黄河下游非恒定输沙数学模型——Ⅱ模型验证

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黄河下游洪水演进预报水沙数学模型可靠性检验

黄河下游洪水演进预报水沙数学模型可靠性检验

黄河下游洪水演进预报水沙数学模型可靠性检验
赵连军;韦直林;谈广鸣;江恩惠;张红武
【期刊名称】《水电能源科学》
【年(卷),期】2004(22)4
【摘要】采用以花园口至孙口河段为基础建立的黄河下游河道洪水演进预报水沙数学模型,在一次有组织的测试中直接将模拟范围下延至利津(即花园口至利津河段),进行了1994年8月洪水现场检验计算,模型仍能成功模拟黄河全下游河道洪水的水沙传播、水位变化及河床冲淤变形过程,由此可见,模型中有关参数表达式在黄河下游水沙运动模拟中具有一定的通用性和稳定性,不需要通过试算作任何调整,模型预测结果可靠性强。

【总页数】4页(P30-33)
【关键词】数学模型;洪水演进;水位变化;悬沙与床沙
【作者】赵连军;韦直林;谈广鸣;江恩惠;张红武
【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室;黄河水利科学研究院;清华大学水利系
【正文语种】中文
【中图分类】TV14
【相关文献】
1.数学模型在黄河下游河道洪水演进预报中的应用 [J], 赵连军;江恩惠;董其华;吴香菊;高文永
2.基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型水沙构件设计 [J], 朱庆平;芮孝芳;杨明;韩巧兰;王艳平
3.黄河下游漫滩洪水演进模式及“96.8”洪水演进特点分析 [J], 李勇;张晓华
4.黄河下游漫滩洪水水沙输移的数学模型及其初步验证 [J], 梁志勇;曾庆华
5.黄河下游高含沙洪水过程一维水沙耦合数学模型 [J], 夏军强;张晓雷;邓珊珊;李洁
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黄河下游河道高效输沙机理的若干问题研究的开题报告

黄河下游河道高效输沙机理的若干问题研究的开题报告

黄河下游河道高效输沙机理的若干问题研究的开题报告一、研究背景及意义黄河是中国重要的干流河道之一,其下游地区常常遭受沙漠化和水土流失的困扰。

为了保障黄河下游地区的生态环境和水资源安全,实现可持续发展,需要采取一系列有效措施进行治理和保护。

其中,高效输沙是解决土石流和水土保持难题的重要手段之一。

传统的输沙方法主要依靠水流的冲击力和重力来实现输沙目的,但其效率低下且对环境造成的影响大。

因此,研究黄河下游河道高效输沙机理及其应用,对于解决当前面临的土石流和水土流失问题具有重要意义。

二、研究内容1.黄河下游河道输沙机理研究。

针对黄河下游河道的特点和输沙机理,综合运用数值模拟、实验室试验和野外实测等手段,探究黄河下游河道的输沙机理。

2.高效输沙技术应用研究。

基于上述研究成果和实际工程需求,探索和应用高效输沙技术,建立黄河下游地区输沙工程的技术方案和实现途径。

三、研究方法1.数值模拟方法。

利用流体力学数值模拟软件,对黄河下游河道输沙机理进行数值模拟,并分析流场特性、泥沙运动规律及功率损失等。

2.实验室试验方法。

建立黄河下游河道输沙试验装置,在实验室环境中进行流体模拟和泥沙输移试验,获取输沙指标、抛沙距离等关键参数。

3.野外实测方法。

在黄河下游河道实际输沙工程中,采集工程监测数据和现场泥沙变化数据,并进行现场测量和分析。

四、预期成果1.黄河下游河道高效输沙机理深入探究和总结。

2.高效输沙技术研究成果的实际应用和推广,通过多种策略保护黄河下游生态环境,促进黄河下游地区的经济社会发展。

3.具有实用性、可推广性和科学性的技术手册和工程规范。

五、研究的难点和创新点1.针对黄河下游河道的输沙机理进行深入探究和总结,探索科学有效的高效输沙技术。

2.结合黄河下游河道输沙特有的地质和环境条件,为高效输沙技术的应用和推广提供支持。

3.充分考虑实用性和可操作性,将研究成果应用于短期和长期黄河下游输沙工程实践中。

六、研究进度安排第一年:1.初步了解黄河下游河道输沙机理及其研究方法,并进行文献调研。

黄河小浪底调水调沙问题数学建模

黄河小浪底调水调沙问题数学建模

黄河小浪底调水调沙问题数学建模
黄河小浪底调水调沙问题是指通过调整黄河水流的水量和输沙量来解决黄河小浪底河道的淤积问题。

数学建模可以帮助我们分析和预测黄河小浪底的水流和沙传输规律,从而提出合理的调水和调沙方案。

以下是数学建模中可能涉及的一些步骤和方法:
1. 数据收集和处理:收集黄河小浪底相关的水文数据、地质资料和历史数据,对数据进行整理和处理,建立合适的数据模型。

2. 建立水流模型:通过流体力学理论和水流实验数据,建立黄河小浪底水流的数学模型,包括水流速度、水动力和水力调控方面的参数。

3. 建立沙传输模型:根据黄河小浪底河道的地质特征和沙传输规律,建立沙传输的数学模型,包括输沙通道的沙动力和沙质输运规律方面的参数。

4. 模型验证和参数拟合:利用已有的观测数据和实验数据验证建立的水流和沙传输模型,并通过参数拟合来优化模型的准确性和适用性。

5. 模拟预测和优化调控:利用建立的数学模型,进行水流和沙传输的模拟预测,通过调整输水和输沙量来优化黄河小浪底的调水和调沙方案,以达到降低淤积和维护航道的目的。

数学建模可以辅助相关专业的研究人员和决策者做出科学的决策,使调水和调沙方案更加合理和有效,减少淤积和保护黄河流域的生态环境。

黄河小浪底调水调沙问题数学建模

黄河小浪底调水调沙问题数学建模

黄河小浪底调水调沙问题数学建模黄河是中国第二长河流,也是中国北方主要的水源之一。

然而,由于年际变化和人类活动的影响,黄河水沙特性的变化对地区社会经济和生态环境产生了巨大影响。

黄河小浪底是黄河下游的一个关键水文站点,对黄河的水沙调控起着重要作用。

因此,对于黄河小浪底的调水调沙问题进行数学建模具有重要意义。

数学建模是通过数学方法分析和解决实际问题的过程。

对于黄河小浪底的调水调沙问题,我们可以从以下几个方面进行数学建模:1. 水量平衡模型:黄河小浪底是一个重要的水源供给站点,掌握黄河的水量情况对于调水调沙至关重要。

因此,我们可以建立一个水量平衡模型,根据入库、出库等因素来估计黄河在小浪底的流量。

这个模型可以包括如下因素:入流量(降雨、地表径流、地下径流等)、出流量(供水、排水等)以及河道水量的变化。

通过这个模型,可以对黄河小浪底的水量进行预测和调控。

2. 水沙关系模型:黄河的水沙关系对于调水调沙具有重要影响。

水沙关系模型可以通过分析黄河不同断面的水位和水沙含量之间的关系,来估计黄河的河床输沙量。

这个模型可以包括如下因素:断面形态特征、流量、水沙含量等。

通过这个模型,可以了解到黄河的水沙变化规律,并对黄河小浪底的调沙情况进行预测和控制。

3. 沉积模型:黄河的床面沉积是一个长期过程,对于调水调沙有着重要影响。

沉积模型可以通过分析黄河不同断面的沉积速率、沉积厚度等变化,来估计黄河的床面沉积情况。

这个模型可以包括如下因素:流率、输沙率、流态等。

通过这个模型,可以对黄河小浪底的沉积情况进行预测和控制。

4. 排沙方案优化模型:为了减少黄河小浪底的沙泥淤积问题,需要设计科学合理的排沙方案。

排沙方案优化模型可以通过考虑沙泥淤积的成因、河道特征、水流特性等因素,来确定最佳的排沙方案。

这个模型可以包括如下因素:流态、输沙率、河道形态等。

通过这个模型,可以设计出最优的排沙方案,从而实现黄河小浪底的水沙调控。

综上所述,黄河小浪底的调水调沙问题可以通过数学建模的方式来研究和解决。

黄河中下游含沙水流粘度的计算模型

黄河中下游含沙水流粘度的计算模型

黄河中下游含沙水流粘度的计算模型粘度是一种物理量,它表示流体在基于物理原理的流动条件下的阻力。

在水力学中,粘度是指流体在滑动或流动时所需要的内部阻力。

在计算黄河中下游含沙水流粘度时,可以使用各种模型来估算流体的粘度。

其中,最常见的模型是基于流体的密度、流速和温度的粘度模型,如粘度与流速的关系模型和粘度与温度的关系模型。

在使用这些模型时,需要考虑流体的密度、流速和温度等因素。

例如,在计算黄河中下游含沙水流的粘度时,可以考虑河流的流速、温度以及含沙量等因素。

还可以考虑使用基于粘度与流体黏度指数的模型,这些模型可以帮助估算流体的粘度,但是需要较复杂的数学计算。

此外,还可以使用基于实验数据的模型来估算流体的粘度。

这些模型通常基于流体的物理性质,如流体的密度、流速和温度等,并使用已知的实验数据来估算流体的粘度。

总之,计算黄河中下游含沙水流粘度的模型有很多种,每种模型都有其适用的条件和局限性。

在选择模型时,需要考虑流体的物理性质,以及所需要估算的粘度范围和精度等因素。

例如,如果需要精确估算流体的粘度,可以使用基于实验数据的模型。

这些模型通常比其他模型更精确,但是也需要更多的计算和数据准备工作。

如果需要快速估算流体的粘度,可以使用基于粘度与流速或温度的关系模型。

这些模型简单易用,但是精度可能较差。

对于黄河中下游的含沙水流,可以根据具体的应用场景和精度要求来选择适当的模型。

例如,在计算水力发电厂的设计参数时,可能需要使用更精确的模型;而在计算河流的水力特征时,可能可以使用较简单的模型。

黄河下游典型河段滩槽分界二维洪水数值模拟

黄河下游典型河段滩槽分界二维洪水数值模拟
关键词 :黄 河 下游 ;二 级 悬河 ;滩槽分界 ;数 值模 拟 ;分流 比
中 图分 类 号 :T V 8 8 2 . 1 文献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 0 . 0 8 6 0 ( 2 0 1 3 ) 0 7 — 0 1 2 0 0 5
2- D nu me r i c a l s i mu l a io t n o n d e l m i i t a io t n be t we e n ma i n c ha nn e l a nd lo f o d pl a i n f o r t y pi c a l r e a c he s o f Lo we r Ye l l o w Ri ve r Z HANG Xi a o l e i , ZHANG Yi ng k e, S U r a c t : Un d e r t h e c o n d i t i o n t h a t p r o d u c t i o n d y k e s a r e e x i s t e d t h e r e lo a n g t h e c h a n n e l o f t h e L o w e r Ye l l o w Ri v e r ,a 2 - D wa t e r a n d s e d i me n t ma t h e ma t i c a l mo d e l f o r t h e t y p i c a l r e a c h e s o f t h e L o we r Ye l l o w Ri v e r i s a d o p t e d or f t h e n u me i r c a l s i mu l a t i o n o f t h e t y p i c a l l f o o d s t h e r e i n .T h r o u g h t h e s i mu l a t i o n,t h e l f o o d r o u t i n g ,o v e r b a n k l f o o d i n g ,c h a n g e o f r i v e r r e g i me ,f l o w v lo e c i t y d i s -

基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型测试与率定

基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型测试与率定

基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型测试与率定朱庆平;芮孝芳;王艳平;韩巧兰;杨明【期刊名称】《人民黄河》【年(卷),期】2005(027)003【摘要】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.【总页数】3页(P51-53)【作者】朱庆平;芮孝芳;王艳平;韩巧兰;杨明【作者单位】河海大学,水资源环境学院,江苏,南京,210098;黄河水利委员会,河南,郑州,450003;河海大学,水资源环境学院,江苏,南京,210098;黄河水利科学研究院,河南,郑州,450003;黄河水利科学研究院,河南,郑州,450003;黄河水利科学研究院,河南,郑州,450003【正文语种】中文【中图分类】TV131.6;TV882.1【相关文献】1.基于GIS的二维水沙数据的管理及可视化研究 [J], 李娜;殷学永;赖瑞勋2.基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型水沙构件设计 [J], 朱庆平;芮孝芳;杨明;韩巧兰;王艳平3.基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型可视化构件设计 [J], 梁国亭;姜乃迁;赖瑞勋;张晓丽4.基于MPI的黄河下游二维水沙数学模型并行计算研究 [J], 余欣;杨明;王敏;姜恺;袁俊5.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[J], 肖怀前;许永平;严后军因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

小浪底水库运用初期黄河下游河道冲刷模拟计算_韦直林

小浪底水库运用初期黄河下游河道冲刷模拟计算_韦直林
收稿日期 :2004-08-26 基金项目 :国家自然科学基金资助项目(50239040) 作者简介 :韦直林(1955-), 男, 教授.研究方向 :水力学及河流动力学 .
很大 , 因为在这种情况下对河床糙率 、床沙与悬沙交 换 、河道断面形态调整 、泥沙恢复饱和系数等的计算 精度要求很高 。现有各家运用于黄河下游河道冲淤 计算的数学模型 , 其中的有关参数主要是通过已有 实测资料来率定的 , 在新的条件下是否还适用 , 即现 有的模型还能否为今后黄河下游河道洪水演进与冲 淤演变预测服务 , 这是广大治黄工作者十分关心的 话题 。 为了准确了解下游河道水流及河床在小浪底水 库运行后的变化规律 , 黄委会加大了实测资料的观 测力度 , 并对下游河道地形观测断面进行了加密 , 这 为数学模型验证与改进提供了宝贵的资料 。
(4)
式(1)~ (4)中 , 角标 i 为断面号 ;角标 j 为子断面
号 ;m 为子断面数 ;Q 为流量 ;A 为过水面积 ;t 为时
间 ;x 为沿流程坐标 ;Z 为水位 ;K 为断面流量模数 ;
α1 为动量修正系数 ;qL 、SL 分别为河段单位长度侧
向入流量及相应的含沙量 ;ωs 为泥沙浑水沉速 ;S 为
WEI Zhi-lin , ZHAO Lian-jun , TAN Guang-ming , YU Xin-ming
(State Key Lab .of Water Resources and Hydropower Eng .Sci ., Wuhan Univ., Wuhan 430072 , Chi na)
f(cngC , η)=1 -83cπn
g C
+cn gC(
η-η2)+arcsin
η)
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槽 变 化 情 况 划 分 为 8 1 子 断 面 。 初 始 各 断 面 的 河 床 组 成 ,按 照 汛 前 花 园 口 、夹 河 滩 、 高 0个
村 、孙 口站 的实测床沙 组成 ,通过 内插 和外延求 得。
2 模 型 验 证
2. 1 7 1 9 7年 洪 水 的 验证
() 17 1 97年洪水 基本情况
文献标 识 码 :A 文章 编 号 :0 169 (o 2 o —7 —7 10 —7 12 o )32 10
中 图分 类号 :T 4 . V 13 4
1 计 算 区域 及 初 始 边 值 条 件
选 取 黄 河 下 游 全 长 336 m 的 铁 谢 至 孙 口河段 开 展 模 型 验 证 计 算 。 9 .7k
17 年是 典 型的丰沙年∞,三 门峡年 水量仅 3 7 m ,年沙量 97 0亿 3
却高 达 2 . 09亿 t ,且 主要集 中在 7 、9月 份连 续 出现 的两 场高 含沙洪水 。7 最 大 流 量 为 810m / ,最 大 含 沙 量 为 55k/ ;9月 份 洪 0 3s 3 gm3 水 主要来 自龙 门以上偏关 河至秃尾 河之 间的降雨 ,小 浪底最 大流量为 1 0m / .最 大含 沙量 01 3 s 0 高 达 9 1k/ 3 4 gm 。两 场高含 沙洪水 的悬沙组 成均较粗 ,且 9 份洪水尤 为突出 。 月
图 1 17 9 7年 洪水 花 园 I 站洪 峰过 程 验 证结 果 Z ]
Fg C mp r o s o ie cmp td a. i 1 o a i n ff o ue r s l dmes rd dsh 嘈 aue ic a au n o tt n frfefod o 1 7 tHu v a k usa o o i l o f 9 7 i l
断 面 形 态 , 因 此 在 整 个 洪 水 过 程 中 水 位 变 化 比较 剧 烈 。
( )验 证结 果及分 析 2
计算 时段取为 7 3日 0 至 7月 1 月 对 9日 0 以及 7 2 时 月 5日0时至 9
月 3 日 0时 在 进 口及 支 流 人 汇 的 流 量 、含 沙 量 、悬 沙 平 均 粒 径 过 程 及 孙 口水 位 流 量 关 系 确 定
收 稿 日期 :2] 411 ;修订 日期 :2 0 —11 ( )—5 01 0 11—9
基金 项 目 :国 家 自然科 学 基金 资助 项 目 ( 99 2 ;水 利部 资助 重 大项 目 5 8 0(  ̄) 作者 简 介 :张 红武 ( 98一) 男 ,河南 谁 阳人 ,清 华 大 学 教 授 ,博 士 生 导 师 主 要从 事 河 流 模 拟 理 论 及 15 ,
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第 l 3卷 第 3期
20 0 2年 5月





V。 3. l 1
. 3
ADV C ES
WA TE CⅢ NCE R S
Ma , 2 O y O2
黄 河 下 游 非 恒 定 输 沙 数 学 模 型
— —
Ⅱ 模 型 验 证
张 红 武 ,黄 远 东 ,赵 连 军 ,江 恩 惠
(. 1 清华 大学 水利 系 , 京 10g ;2 黄河 水 利委 员会 黄 河水 利科 学 研究 院 ,河南 郑州 北 0C4 40 0 ) 5 03
摘要 :利 用 所 构建 的非 恒定 输沙 数 学模 型 ,对 黄 河 下 游铁 谢 至孙 口河段 内的 17 9 7年高 含 沙 洪 水 、 18 年 大 水 少 沙型 洪水 及 19 92 9 6年典 型洪 水进 行 了数 值 模 拟 。模 拟 结 果 证 明 了数 学 模 型 的 可 靠 性 ,表 明该 模 型 不仅 能 模 拟黄河 下 游河 道 一 般 洪 水 和 高 含 沙 洪 水 的水 沙 传 播 、水 位 变 化 及 河 床 变 形等 ,而 且对 模拟 现 行 严重 萎缩 河 道 内的洪 水演 进 及 河 床 冲淤 特性 也有 较 好 的适 应性 。 关 键 词 :黄 河 下游 ;非恒 定输 沙 ;模 型验证 ;洪 水
河 流动 力学 研 究 。
①齐
璞 .赵业 安 ,樊 左 英 ,等 .17 9 7年 黄河 下游 高 含 沙洪 水 的输 移 与 演变 分 析 报 告 黄 河水 利 科 学 研
究 院 .18 . 94
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第 1 3卷
7 月两 场 高含 沙洪 水在 黄 河下游 河 道 中均 产 生 了槽 冲滩 淤 ,由于滩 地 淤 积量 远 远 大 于 、9 主槽 冲刷 量 ,因而整个河道 表现 为严重淤 积 ,且凇 积部位 主要 发生在高村 上 的宽浅游荡性 河 段 ,占黄河下游 总淤积 量的 9 % 上 。洪水 过 后 ,边 滩 淤 高 ,主槽 刷深 ,塑 造 出相 对 窄 深 的 0
后 ,即采用 所构建 的数 学模 型 l复演计算 河 段 内各测 站 的水 沙演 变历 程。 1 图l 、图 2 分别为 花园 口、孙 口两 站在 17 97年两 场高含沙 洪水 期 的流量过程 验证结 果。可
见 ,无论是 蜂 型还 是洪 水传 播过程 ,计 算结果 与实 测结果均 较符合 。
因铁 谢断 面无实 测流量 和含沙量过 程 ,而 其上 游 2 . m 的小浪底 站实 测 资料齐 全 ,且 小 35k 浪底 至铁 谢河段 为山 区性 河道 ,河 道冲淤 变化 很小 ,故借用小 浪底站实测 流量 、含沙量及 悬沙 平均粒径 过程作 为进 I水 沙条 件 ;伊 洛河 、沁河人 流条 件分 别 采用黑 石关 站 与 武 陟站 的流 量 、 : 2 1 含沙量 及悬沙平 均粒径实 测过程 ;出 口断 面水 位采 用孙 口站水 位流量关 系控制 。 计算 初始地 形选 用铁 谢至孙 口的 4 个 汛前 实 测 大断 面资料 。对 于 每一个 大 断 面 ,根 据滩 1
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