一_二维连接水沙数学模型及在河口治理中的应用.pdfVIP

　　　　　　　　　　　　　　　　　一 、二维连接水沙数学模型及在河口治理中的应用 　张华庆 等 一 、二维连接水沙数学模型及在河口治理中的应用 1 2 1 1 1 张华庆 ,范 　平 ,李华国 ,王永成 ,刘 　臣 ( 1 交通部天津水运工程科学研究所 ,天津 300456 ; 　2 张家港市农机局 ,张家港 2 15600) 摘 　要 :建立了一 、二维连接水沙模型 。利用海河口和永定新河口现场观测资料对模型进行了系统的检 验 ,模型能够反映复杂边界和动力条件下的水沙运动及河床变形 。以此模型研究了海河 口清淤和建导 堤方案 ,及永定新河河口建导堤和建闸方案治理效果 。 关键词 :河口;水流 ;泥沙 ;数学模型 + ( ) 中图分类号 :TV148 1 ;TV1314 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :1005 - 8443 2001 - 03 - 0101 - 08 1 　前 　言 河口治理方案研究需同时考虑波浪、潮流和迳流等多种动力作用 ,应将河口和河道作为一个整体进行模 拟研究 。河口是宽广的大尺度域 , 河道是窄长的域 ,理论上上边界应取在潮区界以上 ,对于这样的大尺度河 口域和长距离的河道域水流泥沙的模拟 ,数学模型具有很大的优势 。河口是回答问题的重点区域 ,需要进行 平面二维计算 ,而河道主要模拟迳流来水来沙条件和纳潮量 ,可进行一维非恒定水沙计算 ,通过交界面物理 量的连续条件就将两区域的计算连接在一起 。 由于海河口和永定新河河口为淤泥质河口,又有突出的防洪问题 ,模拟条件复杂 , 因而具有典型性 。该 模型在此条件下得到系统的检验和应用 ,为模型推广应用提供了可靠保证 。 2 　一 、二维水流泥沙数学模型基本方程及其离散 21 　河道一维非恒定水沙模型 h 1 Q 连续方程 : + = q / B ( 1) t B x L 2 Q Q h Q| Q| 动量方程 : + ( ) + gA ( + 2 ) = 0 (2) t x A x K ( ) ( ) AS QS S ( ) αω ( ) ( ) 悬移质运动方程为 : + - ADx = - B S - S 3 t x x x 式中: x , t 分别表示空间和时间坐标 ; Q 、h 分别表示待求的流量和水位 ;A 、B 分别表示断面过水面积和河 2 宽; K 为流量模数 , K = A ·R 3 / n ∶R 为断面水力半径 ; n 为糙率 ; S 表示水体含沙量 ; Dx 为泥沙紊动扩散系