渭河下游泥沙數(shù)學模型的改進.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，其特點是：“流量小、水位高、災害大”。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。針對這種現(xiàn)狀，有必要系統(tǒng)地研究渭河下游的洪水行進規(guī)律，認清渭河現(xiàn)有河床中發(fā)生的洪水特性，這對于渭河下游的河道治理、設(shè)計洪水位的合理確定及對渭河下游的洪水預報研究都具有重要的意義。因此，為促進渭河下游洪水的預測預報和風險管理，確保防洪安全，迫切需要利用數(shù)學模型來研究渭

2、河下游洪水演進的各種現(xiàn)象和問題，為洪水的監(jiān)測、防洪和搶險指揮提供參考。 目前，在黃河中下游上得到應用的一、二維水沙模型有多個，基本上都是由描述水沙運動的四個基本方程構(gòu)成，即水流連續(xù)方程、水流運動方程、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，對某些參數(shù)的具體取值和計算方法有所不同，如反映不平衡輸沙規(guī)律中的挾沙力問題、動床阻力、懸移質(zhì)泥沙與床沙的交換機理等。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，洪水歷時長，含沙量大，高含沙水流的靜態(tài)剪切應力作用明顯，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)學模型，主要是沿用黃河中下游的一維數(shù)學模型，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現(xiàn)有的渭河下游一維恒定流泥沙數(shù)學模型。本研究論文建立了常規(guī)一維數(shù)學模型，并對其作了部分改進，以

4、期達到適應渭河特點的目的。工作主要表現(xiàn)在以下幾方面。 1、在泥沙計算中，考慮到行洪過程中泥沙在沖刷和淤積情況下，懸移質(zhì)泥沙與床沙交換機理的不同，首次在沖淤計算中采用物理含義更明確的雙值挾沙力公式，并對雙值挾沙力公式中的系數(shù)計算問題進行了詳細的分析及開發(fā)出與該公式應用相配套的應用方法。 2、在河床演變部分，對渭河下游特有的“貼邊淤積”現(xiàn)象進行了機理探討，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