一维泥沙数学模型.ppt

在常年回水区，平均糙率基本上无变化，建库后与建库前糙率的比值，n／n0约为0.95～1.13；在变动回水区，糙率减小较多，n／n0约为0.63～0.96，不同水库差别较大。 变动回水区糙率变化的计算 三、水库糙率变化情况的确定 原因：在变动回水区，由于水深较小，边壁影响不大，床沙细化的影响起主导作用，因而较建库前糙率减小较多。 在常年回水区，水位抬高，壅水严重，水深大，边壁条件影响显著，倾向于使糙率增大，但另一方面，在此库段床沙细化也比较显著，加上淤积比较平整，相对糙度显著减小，倾向于使糙率减小，二者作用互相抵消，其结果是建库前后糙率变化不大 河床组成 边壁条件 三、水库糙率变化情况的确定 四、关于床沙细化或粗化的考虑 ★当河床发生淤积时，床沙细化 ★当河床发生冲刷时，床沙粗化 床沙质粒径的范围判断：悬浮指标，代表重力作用与紊动作用的相互关系 =0.01，可以将这个z值用作划分床沙质与冲泻质的临界值 =5.0，可以将这个z值用作划分悬移质与推移质的临界值 ★应用于非均匀沙时，则应求分组含沙量的沿程变化，即 五、分组挟沙力的计算 i=1,2,…,n 泥沙分组的原则和方法 五、分组挟沙力的计算 河 流 水文站 小于某粒径(mm)的沙重百分数 中数粒径 (mm) 系 列 0.007 0.01 0.025 0.05 0.1 0.25 0.5 1 汉 江 安康 20.8 29.2 54.4 76.4 93.8 98 99.3 100 0.022 1972～1988年 月 河 长枪铺 18.5 26.1 49.8 74.4 94 97.8 99 100 0.025 1972～1988年 计算中将悬移质共分成8组，其分界粒径为：0.005mm、0.007mm、0.01mm、0.025mm、0.05mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm和1.0 mm 五、分组挟沙力的计算 ★应用于非均匀沙时，则应求分组含沙量的沿程变化，即 ★分组挟沙力S*i的计算公式 ★问题::可能影响分组挟沙力S*i的因素? 五、分组挟沙力的计算 i=1,2,…,n 水流挟沙力:在一定的水流和泥沙综合条件下,水流能够携带的悬移质中的床沙质的临界含沙量. 分组挟沙力的计算 ★方法一：悬移质级配求分组挟沙力 （韩其为提出的计算方法） √★方法二：由床沙级配求分组挟沙力（HEC-6） √★方法三：CARICHAR模型 ★方法四：由水流条件和床沙级配求分组挟沙力 五、分组挟沙力的计算 方法二:由床沙级配求分组挟沙力 先求每一粒径组泥沙的可能挟沙力，即这一粒径组含沙量占100％时的水流挟沙力。而其实际挟沙力则是此粒径组在床沙中所占百分比与上述可能水流挟沙力的乘积，即 式中Spi为第i粒径组泥沙的可能挟沙力；pbi则为此粒径组泥沙在床沙中占的百分比。 五、分组挟沙力的计算 只有在 挟沙力级配p*i才等于床沙级配pbi 时， 对于 的较粗粒径组，p*i ﹤pbi ；反之，对于 与床沙级配总是不相等的。这在定性上是合理的 的较细粒径组，p*i﹥pbi ，而且挟沙力级配 方法二（由床沙级配求分组挟沙力）特点 简便，定性上合理 五、分组挟沙力的计算 无法直接求解 假定 HEC-6 美国陆军工程兵团泥沙冲淤计算软件 五、分组挟沙力的计算 非均匀沙水流挟沙力 其中代表沉速为： 挟沙力级配为： √★方法三：CARICHAR模型 五、分组挟沙力的计算 修正系数 河床冲淤计算 六、分组河床冲淤的计算 床沙级配调整 混合层概念 河床冲淤变形是由于水流挟带的泥沙与床沙作不等量交换，这种交换发生在床面层上，水流挟带的粗颗粒泥沙落淤到床面上与床沙掺混形成新的床面层； 同样原始河床的细颗粒泥沙被水流冲走也使床面层泥沙的组成发生变化。 这样的床面层概化为混合层。在混合层内，河床细颗粒的冲刷和水流中大颗粒的落淤都会使混合层内颗粒组成发生变化。 七、床沙级配的调整 淤积情况混合层变化示意图 七、床沙级配的调整 冲刷情况混合层变化示意图 七、床沙级配的调整 非耦合解恒定非饱和非均匀沙输沙模型 ①水力因素计算 粒径、水温 同恒定流 Y、B、h、A、U ②悬移质含沙量及级配计算 ③冲淤量、冲淤泥沙级配及床沙级配计算 ④修改横断面特性 A、平均分配；B、床、岸区别对待 悬移质分组挟沙力计算 （1）将非恒定流作为恒定流处理。即取 这种作法在洪峰比较平缓的条件下是允许的。将进口断面的实际流量过程线改为若干个不同流量级组成的梯级过程线进行计 条件：洪峰比较平缓； 方法：梯级过程线 一、基本假定 算