浐河沉沙池河床演变的二维水沙数值模拟研究

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随着计算机技术的飞速发展,人们越来越多地采用既快又方便的数学模型来研究河流泥沙问题,研究对象也由一维问题逐步发展到二维以及三维问题。   对国内外水沙数学模型和主要数值计算方法的研究现状、水沙数值模拟的发展方向、目前存在的主要技术难点作了较系统的阐述,在此基础上针对本文数学模型提出了主要工作内容。   首先阐述了模型中水动力模块(HD)的基本方程、数值方法和方程的离散,及输泥模块(MT)中的粘性沙和非粘性沙的计算。其次使用灞河B#橡胶坝库区的物理模型试验对本数学模型进行了参数率定和模型验证,以检验其可靠性和合理性。然后应用此模型对浐河拦沙坝库区进行了冲淤模拟计算,根据其河床冲淤平衡时的年限和淤积厚度,来分析沉沙池的沉沙效果,并结合库区实际地形和沉沙目的给出改善措施。最后,为了将库区右侧主河槽中的水流挟带泥沙导向左侧,使左侧的大片沉沙区域得到有效利用,延长沉沙池的使用寿命,本文利用丁坝的导流导沙作用,在浐河上游拦沙坝库区的合理位置处,布置适当类型与尺寸的丁坝,应用此数学模型对其进行水沙数值模拟计算,通过对比分析库区流场及河床厚度的演变规律,来验证加设丁坝后的导流导沙效果。结果表明:在浐河上游沉沙池中设置丁坝后,水流流态、断面含沙量分布及河床淤积分布更加均匀,十年后河床淤积厚度较无丁坝时明显增加,但没有达到均衡状态,说明仍有不断淤积的趋势,证明本文所设计的丁坝是满足要求的,验证了沉沙池中设置丁坝的必要性。
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