采沙河流二维水沙耦合数学模型
_河流型水库垂向二维水沙数学模型
河流型水库垂向二维水沙数学模型吴挺峰1,2,罗潋葱2,崔广柏3,秦伯强2,虞左明4,姚志明5(1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京 210098;2.中国科学院南京地理与湖泊研究所,江苏南京 210008;3.河海大学水文与水资源学院,江苏南京 210098;4.杭州市环境保护科学研究院,浙江杭州 310014;5.杭州市青山水库管理处,浙江杭州 311305)摘要:在垂向二维水动力模型的基础上,叠加了泥沙模型,建立了垂向二维泥沙模型,该模型的主要特点是水动力模型采用斜压模式,可以模拟由于水库水温度分布时空变化对其水动力结构及泥沙沉降速度的影响;泥沙模型采用分步法求解,简化了计算;独立求解粘性泥沙及非粘性泥沙的沉降速度及水土界面交换通量;运用经验公式估算泥沙及水动力模型参数,弥补了资料不足的缺点。
最后运用实测资料对所建泥沙模型进行了有效性验证,结果表明:悬沙模拟值与实测值相对误差较小,时空分布特征相似;同时,模型能较为准确反映由于水库出入流引起的库首与库尾水温及泥沙分布特征。
关 键 词:河流型水库;垂向二维模型;粘性沙;水沙数学模型中图分类号:TV145 文献标识码:A 文章编号:1001-6791(2009)02-0215-07收稿日期:2008-06-03基金项目:国家自然科学基金资助项目(40730529,40501078);中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KZCX2-YW -419);浙江省重大科技攻关项目(2005C13001)作者简介:吴挺峰(1981-),男,浙江兰溪人,博士,主要从事环境水文学方面研究。
E -mail :tf wu @niglas .ac .cn 通讯作者:秦伯强,E -mail :qinbq @niglas .ac .cn河流型水库是指在河道中建坝,壅水形成的水库,三峡水库,官厅水库,葛洲坝水库,富春江水库等均属于河流型水库。
河流型水库主要特点是水库水力停留时间较短,库面狭长,水体水温结构时空差异大,某些水深较大的河流型水库还可能出现温度分层现象。
长河段二维水沙数学模型研究及应用
长河段二维水沙数学模型研究及应用郭阳;王建军【摘要】为了适应长江长河段系统治理技术的需要,对TK-2DC软件水沙计算核心部分进行了并行程序开发,将并行计算技术应用到长河段水沙数学模型中,大大提高了长河段水沙模拟计算效率及模型计算的时效性.建立了长江中游沙市—监利、戴家洲—牯牛沙及长江下游安庆—南京长河段平面二维水沙数学模型,对航道整治工程效果进行了模拟预测.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】6页(P149-154)【关键词】长河段;并行计算;水沙数学模型;TK-2DC;系统治理【作者】郭阳;王建军【作者单位】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【正文语种】中文【中图分类】U617;TP319三峡工程建成蓄水后，由于清水下泄，坝下游河道发生长距离、长时段的沿程冲刷与河势调整，将给长江中游航道带来极为复杂的影响和新的问题。
这种长期“清水”冲刷所带来的河道冲淤、河势调整和洲滩变化必将引起中游航道条件发生改变，同时也对航道整治技术提出了更高的要求。
因此在新的河道水沙条件下，需要开展长江中下游航道系统治理成套技术研究，其中，长河段水沙数学模型研究是顺利实施长江中下游航道系统整治[1-2]的重要技术手段。
目前，数学模型在水流、波浪、泥沙和水环境已经得到广泛应用，几乎每一个具体工程都要运用数学模型回答相关的工程问题，如沿海港口、河口以及内河航道整治等。
但对于大范围海区、长河道的计算平台的建设由于受到PC计算机计算能力的限制，还处于起步阶段。
另外，对于局部复杂水流结构和大范围流域系列年水沙计算等的模拟，需要建立复杂的模型，计算容量和运行速度要求很高。
虽然个人计算机的计算能力已经得到了飞速发展，但还远远不能满足不断提高的科学计算需要，因此须采用高效并行技术。
水沙河口衔接数学模型的研究及其应用
Ａｂｓｒ ｃ ： Ａ ｔａ ｔ １一 Ｄ ｎ 一 Ｄ ｏ ｉ ｅ ｍｅ ｃ ｌｍｏ ｅ ｓｐ ｏｗａｄ ｄ ｒｎ ｈ ｍｅ ｃ ｌｃ ｌ ｕａ ｉｎ ｏ ｏ ａ ｅ ｉ ｎｔａ ａ ｄ２ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｎｕ ｒ ａ ｄ ｌｉ ｕｔｆｒ ｒ ｕ ｉ ｇ ｔｅ ｎｕ ｒ ａ ａ ｃ ｌｔｏ ｆｆ ｗ ｎｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔ ｉ ｉ ｌ ａ ｅ ｔ ａｙ Ｉ ｃ ｏｄａ ｃ ｔ ｈ 一 Ｄ ｎｄ ２ 一 Ｄ ｍｅ ｉｎ ｌｆｏ ｃ ｎ ｉｕｉ ｑ ｔ ｎ，ｔ ｅ ｍｏ ｉｎ ｅ ａｉ ｎ， ｔ ｉｆ ｉｎ ｅ ｕ ｓｕｒ ｒ． ｎ ａ ｃ ｒ ｎ ｅ ｗｉｈ ｔｅ １ ａ ｄｉ ｎｓｏ ａ ｗ ｏ ｔｎ ｔ ｅ ｕａｉ ｌ ｙ ｏ ｈ ｔｏ ｑｕ ｔｏ ｈｅ ｄｆｕｓｏ —
将 此模 型应用 于天津泰 达 永定新 河 河 口工程 的研 究上 ，经 实测 水沙 资料验 证 ，计 算 值 与 实测值 基本 吻
合 。为河 口改造 时引起 的河道与海 区的水流及 泥沙稳定性 问题提供 了可行 的研 究 方法。
关 键词 ：河 口一 、二维衔接 模 式 ；泥沙数 学模型 ；两相 流底 沙 ｄ ｓ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｄ ｍｏ ｅ ｎ ｑ ａｉｎ ｆｒｔ ｅ ｔ ｏ ｐ ａ ｅ ｆ ｗ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｕ ｔ ｎ ｆｒｆｖ ｒｂ ｄ ｅ ｏｕ ｕ ｔ ｏ ｈ ｕ ｐ ｎ ｅ ｅ ｉ ｎ ，ｔ ｅ ｂ ｄ ｌａ ｖ ｍｅ ｔ ｕ ｔ ｏ ｈ ｗ — ｈ ｓ ｏ ｎ ｈ ｑ ａ ｉ ｅ ｅ ｖ ｌ — ｏ ｅ ｏ ｌ ｏ ｏ ｉ ｔ ｎ，ｔ ｅ ｔｒ ｅ ｓｅ ｓ ｓ ｌｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｆｒｆｖ ｒ ｎ ｔ ｏ ｋ ａ ｄ ｔ ｅ ｕ ｗ ｎ ｉ ｅ ｅ ｃ ｃ ｅ ｒ ｐ ｌ ｄ ｔ ｈ ｉ ｏ ｈ ｈ ｅ — ｔｐ —ｏｖ ｎ ｔ ｏ ｅ ｅｗ ｒ ｎ ｈ ｐ ｉ ｄ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｓ ｈ ｍｅ ａ ｅ ａ ｐ ｉ ｏ ｔ ｅ １一Ｄ ｒ ｅ ｈ ｎ ｌ ｏ ｉ ｅ ｖ ｒｃ ａ ｅ ； ｉ ｎ
基于二维水沙数学模型分析挡潮闸闸下淤积特征
基于二维水沙数学模型分析挡潮闸闸下淤积特征挡潮闸是防止海水倒灌和洪水潮水侵袭的一种重要建筑结构，广泛应用于河道、水库、港口等区域。
因为挡潮闸的建设往往使得河道的断面发生变化，而且挡潮闸闸下的淤积问题也是项目实施的难点之一，所以对挡潮闸的淤积特征进行研究，有助于更好地指导项目建设。
二维水沙数学模型是一种广泛应用于水文和水利方面的数学模型，可以模拟水流和颗粒物运动的动态变化过程。
在研究挡潮闸闸下淤积特征时，可以采用该模型来模拟流体和颗粒物的运动状态。
下面将详细介绍基于二维水沙数学模型分析挡潮闸闸下淤积特征的方法和结论。
一、模型建立和参数确定建立二维水沙数学模型，需要确定一些关键参数，包括水流速度、颗粒物粒径、浓度等。
在本研究中，水流速度取2m/s，颗粒物粒径取0.2mm，颗粒物浓度为0.1kg/m3。
这些参数的确定需要根据实际情况进行调整和修正，以保证模型的准确性和有效性。
二、模型模拟和分析在模型建立和参数确定后，可以进行模拟和分析。
在分析过程中，应该关注以下几个方面。
1、流场特征在挡潮闸闸下，由于水流速度的变化和阻碍作用，会形成较为复杂的流场，包括淤积区、漩涡等。
通过模拟，可以观察到水流在挡潮闸闸下的流动情况，以及对河道下游的影响。
同时，也可以分析挡潮闸下游河道的变化情况，包括断面、水深等。
2、颗粒物运动特征在模拟中，可以观察颗粒物在水流中的运动轨迹和变化情况，包括淤积、悬移和输移等。
可以分析颗粒物的聚集情况和分布特征，以及对河道下游的影响。
3、淤积特征模拟结果可以展示挡潮闸闸下的淤积特征，包括淤积区位置、深度、面积等。
可以通过模拟来确定淤积区域的大小和形态，以及对工程建设和河道流动的影响。
三、结论和建议通过以上模拟和分析，可以得出以下结论和建议。
1、挡潮闸阻挡流体的作用会导致河道下游水深减小，可能会影响有关事项，比如航道通行、航行安全等。
2、挡潮闸闸下存在淤积区，淤积区域较宽，深度不均匀，且淤积量较大，需要重点关注和治理。
河道二维水沙数学模型并行计算技术研究
河道二维水沙数学模型并行计算技术研究王建军;张明进【摘要】在对串行源代码的优化、分析的基础上,提出了一种新的并行求解代数方程组的方法,该方法通过对TDMA(Tri-Diagonal Matrix Algonthm)算法的改造,可以同时将方程组系数计算及求解方程组并行化,并基于MPI编程模型完成了TK-2DC软件并行源代码的开发工作.该并行程序在长江中游戴家洲水道和牯牛沙水道航道治理工程中得到了较好的应用.在联想深腾1800集群系统的16个CPU上对并行程序的测试结果表明,并行加速比可以达到4.98,优于传统的分块算法.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2009(030)003【总页数】4页(P222-225)【关键词】MPI;并行计算;加速比;TDMA;TK-2DC【作者】王建军;张明进【作者单位】交通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【正文语种】中文【中图分类】TP30;O242.1在水利水运工程数值模拟中，计算范围增大、计算精度要求提高、时间跨度加大等都使模拟计算量越来越大，用单机进行串行程序的计算已经无法满足大的计算规模。
随着多核处理器的普及，为更好地利用高性能计算机，并行计算的应用范围已经快速扩展。
无论是双核、四核还是更多的核心，要充分发挥处理器的优势，就必须在并行计算上面有所突破，并行程序的开发更是近几年各个应用领域的研究热点。
目前，对大流域的水文、泥沙过程的连续模拟研究较少，但并行计算技术在计算流体力学领域的应用比较活跃。
国内已有很多学者［1－2］在这一领域开展了基于MPI并行编程标准的集群计算应用研究。
江春波［3］等应用自主搭建的PC集群实现了二维浅水流动的有限元并行数值模拟，在方柱绕流和三峡工程附近河道流场的计算中进行了应用；余欣［4］等采用上海超算中心曙光4000A系统中的8个CPU实现了黄河下游部分河段的二维水沙数学模型并行计算。
河流水冰沙耦合模型研究Ⅰ:原理和方法
河” 。 ［11］ 河冰的生长、运动和释放会影响水工建筑物结构稳定性，也能刮擦侵蚀河床岸滩，进而影响
冲积河流的输沙过程和河道演变。详细的河冰过程和河冰水力学理论框架见图 1，主要包括水体失
热、河流产冰、封河、开河及河冰影响等五个方面。
2.1 水体失热 北方河流水体的热交换包括径流和支流的能量汇入、下游出流的能量输出、空气与
文献标识码：A
doi：10.13243/ki.slxb.20200844
1 研究背景
我国北方河流如黄河、黑龙江和松花江等每年都有超过 100 天的冰期［1］，而冬季河冰运动对泥沙 输运和河道演变的影响常常被忽略。一方面受地区和时间的限制，河冰影响下的水沙问题是季节性 过 程 ， 不 及 明 渠 水 沙 研 究 更 具 代 表 性 ， 常 常 被 研 究 人 员 忽 略 。 ［2-4］ 另 一 方 面 冰 期 河 流 涉 及 冰 体 堆 积 释 放、水位壅高、流量波动、河床冲淤变化和岸滩崩塌侵蚀等多种过程，存在复杂的水冰沙相互作 用。北方河流水冰沙耦合作用机理问题是水力学、河冰动力学和河流动力学的交叉方向，涉及的物 理因素多［4- ， 6］ 问题复杂，是河冰领域研究的前沿和难点。
过程所涉及的热力、动力和水力过程，指出河冰研究是水力学、冰体力学、热力学和河流动力学等
多学科的交叉领域，所包含的物理过程复杂，关于河冰的理论和数学模型在过去 30 年有了长足进
步，能协助解决天然河流和实际工程中涉冰的防洪、发电、航道、生态及环境问题。河冰数学模型
的建立与发展为北方河流冬季用水安全和管理提供了有力的技术工具。
冬季河冰过程对北方河流水沙运动的影响至关重要。全球气候变化和人类活动影响下，极端冰 塞冰坝发生的可能性更大。冰塞冰坝能引起上游河道水位迅速抬高，流凌刮擦割蚀岸滩能导致堤岸 崩塌破坏，由此引发的凌汛洪灾严重威胁北方河流冬季输水安全和河流管理。河冰不仅影响泥沙运 动和河道变化，还显著影响水体温度和含氧量，例如锚冰和冰盖的形成会压缩水生物生长繁殖空 间 ， 进 而 影 响 水 生 态 环 境［7］。 这 些 河 冰 过 程 吸 引 了 众 多 学 者 的 关 注 ， 并 在 水 内 冰 、 岸 冰 、 锚 冰 、 冰 盖、冰塞和冰坝等方面取得长足进步 ， ［8-11］ 但缺少耦合水沙运动和河冰动力过程的研究 。 ［3-4］ 目前岸滩 的崩塌侵蚀研究主要基于无冰条件 ， ［12-14］ 不能满足北方河流季节性岸滩侵蚀的研究需求。
二维水沙数学模型在秦淮新河入江航道中的应用研究的开题报告
二维水沙数学模型在秦淮新河入江航道中的应用研究的开题报告一、研究背景和意义秦淮新河入江航道是连接南京市区和长江的重要通道，是国家一级航道之一。
该航道受到洪水和泥沙淤积的影响较大，对船舶通行和河道的生态环境等方面都带来不良影响。
因此，对秦淮新河入江航道的泥沙运动规律进行深入研究，探索有效的治理和管理方式，具有重要的实际意义。
在秦淮新河入江航道的泥沙运动研究中，二维水沙数学模型是一种较为常用的方法。
该模型能够将水流运动和泥沙运动进行耦合模拟，能够精确地预测不同流量下的泥沙淤积情况，为河道的管理和治理提供科学参考。
因此，本研究选取二维水沙数学模型，针对秦淮新河入江航道的实际情况进行深入研究。
二、研究的主要内容和研究方法1.主要内容（1）对秦淮新河入江航道的水流特征进行测量和分析，获取相关数据。
（2）建立二维水沙数学模型，根据实测数据进行模型参数的校准。
（3）进行不同流量和不同情况下的泥沙淤积模拟与预测，对航道的淤积情况进行评估。
（4）对航道进行治理和治理方案的优化提出建议。
2.研究方法（1）基于实际情况的测量和数据分析。
（2）采用二维水沙数学模型进行泥沙运动模拟。
（3）对模拟结果进行评估和比较，对航道的治理和治理方案进行分析和优化。
三、研究的创新点和预期成果1.研究的创新点（1）针对秦淮新河入江航道的实际情况进行深入研究，能够更加准确地模拟泥沙运动情况。
（2）采用二维水沙数学模型，将水流运动和泥沙运动进行耦合模拟，能够更加真实地反映秦淮新河入江航道的泥沙运动情况。
（3）结合实际情况，对航道的治理和管理提出了有效的建议和方案。
2.预期成果（1）能够准确地预测不同流量下的泥沙淤积情况。
（2）能够为秦淮新河入江航道的优化治理提供科学参考。
（3）论文发表，取得应用价值。
四、拟定计划和进度安排1.第一阶段（2021.9-2021.11）：对秦淮新河入江航道的水流特征进行测量和分析。
2.第二阶段（2021.11-2022.3）：建立二维水沙数学模型，并进行参数校准。
河道及河口一维及二维嵌套泥沙数学模型
河道及河口一维及二维嵌套泥沙数学模型
张修忠;王光谦
【期刊名称】《水利学报》
【年(卷),期】2001(000)010
【摘要】建立了一种河道及河口一、二维嵌套的泥沙数学模型,对基本的控制方程、方程的离散和求解方法、嵌套连接条件以及非均匀沙的处理等问题进行了研究.以
非恒定非均匀不平衡输沙理论作为本文建模的基础,为方便处理二维计算域的不规
则边界,采用有限元数值离散格式.验证算例对河道做一维简化,对口外海域做二维处理,通过交界面的水位、流量和含沙量等的传递,在每一迭代步内进行耦合计算.数值模拟结果与实测资料吻合较好,且计算省时,表明本文建立的嵌套模型是一种解决某
些实际工程问题的可靠的和高效的工具.
【总页数】6页(P82-87)
【作者】张修忠;王光谦
【作者单位】清华大学水沙科学教育部重点实验室，北京100084;清华大学水沙
科学教育部重点实验室，北京100084
【正文语种】中文
【中图分类】TV149
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1.一维河网嵌套二维洪水演进数学模型应用研究 [J], 杨芳丽;张小峰;张艳霞
2.黄河口二维潮波泥沙有限元数学模型及应用(工)--模型及其验证 [J], 李东风;程
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。