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文档简介

1/1河流泥沙数学模型

河流泥沙数学模型

SedimentationDept.,IWHR郭庆超

中国水科院泥沙所

2007年10月

SedimentationDept.,IWHR内容

1.简介

2.控制方程

3.模型建立与使用

1.简介

随着计算机技术的高速发展和河流泥沙基本理论的进步，水沙数学模型得到了快速发展，被广泛地应用于水利工程、江河治理和河口海岸与泥沙运动有关的领域中，解决了很多生产难题，发挥了巨大效益。

1.简介

?水沙数学模型：1D,平面2D，立面2D，准3D，完全3D；

?能够严格总收物理原理；

?能够严格遵守边界和初始条件；

?节省时间、人力和成本；

?方案比选与优化

解决实际问题：?河道演变?水库泥沙淤积

?水利工程的下游冲刷?取水口稳定性?引航道及港池回淤?河口海岸工程泥沙问题

模型的功能

1.

简介

1.

模型的功能

1.简介

模型应满足以下基本要求：

?满足物理的基本原理

?被分析方法所检验：

分析解(线性)/人工解(非线性)?被实验和实测资料所检验

?可以预测主要的物理过程

?数值解是稳定的

?数值解是收敛的

?数值结果是可接受的

?数值结果符合实际情况

被理论/分析解

证实

模拟结果与实测

资料相符被原型实测资料

证实

被实验室数据

证实

好的数学模型应该

满足

模型使用者的经验对模型质量影响也很大1.

2.

2.3D

2.

2.

2.1D

3.

数学模型建立流程

3.

数学模型运行流程

3.1D

3.

微分方程离散

3.

微分方程离散

3.

微分方程离散

3.

挟沙能力

3.

挟沙能力

3.

挟沙能力

3.

挟沙能力

从高低含沙量统一公式可以看出：（1）含沙水流的挟沙能力不仅与水力因子（如U,h）和泥沙因子（如ω0）有关，而且也受上游来流含沙量的影响；（2）对于低含沙水流（如S<100kg/m3），挟沙能力受上游含沙量影响甚微，然而，随着含沙量的进一步增加，挟沙能力受上游来流含沙量的影响渐趋明显，而且来流含沙量越高，水流挟沙能力越大，这正是高含沙水流多来多排的缘故。

3.模型建立与使用

挟沙能力

3.

恢复饱和系数

恢复饱和系数α是模型重要参数之一，从理论上讲它可表达为床面泥沙浓度与垂线平均泥沙浓度之比，因此，系数的理论数值应该大于1.0。

表达式表明，对于一般天然河道，α的理论值非常接近于1.0，这与在实际计算时取0.25~1.0是很相近的，

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