復(fù)式河槽水沙運動數(shù)值模擬.pdf

1、天然河流中，許多河道都是具有深槽和灘地的復(fù)式河槽。在枯水期，流量小，水流多在主槽內(nèi)流動，而洪水期水流溢出主槽，漫溢灘地，形成復(fù)式河槽流動。隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和人口增長，越來越多的灘地被利用，灘地以及相關(guān)堤岸的防洪安全問題引起了社會越來越多的關(guān)注。復(fù)式河槽水流是一個復(fù)雜流體力學(xué)問題，其研究成果對于河道整治工程和防洪規(guī)劃工程有著重要的意義。 本文首先回顧了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)于復(fù)式河槽水流特性的研究成果，包括復(fù)式河槽的水流機理，水流阻力，

2、主灘槽流量比，流速及床面剪切力橫向分布。然后簡要介紹了目前計算復(fù)式河槽的一維和二維計算方法。 本文主要采用了數(shù)值模擬的研究方法，對復(fù)式河槽水流進行了計算，并計算了斷面推移質(zhì)輸沙率。一維、二維、三維數(shù)值模擬各有優(yōu)缺點，因此對復(fù)式河槽進行了一維、二維、三維數(shù)值模擬。一維采用了Hec-Ras軟件和專門計算漫灘水流的COHM(the coherencemethod)程序。二維用MIKE 21C商業(yè)軟件和SKM(the Shiono an

3、dKnight method)程序。三維使用雷諾應(yīng)力模型(RSM)計算。一、二、三維模擬結(jié)果均與實測結(jié)果進行比較，Hec-Ras由于沒有考慮灘槽動量交換，計算的邊灘流速偏小，COHM能夠較好的計算復(fù)式河槽水位流量關(guān)系：MIKE 21C和SKM較好的模擬了斷面橫向流速分布；RSM計算的灘槽交界附近的二次流、主流速分布和床面剪切力與試驗結(jié)果一致。隨后用一二維模型計算了不同水深下的斷面垂線平均流速橫向分布，應(yīng)用三維模型RSM研究不同水深下的斷