库区平面二维水沙数学模型的研究与应用
水利水电技术第４２卷２０１１年第７期
库区平面二维水沙数学模型的
研究与应用
马 菲 ，韩其为 ，李大鸣 ，关建伟
（１．天津大学建筑工程学院暨港口与海洋工程教育部重点实验室，天津３０００７２；
２．中国水利水电科学研究院泥沙研究所，北京 １０００４４）
摘要：本文建立了库区平面二维水沙数学模型，应用有限体积法思想，增强了模型的适应性和灵活
性。利用该模型对庙宫水库库区内的水流和泥沙冲淤进行分析研究，结果表明，模型能较好地模拟水
库的河道水流泥沙运动及河床变形情况，将其应用于庙宫水库蓄水排沙预报的模拟计算中，通过综合
对比，提出了水库现状泄流条件下最优清淤方案。
关键词：平面二维水流泥沙数学模型；冲淤演变；庙宫水库
中图分类号：ＴＶ１４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—０８６０（２０１１）０７—００３５—０５
Ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ２－Ｄ ｆｌｏｗ・ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｒｅａ ＭＡ Ｆｅｉ ，ＨＡＮ Ｑｉｗｅｉ ，ＬＩ Ｄａｍｉｎｇ ，ＧＵＡＮ Ｊｉａｎｗｅｉ。
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｈａｒｂｏｒ＆Ｏｃｅａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ２．Ｄ ｆｌｏｗ．ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｒｅａ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｈｅｒｅｉｎ；ｆｏｒ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｆｉｎｉｔｅ ｖｏｌｕｍｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ａｌｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｄｅｓｉｌ－ ｔｉｎｇ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ Ｇｏｎｇｍｉａｏ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｒｉｖ— ｅｒ ｃｈａｎｎｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｂｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｃａｎ ｂｅ ｂｅｔｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｏｄｅ１．Ｗｈｉｌｅ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｉｓ ｍｏｄ— ｅｌ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｓｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｓｉｌｔｉｎｇ，ａｎ ｏｐｔｉｍａｌ ｄｅｓｉｈｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒ－ ｗａｒｄ ｈｅｒｅｉｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：２－Ｄ ｆｌｏｗ—ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ；ｄｅｓｉｈｉｎｇ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ；Ｇｏｎｇｍｉａｏ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ
平面二维水沙数学模型的开发和应用已引起人们
的广泛关注，并在自然规律研究及工程影响预测方面
得到越来越多的应用¨ ］。本文首先建立了库区平面
二维水沙数学模型，并将其运用于庙宫水库，将计算
的结果与实际情形进行比较，以此来验证模型的准确
性，对长系列典型水文年组合的水流、泥沙条件下，
水库蓄水排沙的预报模拟进行了研究，确定了最佳下
游排沙控制水位。
１ 平面二维水沙数学模型的建立
１．１ 基本方程
水流连续方程式
ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４２Ｎｏ．７ ＋ ＋ ：０ ａ￡ ａ ａ），
水流运动方程式
ａｑ ．ｑ Ｏｑ＿ｚ￣。ｑｙ Ｏｑ Ｏｔ ｈ Ｏｘ ｈ ａｖ
（ ）ｔＩ ＋ Ｊ ～Ｌ ＯＺ… ｑ ￣／ｑ ＋ｑ； ＋ ＋ｇｎ‘
鲁＋鲁 ＋警 ＋ ＯＺ＋ｇｎ２ ２ ２
收稿日期：２０１０—１２—０９ 作者简介：马菲（１９８３一），男，山西人，博士研究生。 （１）
马菲，等∥库区平面二维水沙数学模型的研究与应用
（ ＋争） ㈩
悬移质泥沙扩散方程式
盖（ ｓ ）＋盖（ ｓ ）＋ （ｇ，Ｊｓ ）＋ （ｓ矗一Ｓ．ｋ）
：占 皇２＿ 垒 ＋ 皇 （４） 占ｎ—— ＋ —— （４
悬移质河床变形方程式
ｐ ＝鼬 ．ｓ ） （５）
式中， 、ｇ 分别为 、，，方向的单宽流量；ｚ为水
位；ｈ为水深；，ｚ为糙率； 为流水的紊动粘性系
数；Ｓ Ｓ。 分别为第 粒径组泥沙的含沙量、水流
挟沙力；ｇ为重力加速度； 分别为第Ｊｉ｝粒径
组泥沙的有效沉速、恢复饱和系数； 、８ｓｙ分别为
、，，方向的泥沙扩散系数；ｐ 为床沙干密度；Ⅳ为
非均匀悬移质泥沙分组数；△ 为节点的冲淤厚
度 引。
１．２初值条件及边界条件的处理
上游进口边界
ｒ ＝ （％）
｛ ＝口（ｔ。） （６）
Ｌ．ｓ＝｜ｓ（ｔ０）
下游出口边界
ｆ ＝ （ｔｏ）
｛ ＝。，（ｔｏ） （７） 【
ＯＳ ／０ ：０
１．３网格划分
本文为了更好地模拟计算域内的实际地形、地
貌，采用的是无结构有限体积网格划分计算区域，
使模型地形、地物与实际情况基本一致。有限体积
法 布置二维网格的方式如图１和图２所示。它取
单元网格为控制体，在网格中心处计算水位Ｈ，在
网格周边通道的中点处计算流量Ｑ。即在平衡计算
时，沿控制体每一边的法向通量用该边中点处的
通量作代表，乘以边长即为通量沿该边的积分。
中点的通量可用中心格式（如取相邻两格子形心处
通量的平均）或逆风格式确定。计算所采用的方程
改写成矢量形式，按照有限体积法，将其在控制
体内进行积分，对水位日和流量Ｑ按时间交错方
式计算。
１．４模型求解方法
本文采用有限体积法离散方程，将计算区域划
分为网格，并使每个网格点周围有一个互不重复的 ７１＋２ｄｆ
ｎｄｔ
，
ｎｄｔ
Ｔ－２ｄｔ ｘ通道 。网格
，／下＼． ．／１＼＼
’＼！ ／ ＼Ｉ／
．／ ＼． ．／／１＼＼
’＼ｉ／一＼ｌ／
图１ ＩＨ和Ｑ的空间布置方式
・节点 ＋通道０两格
图２一和Ｑ的时间交错计算方式
控制体；将待解微分方程对每一个控制体积积分，
从而得到一组离散方程，求解差分方程组，其求解
就作为微分方程定解问题的近似解。方法严格满足
物理守恒律，不存在守恒误差，并且能正确计算间
断。
２模型验证和预报
２．１工程概况
庙宫水库位于滦河最大的支流伊逊河中上游，
是河北省承德地区的一座大型水库。库区集水面积
２ ３７０ ｋｍ ，总库容１．８３亿１１１ ，死库容Ｏ．６４亿ｍ’。
庙宫水库于１９６０年基本建成蓄水，水库以防汛为
主，兼有灌溉、发电等综合效益。庙宫水库数学模
型自水库大坝向上游延伸，在四合永镇北河道岔口
分为两支，一支沿伊逊河向西北至掌字水文站，另
一支沿不澄河向东北至边墙山水文站。模型主体南
北走向，全长约１２．６ ｋｍ，模型最宽河段约１ ｋｍ。
模型内包含２７个实测断面，公路桥、铁路桥各一
座 （见图３）。
２．２网格划分
模型网格划分以实测断面为基础，采用无结构有 限体积方法划分网格，考虑主河槽走向，划分后得到
断面１９４个，单元３ ４５１个，结点３ ６２６个，通道
７ ０７６个。断面平均间距为６５ ｍ，断面内空间步长为
５０ ｍ，单元平均面积为２ １２４ ＩＴＩ２，模型覆盖水域面积
水利水电技术第４２卷
２０１１年第７期 图３庙宫水库实测断面分布
图４庙宫水库网格剖分
约为８ ｋｍ ，模型内实测断面分布见图３，模型划分
网格见图４。
２．３模型验证
２．３．１水流模型验证
验证水流模型上游边界采用伊逊河掌字水文站和 不澄河边墙山水文站１９９０年７月１４日至１５日历时
６ ｈ流量过程，下游边界采用庙宫水库水位流量关系 过程，地形条件采用的是１９９１年的地形资料。
假定大沽基面与国家高程基准面之间的换算关系
为：假定大沽基面一１６．８６８＝１９８５国家高程基准，
水流数学模型验证伊逊河掌字水文站和不澄河边墙山
水文站１９９０年７月１４日至１５日历时６ ｈ，水位过程
水利水电技术第４２卷２Ｏｌ１年第７期 马菲，等∥库区平面二维水沙数学模型的研究与应用
验证结果见图５，流场验证计算见图６。
ｏ ｏ ｏ掌字站水位计算值
旨 ＼
时间
图５水位过程验证
距离／ｍ （ａ）２００９—０７—１４Ｔ２３：３０ 吕 ＼ 扫呈 鞋
距离／ｍ （ｂ）２００９－０７一ｌ５Ｔ２：００
图６不同时刻计算流场示意
从水位验证过程来看，计算值与实测值变化趋势
一致，数值偏差不大，基本能保证模型预报计算精
度。从不同时刻流场上看，当上游边界产生大流量
时，公路桥附近收缩断面出现较大流速，下游大坝附
近还没有达到溢流水位；当上游边界流量回落时，公
路桥附近断面流速减弱，上游流量已传递到大坝附
近，达到溢流水位，在坝前和库区弯道附近产生较大
流速，基本符合水流运动规律，说明水流计算结果合
理，水流模型可用于模型预报计算。
２．３．２泥沙模型验证
验证结果见图７。
２．４模型预报
近年来随着水环境关注意识的提高和水资源高效
利用思路的确立，如何在水库保水和水库排沙问选择
倒虹吸工程河段洪水与河床变形的数值模拟
倒虹吸工程河段洪水与河床变形的数值模拟
摘要：本文利用平面二维水沙数学模型，采用水边界全区自动跟踪方法并考虑了河床局部冲刷与河道演变分析成果，对渠河交叉工程河段进行了洪水与河床变形的数值模拟。模型经过历史特征洪水验证，模拟计算了特征洪水的流场、交叉工程处的壅水及冲刷，根据流场冲刷状况提出了工程优化修改方案。
关键词：渠河交叉 二维水沙数值模拟 壅水 床面冲刷
1 研究问题
南水北调中线总干渠沿线与许多河流交叉，其中在河北穿越七里河的交叉建筑物型式为渠穿河倒虹吸工程。倒虹吸设计长度初选为700m，设计洪水标准为百年一遇，设计洪峰流量2410m3/s。渠穿河倒虹吸工程的修建对该处河道水流及河床演变产生的影响，倒虹吸工程的位置、尺寸、埋置深度是干渠设计所关心的重大问题。利用二维水沙数学模型，可以较好地模拟反映渠、河交叉工程附近水流与河床变形状况，主要研究：在该河修建渠穿河倒虹吸后，交叉工程附近河段流场流速、壅水及河床冲淤变形程度。通过河流模拟，分析、评价交叉工程设计方案并提出工程修改建议。
2 交叉段河道特性
在交叉工程附近七里河分为两汊，属宽浅型沙质河床：河道北槽较大，主流靠左岸。中泓处的河床质表层为粗沙，d50在1.0mm左右，滩地及两岸为中沙及壤土。
该河为冲积性河流，河床形态、演变规律与洪水造床作用和常年水沙特性密切相关。据河道查勘与河床地形图分析：1963年洪水前期引起河床较强的冲刷，洪水后河道又普遍回淤；河段滩槽高差一般为2～3m，河槽宽850～1200m。交叉工程附近河床组成沿流程分选明显，由粗至细变化较大。1980年以来河道受人类活动影响严重，由于河道内多处挖取粗沙，原主槽回淤的泥沙被大量挖走，有的挖深达3～４m。多年小水作用及人类挖沙已经使现河道形成人为不连续窄深槽，窄槽宽度一般为100～300m。这造成在现状河道小洪水易于归槽且侧侵蚀较为明显，见图1。
3 平面二维水沙数值模拟
一、 二维水动力模型在码头方案优选中的应用
一、 二维水动力模型在码头方案优选中的应用
姚锡良;黄程
【摘 要】为研究不同建设方案下的码头造成的防洪影响,并比较方案的优劣,以深圳东宝河口的拟建码头为研究对象,联合平面一维和二维水动力模型进行两种不同方案建设前后的模拟计算,并分析评价工程建设对水位壅高、 水流形态、流速流向等的影响,经比选确定最优方案.计算结果表明项目建设后水位壅高程度较低,而码头内部流速减少较大,对整个河道影响甚微,项目建设对河道影响较小,可为码头建设提供防洪分析及方案比较提供参考.
【期刊名称】《广东水利水电》
【年(卷),期】2018(000)007
【总页数】5页(P45-49)
【关键词】MIKE11;MIKE21;水动力模型;码头;防洪
【作 者】姚锡良;黄程
【作者单位】广东省水利电力勘测设计研究院, 广东广州 510635;广东省水利电力勘测设计研究院, 广东广州 510635
【正文语种】中 文
【中图分类】TV135
DHI MIKE软件的应用较为广泛[1-3]，其模型原理和特点本文不再赘述。为研究不同建设方案下的码头造成的防洪影响，并比较两种方案的优劣，结合收集所得资料[4-6]，利用DHI MIKE软件中的MIKE 11和MIKE 21建立一维水流数学模型和工程局部河道平面二维水流数学模型，对拟建码头工程的防洪影响计算分析和方案的比较，其方法和结论可为码头建设前期的防洪分析和设计比选等提供参考。
1 工程概述
茅洲河流域位于珠江三角洲东南部，流经深圳、东莞两个经济发达的地市，河床比降比较平缓，易受潮水顶托。干流塘下涌—河口的12 km河段为深圳与东莞的界河，亦称东宝河。
东宝河建材码头地处珠江口东岸、沿江高速东宝河特大桥以东的茅洲河河口段。东宝河建材码头设计吞吐量为1 000万t/a以上，其岸线长约为1 230 m，工程用地为临时用地，面积为0.27 km2。码头建设有两个方案：
1) 方案一：高桩墩式码头方案
荆江河段泥沙冲淤对三峡水库汛期排沙的响应
第34卷第1期2023年1月 水科学进展ADVANCESINWATERSCIENCEVol.34,No.1Jan.2023
DOI:10.14042/ki.32.1309.2023.01.011
荆江河段泥沙冲淤对三峡水库汛期排沙的响应
左利钦1,2,陆永军1,2,王洪杨1,郑 力3,李 鑫1
(1.南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京 210029;2.长江保护与绿色发展研究院,
江苏南京 210098;3.长江航道勘察设计院(武汉)有限公司,湖北武汉 430040)
摘要:三峡水库汛期排沙研究大多关注库区的减淤效应,对坝下游河道的冲淤影响尚需进一步研究,对优化水库调度和河道保护利用具有重要意义。以三峡水库下游荆江河段为对象,建立了荆江长河段二维水沙数学模型,并结合实测资料分析,基于三峡水库2018年7月排沙调度,通过设置不同的排沙比(7%~100%),计算分析了荆江河段冲淤对三峡水库排沙比的响应。结果表明:虽然荆江河段全年总体冲刷,但排沙比较大时汛期仍可能淤积,上荆江河段受排沙调度影响相对较大;总体而言,2018年汛期水沙条件下,30%左右的排沙比是荆江河段洪季冲淤的临界点;排沙比提高后,汛期淤积部位大部分为边滩等缓流区,以及弯曲河段凹岸等,主槽仍冲刷,对维护滩槽高差具有积极意义。
关键词:排沙调度;场次洪水;水沙调节;泥沙冲淤;排沙比;荆江河段;三峡水库中图分类号:TV148 文献标志码:A 文章编号:1001-6791(2023)01-0115-11
收稿日期:2022-04-07;网络出版日期:2023-01-31网络出版地址:https:∥/kcms/detail∥32.1309.P.20230131.1301.002.html基金项目:国家自然科学基金资助项目(52071221);国家青年人才资助项目(GO222001)作者简介:左利钦(1980—),男,山东巨野人,正高级工程师,博士,主要从事河流海岸动力学及工程泥沙研究。Email:lqzuo@
山区多沙水库干支流泥沙淤积数学模型及应用
山区多沙水库干支流泥沙淤积数学模型及应用
陈珺;舒彩文;武见;梅志宏;谈广鸣
【摘 要】针对我国西部山区多沙河流存在急流、含沙量大的特点,建立了山区水库干支流一维非均匀非饱和输沙数学模型,模型采用一阶迎风格式对运动方程对流项进行离散,能够模拟山区河道急流.模型验证表明,计算水库淤积具有较好的精度.对戛洒江一级水电站运行后库区干支流泥沙淤积预测表明:水库呈现三角洲淤积态势,干流库区运行100-a总淤积量为13.75亿t,未达到冲淤平衡,支流库区运行80-a总淤积量为8.8亿t,达到冲淤平衡;水库运行100-a后总库容损失率为57.53%.
【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(038)006
【总页数】5页(P693-697)
【关键词】山区河流;多沙水库;非饱和输沙;数学模型;戛洒江水电站
【作 者】陈珺;舒彩文;武见;梅志宏;谈广鸣
【作者单位】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;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北,武汉,430072;黄河勘测规划设计有限公司,河南,郑州,450003;中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院,云南,昆明,650051;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北,武汉,430072
【正文语种】中 文
【中图分类】TV145
我国西部地区水能资源丰富,大力开发水电资源实现西电东送,是我国西部大开发战略的重要组成部分.西部地区部分河流水土流失较为严重,含沙量较高,以元江为例,干流多年平均含沙量为3.5～4.3kg/m3,部分河段最大含沙量超过15kg/m3,在元江等多沙河道修建水库后泥沙问题将较为突出,因而预测建库后库区泥沙淤积对于工程的优化设计与运行具有重要的意义.目前预测水库泥沙淤积常采用一维水沙数学模型[1-5],国外比较有影响的一维模型有HEC-6模型[6]、FLUVIAL-12模型[7]、MIKE11模型[8]等,这些模型常用于低含沙冲积河流的冲淤计算,对于存在急流的山区多沙河流的冲淤计算不太适用.本文针对山区多沙河道水沙运动的特点,建立了适用于该类河流的一维非均匀非饱和输沙数学模型,将模型应用于元江上游戛洒江水电站库区泥沙淤积计算,计算结果可为水库设计与运行提供依据.
内河航道船旁白航行操纵平面二维数值模拟初步研究
第３ｌ卷第２期
２０１０年４月 水道港 口
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗａｔｅｒｗａｙ ａｎｄ Ｈａｒｂｏｒ Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１０
内河航道船旁白航行操纵平面二维数值模拟初步研究
刘万利１，张 波 ，伍文俊 ，余新明 ，李一兵 ，黎国森
（１．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；
２．长江航道局，武汉４３００１０）
摘要：船舶航行操纵数学模型包括水流数学模型和船舶航行数学模型，其中水流数学模型是船舶航行 模拟的基础。基于船舶航行操纵数学模型的基本原理，研究开发了船舶航行操纵平面二维数学模型，其中 水流数学模型采用贴体坐标系下的平面二维水流数学模型，采用有限体积法对水流基本控制方程进行了 离散，在求解过程中采用了欠松弛技术和逐线迭代法，船舶航行数学模型采用比较流行的“组合型”水动 力模型，并采用有限差分法离散求解船舶运动方程。根据实船或船模在静水条件及均匀流条件下的航行 试验资料，对所建立的船舶航行操纵数模进行了验证和参数率定，结果表明该船舶数模能够正确模拟船 舶的航行操纵性能。 关键词：内河航道；水流；船舶航行操纵；运动方程；数学模型 ’ 中图分类号：Ｕ ６６１．３３；０ ２４２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—８４４３（２０１０）０２—０１０８—０７
随着国家对内河水电枢纽工程、航道工程投入的加大，尤其是“十一五”期间长江黄金水道等水运主通
道的建设，内河航道通航能力将不断提高，通航船舶吨位及船舶数量将大大增加，这就给航道或通航建筑物
等的通航条件提出了更高的要求。另一方面，跨越通航河流的桥梁逐渐增多，给船舶通航及桥梁自身带来安
全隐患。
以往大多采用物理模型结合自航船模的技术手段对航道、通航枢纽、桥梁等的通航条件进行试验研究。
多年来，研究工作者运用船模结合水工或河工模型来研究通航条件问题，优化航道或通航建筑物等的平面
设计，在解决重大关键技术性问题中（如三峡工程、葛洲坝工程等）发挥了重要作用，取得了大量的研究成
三峡水库不同调控方式对坝下游河道演变影响
三峡水库不同调控方式对坝下游河道演变影响
徐涛;王敏;周曼;向阳;黄仁勇
【摘 要】With the impact of the runoff and sediment transportation
reduction from trunk stream and tributaries in upper rea-ches as well as
the water storage and sediment blocked by upstream cascade reservoirs,
the series of runoff and sediment transpor-tation and the evolution of river
channel in the lower reaches of TGP dam have changed significantly. The
effect of different regu-lation modes of the Three Gorges reservoir on the
downstream river channel evolution is studied by using the numerical
model cal-culation. The results show that different discharge would affect
the erosion and sediment deposit at a limited extent;with the ac-cumulation of reservoir operation period, the difference among different
discharge schemes would reduce;scouring is expected in all different
宁夏沙坡头河段二维水沙运动数值模拟研究
水力发电 第３９卷第５期 ２０１３年５月
宁夏 坡头河段二维水沙运动
数值模拟研究
杨 程１，２，３，４，李春光 ，一，景何仿２，吕岁菊
（１．宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川７５００２１；２．北方民族大学数值计算与工程应
用研究所，宁夏银川７５００２１；３．宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心，宁夏
银川７５００２１：４．旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心，宁夏银川７５００２１）
摘要：以沙坡头河段水沙运动为研究对象，利用平面二维水沙运动数学模型囊采用非结构网格对模拟区域进行网
格划分，以有限体积法为工具对水库的水沙运动进行了数值模拟。流速、河底高程模拟值与实测值的比较表明，所 建立的平面二维水沙模型能够较为精确模拟沙坡头库区二维水沙运动，所采用的非结构网格有限体积法是适用的。 研究结果为进一步研究水库的泥沙淤积规律奠定了基础，对水库的高效运行具有一定的参考价值。 关键词：数值模拟；二维水沙模型；非结构网格；有限体积法；沙坡头河段
２一Ｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ Ｆｌｏｗ ａｎｄ Ｓｅｄｉｍｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ Ｎｉｎｇｘｉａ Ｓｈａｐｏｔｏｕ Ｒｅａｃｈ ｏｆ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ
ＹＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ ，ＬＩ Ｃｈｕｎｇｕａｎｇ ，ＪＩＮＧ Ｈｅｆａｎｇ￣，ＬＵ Ｓｕｉｊｕ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｉｎｇｘｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１，Ｎｉｎｇｘｉａ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｆａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１，Ｎｉｎｇｘｉａ，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｎｉｎｇｘｉａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｗａｔｅｒ－ｓａｖｉｎｇ Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１， Ｎｉｎｇｘｉａ，Ｃｈｉｎａ；４．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ Ｍｏｄｅｍ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｉｎ Ａｒｉｄ
浐河桃花潭库区冲淤演变的二维数值模拟
浐河桃花潭库区冲淤演变的二维数值模拟
魏炳乾;严培;庞洁;刘洋;周双明;李强
【摘 要】橡胶坝是一种低水头轻性薄壳柔体挡水建筑物,结构简单、施工方便且造价低廉,修建橡胶坝拦水造湖可形成景观水面,但立坝运行会造成库区床面的泥沙淤积,因此遵循河床演变规律,合理运行橡胶坝,可保持库区长期可利用库容.采用MIKE软件模拟桃花潭库区10年水沙条件下的河床演变,综合考察桃花潭河段水流流场、床面淤积厚度、河床比降以及纵断面形态的变化.结果表明:桃花潭河段的冲淤平衡年限约为7年,平衡后主河道淤积较为严重;冲淤平衡后河床纵断面在展宽段呈向上凸起的河床形态;基于桃花潭河段的几何特性、来水来沙条件和由宽入窄的壅水作用,进入该河段的含沙水流会因河道突然展宽,水流挟沙力与水流动能减小,导致泥沙更易淤积,造成床面抬升和洪水位的抬高.
【期刊名称】《水利水运工程学报》
【年(卷),期】2015(000)005
【总页数】8页(P30-37)
【关键词】橡胶坝;数值模拟;河床演变;淤积厚度;河床比降;平衡年限
【作 者】魏炳乾;严培;庞洁;刘洋;周双明;李强
【作者单位】西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048;西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048;西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048;江西省水利规划设计院,江西南昌330029;西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048;西安理工大学水利水电学院,陕西西安710048 【正文语种】中 文
【中图分类】TV133.1
魏炳乾，严培，庞洁，等.浐河桃花潭库区冲淤演变的二维数值模拟［J］.水利水运工程学报，2015（5）：30－37.（WEIBing⁃qian，YAN Pei，PANG Jie，et
al.Two⁃dimensionl numerical simulation of riverbed evolution of
Taohuatan in the Chan River［J］. Hydro⁃Science and Engineering，2015（5）：30－37.）
_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:tfwu@通讯作者:秦伯强,E-mail:qinbq@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
平面二维悬沙数学模型计算河口闸下淤积的缺陷及弥补方法_马进荣
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第
2期
2007年
6月水利水运工程学报
HYDRO2
SCIENCEANDENGINEERINGNo.2
Jun.2007
收稿日期
:2006-09-27
作者简介
:马进荣(
1971-)
,男
,江苏高淳人
,高级工程师
,主要从事河口海岸动力学、水环境及工程泥沙研究
.平面二维悬沙数学模型计算河口闸下淤积的缺陷及弥补方法
马进荣
,罗肇森
,张晓艳
(南京水利科学研究院
,江苏南京
210029)
摘要
:
分析了感潮河段闸下淤积机理及用平面二维悬沙数学模型模拟闸下淤积存在的缺陷
.提出采用分析模
式预测近闸段的泥沙平均淤厚
,其余河段由平面二维悬沙数学模型预测淤积分布相结合的方法
.实例分析表
明
,该方法可为河口建闸可行性研究提供依据
.
关 键 词
:
泥沙淤积
;平面二维悬沙数学模型
;分析模式
;河口建闸
;数值计算
中图分类号
:TV148.1ζ
TV66 文献标识码
:A 文章编号
:1009-640X(
2007)
02-0058-05
Studyonlimitsandremediationof22
Dsuspendedsedimentmodelof
siltationdownstreamofestuarysluices
MAJin2
rong,LUOZhao2
sen,ZHANGXiao2
yan
(
NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing
210029
,China)
Abstract:Thesiltingmechanismdownstreamofsluicesandlimitsofthe22
Dsuspendedsedimentmodeltosimulate
thesiltingdownstreamofsluicesinatidalreachareanalyzed.Anewmethodispresented:theaveragesilting