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1、河口與河網(wǎng)相互作用的復(fù)雜性,要求將河口模型與河網(wǎng)模型結(jié)合在一起研究,本文以此為切入點(diǎn)展開探討,在總結(jié)前人一二維模型工作的基礎(chǔ)上,建立了河網(wǎng)一維與河口二維相耦合的有限元整體數(shù)學(xué)模型,主要解決目前一維二維耦合方法在計(jì)算效率、計(jì)算穩(wěn)定性、連接交界處耦合、復(fù)雜岸線擬合等四個(gè)方面存在的問(wèn)題,使得一二維整體模型能更好地應(yīng)用于河口的學(xué)術(shù)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域。 本文應(yīng)用有限元法,建立珠江三角洲河網(wǎng)一維與珠江河口二維整體有限元模型,在國(guó)內(nèi)尚屬首創(chuàng)。
2、因此本研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和較高的工程推廣價(jià)值。研究結(jié)果表明: (1)運(yùn)用有限元法實(shí)現(xiàn)一維大型河網(wǎng)的模型計(jì)算,斷面采用實(shí)測(cè)的河道橫截面。仿照四點(diǎn)隱式差分法在每個(gè)單元內(nèi)部形成方程組,不在相鄰單元之間構(gòu)造方程組,穩(wěn)定性得到改進(jìn),收斂速度加快。FEM達(dá)到經(jīng)典FDM的計(jì)算精度和計(jì)算效率。 (2)首次借鑒彈性力學(xué)中桿件與塊體的連接技術(shù),提出有限元法的直接求解模式,實(shí)現(xiàn)一維與二維模型的聯(lián)合整體計(jì)算??朔藘?nèi)邊界取值的難題,一二維連
3、接交界處水流模擬得更加平滑、合理。 (3)改進(jìn)漢口單元結(jié)點(diǎn)水質(zhì)濃度的處理方法,使得漢口單元滿足物質(zhì)守恒定律和單元物理特征,提高了模型在大型河網(wǎng)水質(zhì)計(jì)算中的應(yīng)用能力。 (4)運(yùn)用有限元法實(shí)現(xiàn)二維河口的模型計(jì)算,混合使用三角形與四邊形等參數(shù)單元的無(wú)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,海岸線模擬得更加貼近。 (5)采用時(shí)間方向隱格式、Newton Raphson法和FRONT法等技術(shù),加快方程組迭代收斂速度,增強(qiáng)計(jì)算穩(wěn)定性,放寬時(shí)間步長(zhǎng),提高計(jì)
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