文将采用数值模拟方法研究泥沙在水体中的对流扩散运动特性。
数值模型将基于流体力学方程和质量守恒方程，通过计算机模拟泥沙在水体中的运动与传输过程。
主要包括以下步骤：1.建立数值模型：根据泥沙在水体中的运动规律和扩散特性建立数学模型，以形式化和标准化的方式描述泥沙的输移过程。
2.选择数值方法：根据泥沙输移的物理特性以及数值模型的形式，选择适合的数值方法进行离散化求解。
3.处理边界条件：根据实际情况，对数值模拟的边界条件进行处理，包括进口流量、边界波浪、底面底层阻力等。
4.调整模型参数：对数值模拟过程中的各种参数进行调整，以保证数值模拟结果的准确性和稳定性。
5.数值模拟实验：进行一系列数值模拟实验，对泥沙的输移规律和影响因素进行详细研究。
四、研究内容和预期结果本文主要研究泥沙在水体中的对流扩散运动特性，通过数值模拟实验，研究泥沙在水体中的输移形态及其影响因素，主要涉及以下几个方面：1.泥沙在不同流速和深度下的输移规律。
2.泥沙在不同河道形状和底质状况下的输移规律。
3.泥沙在不同水力条件下的输移规律以及输移倾向性。
海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用
海岸河口水动力数值模拟研究及对泥沙运动研究的应用一、本文概述随着全球气候变化和人类活动的不断加剧，海岸河口地区的水动力环境和泥沙运动特性发生了显著变化，这对海岸河口地区的生态、环境和经济发展产生了深远影响。
因此，对海岸河口的水动力数值模拟及泥沙运动研究具有重要的理论和实践意义。
本文旨在探讨海岸河口地区的水动力数值模拟方法，并分析其在泥沙运动研究中的应用。
本文将对海岸河口的水动力数值模拟进行概述，介绍数值模拟的基本原理、常用模型和方法，以及模型建立和验证的一般流程。
本文将重点分析水动力数值模拟在泥沙运动研究中的应用，包括泥沙输移、沉积和再悬浮等方面的模拟和研究。
本文将通过具体案例，探讨水动力数值模拟在海岸河口地区泥沙运动研究中的实际效果和应用前景。
通过本文的研究，旨在为海岸河口地区的水动力数值模拟和泥沙运动研究提供理论支持和实践指导，为海岸河口地区的可持续发展和生态环境保护提供科学依据。
二、海岸河口水动力数值模拟基础海岸河口水动力数值模拟是对海岸河口地区水流运动进行量化分析和预测的重要手段。
它基于流体力学的基本原理，结合数值计算方法，对水流、潮汐、波浪等动力因素进行模拟，揭示这些动力因素在海岸河口地区的运动规律。
在进行海岸河口水动力数值模拟时，需要首先建立数学模型。
这些模型通常包括控制方程、边界条件、初始条件等。
控制方程一般基于Navier-Stokes方程，描述水流运动的基本规律。
边界条件和初始条件则根据具体的研究区域和实际问题进行设定，如河口的开敞程度、潮汐的影响、风的作用等。
数值求解方法是数值模拟的核心。
常用的数值求解方法包括有限差分法、有限元法、谱方法等。
这些方法各有优缺点，需要根据具体的问题和模型选择合适的方法。
例如，对于复杂的海岸河口地形，有限元法可能更适合；而对于大尺度的海洋流场模拟，谱方法可能更有优势。
在进行数值模拟时，还需要考虑模型的验证和校准。
这通常通过与实际观测数据进行对比来实现。
河流水文循环流场的数值模拟研究
河流水文循环流场的数值模拟研究河流是自然界中重要的水源和生态系统，水文循环是河流生态系统中非常重要的因素。
水文循环是指河水流动、水的蒸发、水的降雨等自然界中水的循环过程。
通过研究水文循环，可以更好地了解水资源的使用情况，并且有效地预防水灾和干旱等自然灾害。
河流的水文循环是由各种物理、化学过程相互作用形成的。
其中包括水流动、水的蒸发、水的蒸散发、水的沉积、水的运动等许多因素。
这些因素之间的相互作用非常复杂。
为了更好地研究这些因素之间的相互作用，我们可以运用数值模拟方法进行研究。
数值模拟是指利用计算机进行模拟实验，从而预测和分析复杂的自然系统。
对于河流水文循环的研究，数值模拟可以用来预测水流的流向和流速，以及水的蒸发和沉积情况等。
在河流水文循环的数值模拟中，需要考虑的因素非常多。
首先，需要建立河流的数学模型，来描述河流的水流和水文循环。
其次，在模拟过程中要考虑各种物理和化学因素的影响。
最后，在进行数值模拟过程中，需要对模型进行计算和修正。
在河流水文循环的数值模拟研究中，需要注意以下几个方面：一、物理因素的考虑在数值模拟中，需要考虑许多物理因素对河流水文循环的影响。
这些物理因素包括气候、降雨和地形等。
其中，气候因素是水文循环的重要因素之一，气候的变化会导致水文循环的不同。
例如，气温升高将影响降雨和蒸发的情况，从而影响水文循环的变化。
降雨是河流水文循环的另一个重要因素。
降雨的多少和分布将影响水文循环的时间和空间变化。
在数值模拟中，需要模拟降雨的分布和多少，来预测河流水位的变化。
地形也是河流水文循环的重要因素之一。
地形不同将影响水流速度和水流方向。
为了更好地模拟河流水文循环，需要考虑地形因素的影响。
二、化学因素的考虑化学因素也会影响河流水文循环。
其中，含氧量、水温、离子浓度等因素对于河流生态系统的健康状况和水的质量有着重要的影响。
在数值模拟中需要考虑这些因素的影响。
除此之外，还需要考虑水中悬浮物的分布和运动等因素。
水文学中的实验与数值模拟技术研究
水文学中的实验与数值模拟技术研究水文学是研究水文特征、水文过程、水文系统和水文变化规律的学科。
对于水文学研究，实验与数值模拟技术是非常重要的研究手段。
本文将着重阐述水文学中实验与数值模拟技术的研究现状以及未来发展方向。
一、实验技术在水文学中的应用水文学实验技术指对水流、泥沙、水气相交换等水文过程进行模拟和观测的技术。
传统的水文学实验主要采用体积法、时间积分法、水平比拟法等方法。
这些方法仍具有一定的局限性，如不能模拟复杂的水文过程和流域的耐用性问题。
为解决这些问题，水文学研究者开始使用画板实验、模型实验、风洞实验、流场可视化等现代实验技术。
画板实验主要是通过将不规则的原始数据通过加工整理变成图形，以便观察、比较、分析和探讨。
模型实验是通过制作、调试、组装、示范模型，使模型与原型之间的比例、物理性质、运动规律等尽可能相似，以实现将真实的水文过程转化为模型实验过程的一种实验手段。
风洞实验是通过在风洞内保持一个静止空气环境，利用风机引导气流通过对象或原型来检验对象或原型的气动性能，以实现将真实的水文过程转化为风洞实验过程的一种实验手段。
流场可视化是将粒子追踪、阴影精炼、数字图象处理等观察特征的技术运用到模型试验中，通过展示运动颗粒、流线、速度等信息来研究水文过程的评估技术。
二、数值模拟技术在水文学中的应用数值模拟是指通过计算机模拟运用数学方法对水文过程进行模拟和模拟的技术。
水文学数值模拟可以划分为黑盒模型和白盒模型。
黑盒模型是指利用因果关系未知或只知部分的水文数据建立水文模型，如神经网络模型、支持向量机模型、个体模拟模型、进化树模型、回归法模型等。
白盒模型是指从物理及数学上对待研究对象建立数学（物理）模型并求解，如土地覆盖变化模型、水文定量关系模型、粒子群优化模型、生态驱动空间分布模型等。
相较于黑盒模型，白盒模型可以给出更加精确、可靠、具有科学合理性的水文过程模拟结果。
水文学中的数值模拟技术有很多具体的应用研究，例如：洪水预警模型、地下水数值模拟、水文水资源响应性模拟、流域综合评价模拟等等。
河流水流泥沙运动数值模拟技术研究
图 1-11 单连通域网格的生成 1.2.3 网格拼接方法 网格拼接是把分散的区域网格拼接起来，形成整体，以便于完整网格节点坐标的输 出。 下图为网格拼接后图形。
A D B
1
C A A
A
D B
2-1
D C C C B
2-2
D B
岛
图 1-12 2.2.4 网格节点数据的导出
网格拼接实例
网格节点信息的导出形式有三种： （1）.dxf 形式； （2）.grd 形式； （3）.shp 形式， 这三种形式网格信息可以分别用 CAD、Delft3D 和 GIS 软件直接打开。 2.2.5 地形插值计算 网格数据导出前可以对地形进行插值计算，从而得到网格节点处地形数据“地形插 值计算”界面如图 1-13 所示。
图 2-2
二维水沙数值模拟软件系统
二维水沙数值模拟软件系统数据流图如图 2-3 所示。
现场数据
软件生成 用户输入
输入文件
程序调用
前处理
求解器
软件生成 计算生成
后处理
用户操作
计算结果
图 2-3 软件数据流示意图
输出文件
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河流水流泥沙运动数值模拟技术研究 简本
2.1.1 TK-2DC 的构成 TK-2DC 包括前处理模块、中心计算模块（求解器） 、后处理模块。其中，中心计 算模块包括水流计算模块和泥沙计算模块，均采用 FORTRAN90 语言进行编制，其源程 序可以在 Fortran 编译系统中编译成 *.exe 可执行文件，该文件可以脱离 Fortran 系统单 独执行。 2.1.1.1 前处理模块 （1） 网格划分 网格划分是前处理中的重要部分，通过用户给定计算域散点地形高程，网格划分模 块程序还可以将地形插值到网格节点上，完成网格地形文件的生成。详见子题一报告。
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实际工程正交曲线网格形成
图 1-1 1.2 1.2.1 正交曲线网格的生成 计算流程
正交曲线网格软件生成流程图
以多连通物理区域为例，正交网格计算的一般流程为绘制物理区域（图 1-2）→划 分成多个简单的单连通区域（图 1-3）→单连通区域内计算正交曲线网格（图 1-4）→网 格拼接（图 1-5） 。
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河流平面二维水流泥沙数学模型软件化研究 本项目河流平面二维水流泥沙模型控制方程为拟合坐标系下平面二维 k-ε 紊流和悬
移质泥沙运动方程模式，项目研究主要是对其进行软件化开发。 2.1 TK-2DC 数学模型软件化 该软件系统集成基于 MS .NET 框架，采用 C#语言开发，软件界面采用多文档窗口 （MDI）模式，可同时进行多项工程的数据处理及模型计算。程序主窗口界面见图 2-2 所示。
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图 1-13 1.3 网格特性
“地形插值计算”界面
1.3.1 局部网格自动加密 该网格自动生成技术，与国外商用软件网格生成一样，实现了局部网格自动加密控 制。使该模块操作更方便，更灵活，实用性更强。 1.3.2 网格兼容特性 通过 TK2DC 前处理模块生成的网格信息，可以与 CAD、GIS、Delft3D 等软件相互 兼容，并可以直接做为 Delft3D 软件的网格文件进行数值计算，这使得该软件的应用范 围更加广泛。
图 1-6
单连通物理区域
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第一步，保角变换。通过保角变换把不规则边界的物理区域变换成规则矩形边界的 计算区域，如图 1-7 所示。
t
物理区域
计算区域
s
图 1-7
物理区域变化到计算区域
第二步，计算区域用 Laplace 方程实施坐标变换，生成正交曲线网格，采用超松弛 法求解方程组，图 1-8 所示的计算区域被划分为节点数量为 5×6 的网格。 第三步，分段三次埃尔米特插值获得变距网格，图 1-9 显示了已知计算区域任意一个点 的坐标(ss,tt)，如何求出它对应的贴体正交坐标（x,y）的埃尔米特插值方法。图 1-10 显 示了由等距网格到变距网格的改变。
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河流水流泥沙运动数值模拟技术研究 简本 实际工程物理计算区域
计算区域边界的划分与生成（多个单连通区域） 单连通区域边界
保角变换（将不规则边界的物理 区域转化为规则矩形边界区域）
计算区域数值计算，生成正 交曲线网格
分段三次埃米尔特插值获得 变距正交曲线网格
多个单连通区域正交网格拼接
流向 河道 岛
1 2-1 2-2 岛 3
图 1-2
物理区域
图 1-3
划分成多个单连通区域
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图 1-4
单连通区域内分别生成正交曲线网格
图 1-5
网格拼接
正交网格的生成计算以单连通区域网格生成为基础， 以下将介绍本软件单连通区域 网格生成方法。 1.2.2 单连通区域网格生成方法 以图 1-6 所示的单连通物理区域为例，图上单连通区域由 A（21 个节点） 、B（23 个节点） 、C（21 个节点） 、D（19 个节点）四条线段组成、节点编号在节点旁标出，以 A1 表示 A 上的第一个节点，其余类推。
图 2-2
二维水沙数值模拟软件系统
二维水沙数值模拟软件系统数据流图如图 2-3 所示。
现场数据
软件生成 用户输入
输入文件
程序调用
前处理
求解器
软件生成 计算生成
后处理
用户操作
计算结果
图 2-3 软件数据流示意图
输出文件
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2.1.1 TK-2DC 的构成 TK-2DC 包括前处理模块、中心计算模块（求解器） 、后处理模块。其中，中心计 算模块包括水流计算模块和泥沙计算模块，均采用 FORTRAN90 语言进行编制，其源程 序可以在 Fortran 编译系统中编译成 *.exe 可执行文件，该文件可以脱离 Fortran 系统单 独执行。 2.1.1.1 前处理模块 （1） 网格划分 网格划分是前处理中的重要部分，通过用户给定计算域散点地形高程，网格划分模 块程序还可以将地形插值到网格节点上，完成网格地形文件的生成。详见子题一报告。
t
t
等距计算区域节点数21× 19
固定 、 边界的变 距计算区域节点数 21× 19
s
s
等距计算区域贴体 正交网格由超松弛 法计算生成
变距计算区域贴体 正交网格由等距计 算区域生成的贴体 正交网格节点插值 生成
图 1-10 由等距网格插值生成变距正交曲线网格示意图
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图 1-11 单连通域网格的生成 1.2.3 网格拼接方法 网格拼接是把分散的区域网格拼接起来，形成整体，以便于完整网格节点坐标的输 出。 下图为网格拼接后图形。
A D B
1
C A A
A
D B
2-1
D C C C B
2-2
D B
岛
图 1-12 2.2.4 网格节点数据的导出
网格拼接实例
网格节点信息的导出形式有三种： （1）.dxf 形式； （2）.grd 形式； （3）.shp 形式， 这三种形式网格信息可以分别用 CAD、Delft3D 和 GIS 软件直接打开。 2.2.5 地形插值计算 网格数据导出前可以对地形进行插值计算，从而得到网格节点处地形数据“地形插 值计算”界面如图 1-13 所示。
再次利用分段三次 埃尔米特插值由× 处的点坐标tt求出 该点的x或者y值
s
x(或y)
代求点处 的x(或y) 值
由t1、t2、t3、t4、t5、t6处的 x或y值为因变量，t为自变量组 成的分段三次埃尔米特插值曲线
贴体正交网格
t1
t2 tt t3 t4 t5 t6
t
图 1-9
求计算区域任意一个坐标为(ss,tt)的点的贴体正交坐标(x,y)示意图
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河流复杂河段计算网格自动生成技术研究 河流复杂河段计算网格自动生成技术作为 TK-2DC -Delphi 提供的 RAD（Rapid Application Development）环境 ， 建立高效率的 windows 窗口应用程序，实现图形生成、修改、删除等编辑功能。 下面介绍贴体正交曲线网格自动生成原理、网格生成过程情况。 1.1 网格生成原理 正交曲线网格的生成，实际上就是在上述离散方程基础上的一个边值问题。本项目 软件生成中，边界应用 GIS 已有的的优点，对已给出的电子地图，只需选取要计算的区 域，用鼠标点击沿岸及开边界即可录人相应的边界；也可直接导入后缀名为“dxf”格 式的图形边界文件做为边界。 .在边界节点的控制上只需在图形界面上定义边界点的个数 和疏密，避免了人为手动节点的录入。另外，由于边界点在图形界面上形成，可以直接 观察到边界的效果，方便边界调整，使得网格生成效率更高。 所有边界节点布设完毕后，通过保角变换，将不规则物理计算区域转换为规则的计 算区域，同时启动相关程序计算式的数值解，因为初始边界点的横纵坐标（经、纬度） 已记录到数据库中，因此边界条件给出后，通过迭代求解，控制精度，可以得到收敛的 解，即正交曲线网格生成。这也是差分算法的优点之一。 该网格生成软件程序的编制即在上述离散方程的基础上实现， 具体实现过程是在绘 制物理区域（边界条件）后，将物理区域划分成多个简单的单连通区域进行正交网格生 成，最后将多个单连通区域网格拼接，得到整个物理区域的正交曲线网格。区域边界节 点的定义与区域的划分可起到网格疏密控制的作用。图 1-1 为本专题软件网格生成的的 流程图。
t
计算区域
贴体正交网格
s
图 1-8 计算区域 5×6 等距网格生成 5×6 正交曲线网格
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t x(或y)
t6
t5
tt
t4
首先利用分段三次埃尔米 特插值由× 处的点坐标ss分 别求出t1、t2、t3、t4、t5、 t6处的x或y值,右边的图仅 是求t2处的x或y值的示意
t2处的x (或y)值
由s1、s2、s3、s4、s5处的x或y 值为因变量，s为自变量组成的 分段三次埃尔米特插值曲线
t3
t2 s1 s2 s3 s4 s5 t1
ss
s
计算区域的网格节 点坐标(s,t)所对 应的(x,y)值来自 于贴体正交网格节 点坐标(x,y)，它 们是一一对应的
s1 s2 ss s3 s4 s5
图 2-4 （2） 地形文件
网格生成模块
地形网格文件是包括求解河道计算域所需要的正交曲线网格的节点坐标及河底高 程文件，它由网格划分软件产生。如图 2-5 所示 （3） 初始文件 初始文件内容包括模拟计算总年数、年内各流量级流量、各流量级下断面初始水位 等，用户可以利用前处理模块自带的初始文件生成器生成文件，也可以以其它方便的文 本编辑器，用以上格式编辑生成文件。 （4） 糙率文件 该文件也是以文本文件形式给出的，它描述了各流量级下河道分段糙率值。
项目研究通过自主研发并与实践结合， 进行二维水沙数学模型通用化软件开发和三 维水沙数学模型计算模块的开发，分为以下 4 个专题开展研究工作，各专题研究内容如 下：
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