二维潮流泥沙数值模拟及可视化研究
象． 并 利 用 数 值 计 算 进 行 近 似 求 解 以复 演 某 种 自 然 或人 工 过程 这些 在严 世 强． 熊德 琪 Ｉ ｌ ｌ 对潮 流 数 值 模拟 研究 进展 中均有所 提及 。与物 理模 型相 比。
一
ｌ ０一
吉林 水利
二 维 潮流 泥沙 数值 模 拟及 可视 化研 究
朱嘉 玲等 ２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
一
Ｏ ｈ＋ 生 ＋ 生 ： ０
Ｏ ｔ Ｏ ｘ ａ ｖ
计 算 区域 内 的任 意位 置 及相 应 模拟 时 间段 以 内 的 任意 时刻进 行 潮 流及 泥 沙 运动 复演 ．同时 还 可对 港 口、 航道 、 围垦 、 码 头 等水 利 及 海 洋 工 程 实 施 之 后 的潮 流及 泥 沙 运 动进 行模 拟 研究 。 主界 面分 为
第 １ ０期 （ 总第 ３ ７ ７期 ）
［ 文章编号］１ ０ ０ ９ — ２ ８ ４ ６（ ２ ０ １ ３ ）１ ０ — ０ ０ １ ０ — ０ ６
吉 林 水 利
２ ０ １ ３年 ｌ ０月
二维 潮流 泥 沙数 值 模 拟 及 可 视 化 研 究
朱嘉 玲 ．石 然 ２ １ ０ ０ ０ ９ ） （ 河海 大学 港 口海岸 与近 海工程 学院 ，江 苏 南京
是 二 维 泥沙 数 学模 型 问题 至 今 尚未 能很 好 地 解 决 有 两 点 重要 原 因 ．其 一是 由于 泥 沙运 动 规 律极 为 复 杂 ．对 冲积 河道 的水 流 和泥 沙运 动 规 律 认 识 不
足， 很 多 问题 ， 诸 如输 沙 率 、 阻 力 等 问题 ， 均 没 有 较 好 地 解 决 现 有 的二 维 泥沙 数 值 模 拟大 都 是 直 接 引用 一 维计 算 公 式 ．对 于 这样 做 是 否适 合 很 少 涉
［ 摘 要 ］本 研 究在 以往 研 究 成 果 基础 上 ， 以 水 动 力 学基 本 理 论 与 软 件 工 程 理 论 相 结 合 ，研 究 开发 了以 Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｂ ａ ．
ｓ ｉ ｃ编 程 语 言 为依 托 的 二 维 潮 流 泥 沙 数 值 模 拟 及 可视 化研 究模 型 ， 共 分 为三 个相 互 连 接 的界 面 ， 实现 了潮 流 泥
立 二 维 泥沙 数 学模 型 的主要 任 务 之 一 其 二 是 由 于河 道 边 界极 不 规 则 ．在 计算 中要 求 划分 的 网格 较密 ． 所需 计 算量 及 贮 存量 太 大 ． 目前 常 用 的有 限 差 分法 及 有 限元 法 难 以较 好 地 解决 这 一 问 题 寻 找 计算 量 及 计算 贮 存 量较 小 且适 用 于不 规 则 河道 边 界 的计 算 方法 ．是 二维 泥 沙 数学 模 拟 急 待解 决
的问题 。
数值模拟具有经济 、 快速 、 修 改方 便 等 优 点 ， 并 且
不 受 比尺 的限制 ． 已广 泛应 用 于解 决 各种 海 岸 、 河 口动力 问题 的研 究． 如 河 口整 治工 程 、 环境 保 护工 程 等 此外 ． 还可 以用 来揭 示 许 多海 岸 、 河 口物理 现象， 例如 ： 通 过潮 流 、 泥 沙数 值模 拟 ， 可 了解 水质 点在 任 意 时刻 的流 速 、 流 向和 水 量 的输送 、 湍 流 的 强 度 以及 涡旋 、环 流状 况 和泥 沙 输 移 以及 底 床 变 化等。
环境 模 型界 面层 次 清晰 ． 同时对各 方 案 的计算 结 果 进行 直 观 、 动态 显示
四个 因素 ： ｆ １ ）人 类 生产 活动 和 发展 的需 求 ： （ ２ ） 计 算 数 学 的发 展 ， 即提供 控 制方 程 更 多 、 更方 便 的离
散 求 解方 法 ： （ ３ ） 计算 机 ｃ ｐ ｕ 、 内存 、 运 算 速度 、 图像 制 作 技 术 等 的发展 ； （ ４ ） 河流 海 洋 资料 的测 量 精准
潮 流 与泥 沙数 值 模 拟 的不 断发 展取 决 于 以下
模 拟 开发依 托 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ 技术 平 台 ． 采用 Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ
Ｂ ａ ｓ ｉ ｃ编程语 言 进行 可视 化 程序设 计 ．是 一个 集 输
入、 输出、 计算、 结 果 显 示 等 功 能 为 一 体 的 可 化效 果 图显 示 ，操 作 简便 ，可 运 用 性 强 。 ［ 关键 词 ］二 维 ；泥 沙 ；数 值 模 拟 ；可视 化 ；ｖ ｂ
［ 中 图分 类 号 ］， Ｉ Ｔ ｖ １ ４ ９
［ 文 献 标识 码 ］Ａ
与 进展 及 河 口水 动 力 泥 沙数 值模 拟 进 行 总 结 但
［ 作 者 简 介 ］ 朱 嘉玲 （ １ ９ ９ ２ 一 ） ， 女， 江 苏 宜 兴人 ， 本科 专业 ： 港 口航 道 与 海 岸 工 程 。
［ 基 金 项 目 ］ 国 家创 新 训 练 项 ２ ０ １ ２ ０ ５ ｘ ｅ ｘ ０ ２ ９ ］项 目名 称 ： 二 维 潮 流泥 沙数 值 模 拟 及 可视 化 研 究 。
度。
２ 基 本 原 理
平 面 二维 潮 流泥 沙 数 值模 拟 所 依 据 的基 本 方 程 可归结 为 ：
水 流连 续方 程 式
现今 ． 国 内外很 多学 者对 此 展 开 研究 ． 李 孟 国
ｌ ２ １
、
曹 祖德【 ， 】 等 分别 海 岸河 口潮 流 数值 模拟 的研 究
［ 收 稿 日期 ］２ ０ １ ３ — ０ ５ — ２ １
１ 概 述
潮流与泥沙数值模拟始于 ２ ０世 纪 ６ ０年 代 ． 是一 门新兴 的综 合 性模 拟 技 术． 它 以流 体 力学 、 泥 沙 动 力 学 以 及计 算 数 学 等 学 科 为 基 础 ． 结 合 具 体
工程技术． 通 过 采 用 数 学 模 型 来 模 拟 某 种 物 理 现
泥沙局部冲淤二维数值模拟仿真
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ｅ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ａ ｉ ｒ ｖ ｅ ｒ ｏ ｒ ａ ｎ ｏ ｃ ｅ ａ ｎ ， ａ ｔ ｗ ｏ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ （ ２ 一 Ｄ）ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ －
人结果基本符合 ， 模 型的通用性较好． 该模型可 以应用 于其他形式 的局部 冲淤数值模拟 ， 具有广阔的应用前景． 关键词 ： 局部 冲淤 ； Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ； 自定义 函数 ； 动网格 ；
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ － ７ ０ ０ ３ ． ２ ０ １ ２ ０ ３ ０ ５ ５
ｉ ｅ ｌ ａ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｎ ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ｅ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ＦＬ ＵＥＮＴ ｃ ｏ ｄ ｅ ．Ｔｈｅ ｌｏ ｆ ｗ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｉ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｐ ｐｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｅ ｑ ｕａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ．Ｂｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｕ ｓ ｅ ｒ ｄ ｅ ｉｎｅ ｆ ｄ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｅ ｍ－ ｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ＦＬ ＵＥＮＴ ａ ｎ ｄ ｂ ｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ．ｔ ｈ ｅ ｂ ｅ ｄ ｐ ｒ ｏ ｉｌ ｆ ｅ ｉ Ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ａ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｍｅ ｓ ｈ．Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｗｏ ｅ ｘ ． ｐ ｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ｃ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｏ ｖ ｅ ｉｆ ｒ ｙ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｌｉ ａ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｃ ｏ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ｍｏ ｄｅ １ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ａ ｇ ｒ ｅ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｐ ｉｏ ｒ ｒ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ．ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｃ ｏ ｕ ｉｎ ｒ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ Ｓ Ｓ Ｏ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ １ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｔ ｍａ ｙ ｂｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ｓ ｃ ｏ ｕｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｓ ｅ ｓ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ．ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ａ ｂｒ ｏ ａ ｄ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ｅ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｄｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ；ＦＬ ＵＥＮＴ；ｕ ｓ ｅ ｒ — ｄｅ ｉｎ ｆ ｅ ｄ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｍｅ ｓ ｈ
二维潮流泥沙数学模型理论及工程应用的开题报告
二维潮流泥沙数学模型理论及工程应用的开题报告一、研究背景和意义潮流泥沙是河流流域中非常重要的物质组成部分，对于河流交通、水文环境工程建设、土地利用等方面的影响较大。
因此，建立潮流泥沙数学模型并研究其理论和工程应用，对于改善河流流域的环境、保护河流生态系统、开展水利工程建设等方面具有重要的现实意义。
二、研究目的和内容本文主要以二维潮流泥沙数学模型理论与工程应用为研究对象，旨在通过对潮流泥沙数学模型理论的深入剖析、建模、验证和应用实例剖析等方面的研究，进一步完善潮流泥沙数学模型在实际工程中的应用，提高潮流泥沙数学模型的预测精度，为实际工程应用提供数据和理论支持。
三、主要研究内容（1）二维潮流泥沙数学模型理论分析及建模；（2）二维潮流泥沙数学模型参数获取方法研究；（3）二维潮流泥沙数学模型验证方法和实验设计；（4）二维潮流泥沙数学模型在实际工程中的应用实例分析；（5）针对现有模型存在的问题对二维潮流泥沙数学模型优化的研究。
四、研究方法和流程本文主要采用数学模型与实验相结合的研究方法，通过对二维潮流泥沙数学模型理论的建模以及对模型进行实验验证，探究模型存在的不足之处并利用相关算法进行优化，力求探究二维潮流泥沙数学模型的科学性和可操作性，并为实际工程应用提供理论与相关数据。
五、预期研究成果（1）建立二维潮流泥沙数学模型并进行相关分析与验证；（2）提出针对模型存在的问题的解决方案；（3）应用二维潮流泥沙数学模型成功开展相关水文环境工程建设；（4）在环境保护、生态建设和水利工程等方面提供相关数据和理论支持。
六、论文框架本文计划包括绪论、潮流泥沙数学模型理论分析、模型应用实例分析、模型优化研究等章节，具体结构如下：1.绪论1.1 研究背景与意义1.2 国内外研究现状1.3 研究目的与意义1.4 研究方法与流程1.5 预期研究成果2.潮流泥沙数学模型理论分析2.1 潮流泥沙数学模型建立原理2.2 潮流泥沙数学模型的基本参数2.3 潮流泥沙数学模型的数学表达式分析3.模型应用实例分析3.1 模型应用实例介绍3.2 模型应用实例分析3.3 模型实例验证及评估结果4.模型优化研究4.1 模型存在的问题及原因分析4.2 模型优化解决方案4.3 优化后的模型应用实例研究5.结论与展望5.1 研究成果总结5.2 研究意义和价值5.3 研究展望七、研究进度安排1. 绪论部分2. 阅读相关文献并进行文献综述3. 完成潮流泥沙数学模型的建立和原理分析4. 采集相关数据并进行模型的参数获取5. 完成模型应用实例研究6. 完成模型优化研究7. 确认论文框架并完成论文初稿8. 完成论文修改9. 论文定稿及论文答辩10. 准备论文终稿提交和答辩。
平面二维水流泥沙数值模拟
平面二维水流泥沙数值模拟河流泥沙动力学研究。
666水科学进展第13卷22y +U+V=-g- + t+ x y(3)悬移质泥沙扩散方程+U+V= +-(S-S)s*H x yZb = (S-S*)22(4)(5)河床变形方程式中U、V分别为垂线平均流速在x、y方向上的分量;Zs、Zb和H分别为水位、河底高程和水深;g为重力加速度; 为水的密度; y方向上的分量:( x、y分别为底部切应力在x、x; y)=U+V(U;V);C为谢才系数; t为水流紊动粘性系数,由零方程紊流模型确定;S和S*CH 分别为垂线平均含沙量和挟沙力; s为泥沙紊动扩散系数; 为泥沙沉速; 为床沙干容重; 为悬移质泥沙恢复饱和系数。
水流挟沙力和分组挟沙力级配采用李义天方法进行计算。
数值计算定解条件为:进口给定流量、含沙量及级配,出口给定水位。
对固壁边界,取法向流速为0。
初始时刻给出地形、水位、流速和含沙量等物理量的初始值。
2 有限元方程为进行有限元计算,首先需对计算区域进行网格划分。
模型基于波前推进法思想,建立了河道三角形网格自动剖分系统。
即通过编制通用的程序,只需输入少量信息(边界线及地形),便可自动生成充满整个计算域的三角形网格,并配以自动绘图及屏幕显示。
该系统能自动获得网格的节点坐标、高程及单元关联信息,从而解决了有限元计算前处理工作量大的困难。
整个计算域共划分为NE个单元,NP个节点,节点整体编号为i,i=1,2, ,NP。
对水沙方程(1)~(4),用Calerkin加权余量法进行积分,将单元形函数经整理得到如下有限元方程:AijAijdZsjdt=-D1ij(HU)j-D2ij(HV)jdUj xj=-BijUj-gD1ijZsj-Aij- t(Cij+Eij)Ujdt(6)(7)(8)(9)代入积分方程,dVj yjAijdt=-BijVj-gD2ijZsj-Aij- t(Cij+Eij)VjAij其中Aij=B2ijkdSj=-BijSj- Aij[(S-S*)/H]js(Cij+Eij)Sj- dt = dxdy , jkij idxdy, Bij=B1ijkUk+B2ijkVk, B1ijk=Cij= k i jdxdy, i j i jdxdy,+第6期张细兵、殷瑞兰:平面二维水流泥沙数值模拟667D1ij= i jdxdy, D2ij= i jdxdy, Eij= j j idx- idy 为形函数;i、j、k为节点整体编号。
二维非均匀水沙问题的数值模拟的开题报告
二维非均匀水沙问题的数值模拟的开题报告1. 题目二维非均匀水沙问题的数值模拟2. 研究目的水沙运动是地表水环境研究中的重要内容，对于水资源的管理和保护具有重要意义。
本研究旨在通过数值模拟的方法，研究二维非均匀水沙问题的运动规律和演化过程，为河流污染的预测和治理提供科学依据。
3. 研究内容（1）建立数学模型，包括流体力学方程、输沙方程和边界条件等；（2）采用有限差分或有限元等数值方法，对模型进行数值求解；（3）模拟并分析不同水文条件下，河流污染物携带和输移规律；（4）研究不同底质条件下，河流泥沙的运动规律和治理措施。
4. 研究方法（1）建立非均匀水沙数值模型，包括流体力学方程、输沙方程等；（2）采用有限差分或有限元等数值方法，对模型进行数值求解；（3）运用可视化技术，对数据进行可视化分析，并与实测数据进行对比；（4）对模型进行敏感性分析，确定模型的可靠性和适用范围。
5. 研究意义（1）为河流水污染的预测和治理提供科学依据；（2）为河流工程设计提供重要参考；（3）完善水环境数值模拟方法，提高对水环境的管理和保护能力。
6. 参考文献[1] Liu Y, Torfs P J J F, Uijttewaal W S J. A new two-dimensional non-hydrostatic model of waves, currents and sediment transport in coastal waters [J]. Coastal Engineering, 2007, 54(1): 85-103.[2] Wang X, Leng G, Tang C, et al. A two-dimensional hydro-morphological model for simulating sediment spills in shallow rivers [J]. Environmental Modelling & Software, 2017, 96: 322-341.[3] Yang S, Zhang X, Shi G. Numerical simulation of water and sediment transport in upper reaches of Yellow River based on 2D mathematical model [J]. Journal of China University of Petroleum, 2012, 36(1): 133-140.。
二维垂向淹没射流冲刷粗砂砂床的数值模拟
吉 （ Ｒ 。 ｏ ｙ ） ＋ Ｇ ＋ － ｂ ｙ 一 Ｒ Ｓ Ｏ Ｒ （
Ｏ Ｗ ＋
） （ ３ ）
警 ） ＝
ｕ ａ Ｏ Ｗ＋
ｒ Ａ
ｗ Ｒ Ｏ
ｙ
＋
ａ ｙ
一
向： 疏 浚设备 与技术 。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｊ ｉ ａ ｎ ｊ ｕ ｎ ｗ ａ ｎ ｇ ｈ ｈ ｕ ｃ ＠１ ２ ６ ． ｔ ｏ ｍ。
中图法分类号
Ｕ ４ ４ ２ ． ３ ２ ；
文献标 志码
Ａ 泥船 在工 作 时是航 行 的 ， 向 压 水 射 流 在 栗 处 冲 刷 的
耙 吸式挖 泥船 ， 是水 力式 挖泥 船 中大型 自航 、 自
载式挖泥船 ， 因其具有广泛的适应性和经济性 ， 是目 前世界上使用较广泛 的一种挖泥船 ， 它适用于开挖 淤泥、 黏土 、 砂壤土及各种砂土。现有耙 吸挖泥船在 挖 掘 泥土时 ， 一般 配备 高压 水流 破土 ， 工作 时高 压水 流从喷嘴射出 ， 将板结砂土冲碎松散 ， 再通过耙齿 的 切削 ， 冲切相互作用使泥砂容 易悬浮 ， 便 于吸入泥 管， 提 高挖 泥效 率 。高 压 水 射 流 冲刷 技 术 在耙 吸式 挖泥 船上 的应 用 有 效 地 提 高 了耙 吸 式 挖 泥 船 的产 量， 对 其进 行研 究是很 有 必要 的 ， 本 文研究 二维 垂 向 淹没 射流 对无 黏性粗 砂砂 床 的冲刷 效果 。 对 于射 流 局 部 冲刷 问 题 ， 目前 国 内外 学 者 已开 展了广泛的研究。李文学根据实验结果得出射流冲 刷坑 的几何相似性并建立了射流冲刷坑特征长度的 经验公示 Ｉ ２ ； 槐文信在计算和实验研究 的基 础上 给 出 了射 流 冲刷平 衡 时冲刷 坑特 征长度 的半 经验 表 达 式 Ｊ 。近 年 来 ， 随着 计算 流体力 学 （ Ｃ Ｆ Ｄ） 的 发
二维潮流数学模型可视化平台建设
视 化操 作 平 台， 并 对 ＡＵ Ｔ Ｏ ＣＡ Ｄ 制 图软 件 进 行 二 次 开 发 实 现 二 维 潮 流 流 场 图 的绘 制 。 本 平 台 集 成 度 高 、 界 面友 好 、 操 作 简便 、 计 算 快 速 可 广 泛 适 用 于二 维 潮 流 的数 值 模 拟 。
关键词 ： 混 合 编 程 ；二 次 开 发 ；可 视 化
中图分 类号 ： Ｇ ４ ３ ２ ； Ｔ Ｐ ６ ３ ５
文献 标志 码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ６— ７ １ ６ ７ （ ２ ０ ｌ ３ ） ０ ３— ０ ０ ９ ２— ０ ３
Ｃｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ Ｔ ｗｏ ． ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ Ｉ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｆ ｏ ｒ Ｔｉ ｄ ａ Ｉ Ｖｉ ｓ ｕ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ Ｉ ａ ｔ ｆ Ｏ ｒ ｍ
的数值 模拟 软件 ， 具有 潮流 、 波浪 、 温度 、 泥沙 等独立 模
块， 已成功 应用 于数 项大 型工 程 ， 采用 Ｆ Ｏ Ｒ Ｔ Ｒ Ａ Ｎ语 言
编 写 。
制数 学模 型操 作界 面 ， 实 现参数 输入 数组 赋值等 功能 ，
采用 Ｆ Ｏ Ｒ Ｔ Ｒ Ａ Ｎ进 行 循 环 计算 ， 则 可 以 同 时 利 朋 两 种
ＢＡＩ 一 ｃ ｈｕ ａ ｎ． Ｙ Ｉ ＮＧ Ｃｈ ａ ｏ
（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｎ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ａ ｓ ｔ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ０ ７ ２，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
盘锦新港区二维潮流泥沙数学模型研究
ｂ ｉ ｒ ｅ ｌ ｆ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｈｅ ｔ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ｌ ａ ｃ ｏ ｎ ｉｔ ｄ ｉ ｏ ｎ ｎｄ ａ ｌ ｆ ｕ ｖ ｉ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ａ ｂ ｅ ｄ ，ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｓ ｏ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ Ｉ ｏ ｄ ｙ Ｉ ｌ ｃ ｓ ｓ ｕ ｒ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｎｄ ａ ｐ ｌ ａ ｎ ｎ ｉ ￣ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｌ ｕ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｙ ａ ￣ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｉｅ ｍ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒ ｒ ｏ ｕ ｎ ｉ ｄ ｎ ｇ ａ ｒ ｅ ａ ｆｐ ｏ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｃ ｈ ｎｇ ａ ｅ ｓ ￣ ｉ ｇ ｈ ｌ ｆ ｙ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
ＧＡＯ Ｘｉ ａ ｎ ｇ — ｙ ｕ， Ｄ ＯＵ Ｘｉ － ｐ ｉ ｎ ｇ， Ｐ ＡＮ Ｙｕ ｎ
（ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｒ ｔ ，Ｗａ ｔ ｅ ｒ ｗ ａ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ Ｍ ｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ
高 祥 宇 ，窦 希萍 ，潘 昀
（ 南京 水利科 学研 究院港 口航 道 泥 沙工程 交通部 重 点 实验 室 ，江苏 南京
２ １ ０ ０ ２ ９பைடு நூலகம்）
摘
要 ：针对盘锦港新 港区规划建设方案 ，在分析该 海域 自然 条件和岸滩 演变 的基础 上 ，建立 了工程 海域
波—流共同作用下长江口二维悬沙数值模拟
波—流共同作用下长江口二维悬沙数值模拟波—流共同作用下长江口二维悬沙数值模拟摘要：本文通过数值模拟方法，研究了波—流共同作用下长江口内二维悬沙运移的情况。
通过建立数学模型和计算方法，模拟了长江口内悬沙的输运过程，并对波浪和流场的相互影响进行了探讨。
结果表明，波浪和流场的共同作用对悬沙输运过程具有显著影响，进一步深化了对长江口悬沙运动规律的认识。
一、引言长江口是我国最重要的河口之一，其水动力和悬沙运动规律的研究对于河口水文、水沙动力学的理解具有重要的意义。
波浪和流场作为长江口内两个主要的力学驱动因素，其相互作用对悬沙的输运过程有着重要影响。
因此，基于数值模拟方法，研究波流共同作用下长江口内二维悬沙运移的规律具有重要的理论和实际意义。
二、模型建立在本文研究中，建立了二维悬沙运移数值模型，考虑了波浪、流场以及悬沙之间的相互作用。
模型采用了数值解的方法，通过离散化长江口内区域，并运用流动方程、输运方程和释放方程来模拟波流共同作用下的悬沙运动过程。
模型的输入数据包括入口流速、入口浓度和入口波浪参数等，模拟的输出结果为悬沙在长江口内的输运情况和浓度分布。
三、数值模拟结果通过数值模拟得出的结果显示，长江口内的悬沙输运过程受到波浪和流场的共同作用。
在波浪作用下，悬沙会随着波动而上升和下降，这会影响悬沙的输运速度和方向。
而流场则会决定悬沙的平均输运速度和方向。
模拟结果还显示，在大波浪和强流场共同作用的情况下，悬沙会有较大的浓度差异和输运速度。
四、悬沙输运规律分析根据数值模拟结果，我们进一步分析了悬沙输运的规律。
首先，当波浪和流场方向相一致时，悬沙的输运速度较快；当方向相反时，输运速度较慢。
其次，波浪的幅度和周期对悬沙的上升和下降速度有较大影响，较大的波浪幅度和周期会引起更剧烈的悬沙运动。
此外，在大流量的情况下，悬沙的输运速度较快，浓度较高。
五、结论通过本文的研究，我们深入了解了长江口内波流共同作用下的悬沙运移规律。
射阳河口二维潮流、泥沙数模研究的开题报告
射阳河口二维潮流、泥沙数模研究的开题报告
一、研究背景
射阳河口是长江下游区域中的一个典型河口，是江苏省南通市的一
条重要的出海航线，也是运输航道，是南通港口的重要组成部分。
射阳
河口水流、泥沙输移特征是研究该河口水文及海洋动力过程的重要方面。
因此，对射阳河口的潮流和泥沙数值模拟具有重要的科学意义和实际意义。
二、研究目的
通过对射阳河口的潮流和泥沙数值模拟研究，对河口水文和海洋动
力特征进行深入分析和探讨，对河口周边的生态和经济环境提供科学的
参考和决策支持。
三、研究内容和方法
1.研究内容：
（1）射阳河口潮流特征的数值模拟
（2）射阳河口泥沙输移特征的数值模拟
（3）对河口水动力和泥沙输移的影响因素进行分析
2.研究方法：
（1）收集射阳河口相关实测数据
（2）建立射阳河口二维潮流、泥沙数值模拟模型
（3）对模型进行校验和验证
（4）模拟并分析河口水动力和泥沙输移的影响因素
四、研究意义
1. 对射阳河口的水动力和泥沙输移特征进行深入分析和研究，为该区的生态环境和经济建设提供科学支持和决策参考。
2. 丰富河口水文和海洋动力研究领域，扩大模拟模型的应用范围和科学价值。
3. 对于其他地区的类似研究具有借鉴和参考意义。
基于GIS泥石流二维数值模拟_王纯祥
− ⎟ ⎟ ⎠
⎛ M in, j +1/ 2 + M in−1, j +1/ 2 ⎜ 1 ⎜ 2hin−+ 1/ 2, j −1/ 2 ⎝
networks)。其中最常用的是栅格网。在这里采用有
限差分法求解泥石流的连续方程和运动方程，栅格 网作为有限差分法的网格。 在数字高程模型中，每一栅格有 8 个可能的流 用角度表示分别为 0°(东)， 动方向， 如图 1(a)所示，
1 前 言
在泥石流的灾害和风险性评价中，关键是预测 其沿着复杂三维地形的传播运动轨迹、流动距离和 泛滥范围，并预测可能受到灾害的范围、房屋和路 段。数值模拟方法和 GIS 的集成是一重要的分析工 具 。 本文首先给出了一个泥石流的二维数值模拟公 式。该方程是在假定泥石和雨水组成的固液混合物 遵循均匀、连续、不可压缩的非定常的牛顿流体的 运动规律， 基于质量守恒方程和 Naiver-stokes 方程， 采用深度积分方法推导出的[2]。由于 GIS 中的栅格
GIS-based two-dimensional numerical simulation of debris flow
WANG Chun-xiang1, BAI Shi-wei2, ESAKI Tetsuro1, MITANI Yasuhiro1
(1. Institute of Environment Systems, Kyushu University, Fukuoka, 812-8581, Japan; 2. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China)
Abstract: To predict the run out distance and extent of the hazard area of rainfall-induced debris flows, we proposed a depth-averaged two-dimensional numerical model, in which the debris and water mixture is assumed to be a uniform continuous, incompressible, unsteady Newtonian turbulence fluid. As raster grid networks of digital elevation model in GIS can be used as the finite difference mesh, the continuity and momentum equations are solved numerically using the finite difference method. All the input data and output are processed in GIS. The model is applied to simulate the rainfall-induced real debris flow of July 20, 2003, in Minamata City of southern Kyushu, Japan. The simulation reproduces the propagation of the real debris flow; and the results are in good agreement with the field investigation. The two-dimensional numerical simulation using GIS can be used to estimate the potentially inundated areas, the potentially dangerous homes and roads for hazard and risk analysis. Key words: debris flow; two-dimensional numerical simulation; geographical information systems (GIS); raster grid networks; finite difference method