河道洪水演进浅析及一维数学模型的建立

本文对河道洪水演进的研究作了简要介绍,洪水演进是典型的非恒定流现象,在洪水演进模型中必须采用非恒定水流数学模型。文中介绍了平面一维水流数学模型的建立,其理论依据为圣维南方程组,并选取隐式差分的方法进行求解。     

黄河吴龙区间河道洪水演进的数值分析与计算

本文建立了河道洪水演进的一维水流数学模型,采用Preissmann的四点空间中心差分格式对圣维南方程组进行离散,应用追赶法求解明渠非恒定流的圣维南方程组。将该模型应用于吴堡至龙门河段洪水演进过程,演算结果表明计算值与实测值吻合较好,验证了该模型是合理可行的。     

长江感潮河段二维潮流数值模拟*

通过非结构网格建立了长江感潮河段二维潮流数学模型,研究了水工建筑物在非结构网格中的处理,验证结果良好;为检验模型长河段沿程流量的守恒性,模型上边界分别采用枯水、中水、洪水3种恒定流量模拟感潮河段水流运动。计算结果表明:模型沿程流量守恒性良好,模型能够有效模拟长江感潮河段水流运动。     

三峡—葛洲坝间河段汛期通航水流条件研究

两坝间河段是长江中上游的咽喉河段,受两岸高山峡谷制约,汛期水流流速大、比降大,呈洪水急流滩特性,再加上受三峡电站调峰和葛洲坝电站反调节的双重影响,通航条件极其复杂,安全风险多,监管压力大,通航管理要求高。本文采用平面二维水流数学模型模拟分析了恒定流和非恒定流条件下重点滩段的水位、比降、流速等水流特性,研究成果可为两坝间适航流量研究提供技术支撑,为两坝间河段船舶航行和通航管理等提供参考。     

日调节非恒定流对筲箕背河段航道水流条件的影响

选取典型工况通过非恒定数学模型计算分析滩段水位、流量、流速、比降等因素变化特性,得到日调节对筲箕背河段水流条件的影响。结果显示,2种日调节工况下非恒定流传播至筲箕背河段水位变幅在1.01~1.37 m,非恒定流对下游航道水流条件和对研究河段内的控制河段及航道维护设施等产生一定的影响,并且日变幅4.5 m较日变幅3.0 m工况对航道水流条件等影响更大。分析结果为优化枢纽航运调度方案和航道维护措施提供支撑。     

二维水流数学模型在马家咀航道整治工程防洪评价中的应用

通过建立的基于有限体积法的平面二维非恒定流数学模型,对马家咀航道整治一期工程建设前后的河道水流运动进行模拟计算。结果表明:工程建设前后工程河段水位变化较小,工程附近河段水流流态及水流流速分布无明显变化。研究建立的二维水流数学模型可准确模拟工程河段水流运动,能在防洪影响评价中对工程前后河道水流、水位变化变提供较为可靠的依据,具有实用价值。     

非恒定流模型在西江航道整治中的应用

在模型试验的基础上,建立了一维非恒定水流数学模型,计算分析了潮汐、长洲枢纽运行对下游航道的影响,旨在为航道整治确定方案提供参考.     

船闸引航道内水面波动的二维数学模型研究

提出船闸引航道内水面波动的二维数学模型,采用二维非恒定流数学模型和船闸灌泄水一维数学模型联解.这一模型考虑了船闸灌泄时水流惯性的影响,较好地模拟了三峡工程上引航道船闸灌水产生的水面波动,同时,给出了水面波动周期和波长的近似计算公式。     

非恒定流作用下输沙率变化过程研究*

通航河流修建水利枢纽后,调峰发电下泄类似“人造洪峰”的非恒定流和含沙量趋近于零的清水,破坏了河流的平衡,给河床演变、航道整治技术等带来新的课题。通过水槽试验、理论分析等手段,研究枢纽下游非恒定流作用下均匀沙的起动与输移规律。研究认为：非恒定流作用下输沙率变化过程与水流条件具有不同步性,并与水流非恒定强度P有关,当P＞032时,水流参数峰值一般先于输沙率峰值;当P＜032时,水流参数峰值滞后于输沙率峰值。     

不同级别船闸共用引航道的水流条件研究

为研究不同级别船闸共用引航道的水流条件,以大源渡一、二线船闸为例,采用二维水流数学模型和物理模型试验相结合的方法,研究分析不同级别船闸共用上、下游引航道的水流流态、流速分布及船闸输水非恒定流特性。结果表明,大源渡一、二线不同级别船闸共用引航道布置方案是可行的,对于低概率工况出现的不利水流条件也有相应的改善措施。研究成果可为类似船闸工程提供借鉴。     

长江上游日调节非恒定流对拴疆碛浅滩航道要素的影响*

向家坝水电站日调节非恒定流与岷江日调节非恒定流在宜宾合江门汇合形成新的非恒定流过程,波长超过200 km,对宜宾—泸州河段（叙泸段）航道滩险的通航要素产生明显影响。采用平面二维非恒定水流数学模型,计算分析代表工况下日调节非恒定流传播规律及其对叙泸段拴疆碛航道要素的影响。结果表明：1）日调节非恒定流自合江门传递到拴疆碛约1.5 h,拴疆碛水位日变幅最大约1.053 m,相较于合江门衰减约30%,且波峰时期水面比降小于波谷时期,拴疆碛卵石滩采砂对非恒定流运动产生明显影响;2）代表性日调节非恒定流过程中,拴疆碛河段满足航道维护标准2.9 m水深的河宽在204~585 m,现有航标设置存在航道边界不满足最小维护水深情况,须对现有航标设置方案进行优化。     

基于非接触高精度实验的明渠非恒定流特性研究

水流的特性是研究水流运动的基础,天然河道中水流一般呈现非恒定性,由于非恒定流自身较为复杂,其拖拽系数、粗糙长度和摩阻流速方面的研究一直未能有较大的突破。基于非接触高精度PIV水槽造流实验,通过采集涨落水时的实测数据,得到了明渠非恒定流摩阻流速、粗糙长度和拖拽系数的变化规律。     

电站泄流对乌江渡码头河段航行影响改善研究

为解决乌江渡水电站泄流作用下电站下游乌江渡码头进港困难问题,文章采用二维数学模型对水流进行模拟结合航行阻力分析方法,对乌江渡码头河段通航水流条件进行研究。首先对恒定流通航条件进行了分析,发现了恒定流碍航基本发生在最低通航流量。然后基于电站一些典型泄流过程,采用10 min水位变率、流速和比降分析非恒定流历时变化,研究了电站泄流传递过程对通航水流条件的影响。最后针对电站泄流引起泄水波波锋所到河段局部比降、流速快速增大,进而导致通航水流条件恶化问题,提出了"对航道进行理直、拓宽"优化航道布置形式结合"电站泄流由单次改为延时多次"调整枢纽泄流方式的改善措施,基本解决了乌江渡码头通航水流碍航问题。上述成果为改善类似碍航问题提供了参考。     

叙泸段河道非恒定流作用下水力参数的变化

金沙江与岷江干支流上水电站调峰发电下泄非恒定流引起下游叙泸段河道水流条件显著变化。结合一维非恒定流数学模型和实测资料分析研究叙泸段河道内代表性非恒定流传播过程及其造成水力参数相对于概化恒定流条件时的变化情况。结果表明:叙泸段河道内典型非恒定流波长为218 km,传播速度3 m/s;随着传播距离增加波衰减幅度减小,波形变得光滑;当宜宾水位处于波峰时,下游沿程流量呈现递减趋势,波谷则正好相反;相对于恒定流条件,其流量变化范围为0~730 m3/s,水位抬升0.5~2 m;断面平均流速变化在-0.5~0.2 m/s,比降变化范围为-0.2‰~0.2‰,比降最大值为1.38‰。     

向家坝枢纽非恒定泄流对落锅滩河段航道通航条件的影响

电站日调节非恒定流对下游河道的影响是向家坝工程在运行时需要考虑的主要问题。通过长河段二维非恒定数学模型计算分析向家坝日调节非恒定流对落锅滩河段航道通航水流条件的影响,选取两种典型日调节工况和泄洪工况分析河段内水位、流量、流速等水力因素变化特性。结果表明,两种典型日调节工况下非恒定流传播至落锅滩水位变幅在1. 26～1. 46 m,泄洪工况下水位最大日变幅在2. 05～2. 96 m,非恒定流对河段产生了一定影响,根据目前通航标准来看,4种工况下河段内水力指标均能够达到通航水力指标。建议对坝下非恒定流特征及其对航道、港口码头的影响情况进行原型观测,积累实践经验,为进一步优化电站调度方案和下游航道维护等方面提供依据。     

水库群溃坝洪水理论计算及某水库实例研究

一般的水库都是有一定数量的水库群组成,各个水库之间存在着密不可分的复杂关系,若某个坝体发生溃坝,水流将会沿着整个水库群进行演进。文中采用溃坝水力学和河道水力学公式,对水库群的某个坝体溃坝后进行了水流演进计算,同时与防止造成洪水的影响事件进行组合,最后得出溃坝对水位的影响,为工程的研究阶段提供设计依据。     

乌江渡电站泄流对乌江渡码头航行影响

为分析乌江渡水电站泄流对下游乌江渡码头通航水流条件的影响,建立了乌江渡码头河段二维非恒定流水流数学模型,并运用实测水位流速资料对模型进行验证。对恒定流通航条件进行模拟分析。针对电站发电泄流代表方式,采用流速和比降历时变化、10 min水位变率,分析电站泄流引起的乌江渡河段通航水动力变化过程。结合船舶上行能力,分析电站泄流对船舶进港靠泊的影响。     

明渠交汇口水流浅水二维数学模型研究

针对明渠交汇口缓流流动特性,建立基于高性能有限体积数值方法、具有二阶精度的非恒定浅水二维水流数学模型。基本控制方程采用浅水二维水流方程;采用能够有效捕捉激波的高性能有限体积方法离散控制方程;采用了隐式方法处理阻力项,从而保证了模型的稳定性。采用非结构三角形网格系离散计算区域。最后,应用实测资料对两种模型进行了验证比较,结果表明该模型可模拟明渠交汇口基本流动特性,显示了对天然河流广阔的应用前景。     

漳卫新河闸下淤积一维数学模型研究及应用

建立了漳卫新河河道一维水沙数学模型,采用Preissmann四点隐式差分格式离散非恒定水流方程,以及交错网格显式差分格式离散泥沙运动方程。该模型对辛集闸闸下———河口段在大潮期间的潮位、流速和含沙量进行了验证,其结果与实测资料基本相符。依据该模型,对未来20 a的河床冲淤变化和演变发展趋势作了预测。     

HEC-RAS模型在分汊河道设计最低通航水位推求中的应用

HEC-RAS一维数学模型可用于恒定流和非恒定流计算,常被应用于降雨径流、河流水动力、洪水过程分析等领域。以岷江航道(乐山段)灾后重建为例,根据河道实测地形,实测分流比以及实测水边线,采用HEC-RAS模型对该段河道水面线进行率定与分析计算,研究HEC-RAS模型在分汊河段设计最低通航水位推求中的适用性。结果表明：HEC-RAS模型在研究区率定结果良好,有较好的适用性,且能为分汊河道的航道整治提供经济有效的技术支撑。