渭河下游泥沙數(shù)學(xué)模型的改進(jìn).pdf

1、近年來，由于水沙條件發(fā)生變化，以及河槽邊界條件的改變，使得渭河出現(xiàn)了許多新的防洪問題，其特點(diǎn)是：“流量小、水位高、災(zāi)害大”。頻繁發(fā)生的異常洪水位現(xiàn)象給渭河下游防洪增加了困難。針對(duì)這種現(xiàn)狀，有必要系統(tǒng)地研究渭河下游的洪水行進(jìn)規(guī)律，認(rèn)清渭河現(xiàn)有河床中發(fā)生的洪水特性，這對(duì)于渭河下游的河道治理、設(shè)計(jì)洪水位的合理確定及對(duì)渭河下游的洪水預(yù)報(bào)研究都具有重要的意義。因此，為促進(jìn)渭河下游洪水的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和風(fēng)險(xiǎn)管理，確保防洪安全，迫切需要利用數(shù)學(xué)模型來研究渭

2、河下游洪水演進(jìn)的各種現(xiàn)象和問題，為洪水的監(jiān)測(cè)、防洪和搶險(xiǎn)指揮提供參考。 目前，在黃河中下游上得到應(yīng)用的一、二維水沙模型有多個(gè)，基本上都是由描述水沙運(yùn)動(dòng)的四個(gè)基本方程構(gòu)成，即水流連續(xù)方程、水流運(yùn)動(dòng)方程、泥沙連續(xù)方程與河床變形方程，不同之處在于各模型在求解基本方程時(shí)，對(duì)某些參數(shù)的具體取值和計(jì)算方法有所不同，如反映不平衡輸沙規(guī)律中的挾沙力問題、動(dòng)床阻力、懸移質(zhì)泥沙與床沙的交換機(jī)理等。然而，與黃河中下游相比，渭河下游發(fā)生高含沙洪水的頻率

3、高，洪水歷時(shí)長(zhǎng)，含沙量大，高含沙水流的靜態(tài)剪切應(yīng)力作用明顯，造成河床斷面形態(tài)變形劇烈，尤其在橫向變形上顯得更為突出。而現(xiàn)有的渭河下游數(shù)學(xué)模型，主要是沿用黃河中下游的一維數(shù)學(xué)模型，模型結(jié)構(gòu)反映更多的是黃河中下游一般高含沙挾沙水流的輸沙特性，并不能合理地反映出渭河下游的輸沙特性。因此，有必要針對(duì)渭河下游泥沙問題，在挾沙規(guī)律和橫向沖淤變形等方面去改進(jìn)現(xiàn)有的渭河下游一維恒定流泥沙數(shù)學(xué)模型。本研究論文建立了常規(guī)一維數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其作了部分改進(jìn)，以

4、期達(dá)到適應(yīng)渭河特點(diǎn)的目的。工作主要表現(xiàn)在以下幾方面。 1、在泥沙計(jì)算中，考慮到行洪過程中泥沙在沖刷和淤積情況下，懸移質(zhì)泥沙與床沙交換機(jī)理的不同，首次在沖淤計(jì)算中采用物理含義更明確的雙值挾沙力公式，并對(duì)雙值挾沙力公式中的系數(shù)計(jì)算問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析及開發(fā)出與該公式應(yīng)用相配套的應(yīng)用方法。 2、在河床演變部分，對(duì)渭河下游特有的“貼邊淤積”現(xiàn)象進(jìn)行了機(jī)理探討，分析研究表明，造成渭河下游河槽急劇淤積萎縮變形的重要原因之一為高含沙洪