考虑河岸变形的三维水沙数值模拟研究 被引量：23

1

作者 假冬冬 邵学军 +1 位作者 王虹 周刚 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期311-317,共7页

将粘性河岸崩塌模拟力学方法与水沙模型相结合,构建了考虑河岸变形的三维数值模型。基于非正交网格,采用局部网格可动技术处理由河岸崩塌引起的河道摆动过程。模型采用有限体积法对方程进行离散,采用与动量插值技术相结合的SIMPLEC算法... 将粘性河岸崩塌模拟力学方法与水沙模型相结合,构建了考虑河岸变形的三维数值模型。基于非正交网格,采用局部网格可动技术处理由河岸崩塌引起的河道摆动过程。模型采用有限体积法对方程进行离散,采用与动量插值技术相结合的SIMPLEC算法进行模型求解。通过弯道发展过程的计算表明,模型能够有效地模拟出河道的复杂演变过程。 展开更多

关键词 河岸崩塌 三维模型 水沙数值模拟 河床变形

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水沙条件变化对河型河势影响的三维数值模拟研究 被引量：12

2

作者 假冬冬 邵学军 +1 位作者 周建银 张幸农 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期108-113,共6页

以概化水槽为例,采用考虑岸滩崩塌变形的三维水沙模型,对不同水沙及岸滩抗冲性条件下的河型河势变化特征进行了数值模拟研究。模拟结果表明:不同流量过程对河床的塑造作用存在显著差异,大水的造床作用往往大于长时期小流量的造床效果,... 以概化水槽为例,采用考虑岸滩崩塌变形的三维水沙模型,对不同水沙及岸滩抗冲性条件下的河型河势变化特征进行了数值模拟研究。模拟结果表明:不同流量过程对河床的塑造作用存在显著差异,大水的造床作用往往大于长时期小流量的造床效果,不同的流量过程甚至可能产生不同的河型;黏性细沙的加入有助于稳固边滩(临界剪切应力增加),从而促进曲流的形成;边岸抗冲性弱、大量加入床沙时,主流易散乱,有助于游荡型河道的形成与发展。考虑岸滩崩塌变形的三维水沙模型为河型河势变化的深入研究提供了一有效技术手段。 展开更多

关键词 河床演变学 概化河道 水沙变化 河型河势 数值模拟

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考虑水沙相互作用的河堤溃决二维数值模型 被引量：11

3

作者 贺治国 WU Weiming 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2010年第2期147-154,共8页

该文建立了洪水漫堤导致河堤溃决的平面二维水沙运动数值模型,以模拟溃口扩展和堤身冲刷的过程。该模型基于有限体积法、采用显式格式求解平面二维水流运动和非平衡全沙泥沙输移方程,并考虑了边坡崩塌、底床急剧变形以及高浓度泥沙输移... 该文建立了洪水漫堤导致河堤溃决的平面二维水沙运动数值模型,以模拟溃口扩展和堤身冲刷的过程。该模型基于有限体积法、采用显式格式求解平面二维水流运动和非平衡全沙泥沙输移方程,并考虑了边坡崩塌、底床急剧变形以及高浓度泥沙输移对水流运动的影响。溃口处的混合流场采用HLL approxim ate Riemann solver处理,非黏性土溃口边坡的崩塌采用不同干、湿静止角处理。通过对英国HR Wallingford实验室一组实验的计算,结果表明该模型能较好地模拟非黏性土堤坝溃决过程中的溃口展宽、坝体冲刷、流场分布以及溃口流量过程线。对模型参数的敏感性分析显示了水沙耦合溃决模型的非线性特征。 展开更多

关键词 堤坝溃决 泥沙 冲刷 水流泥沙耦合 数值模拟

原文传递

尾矿坝溃决砂流数值模拟研究及应用 被引量：11

4

作者 皇甫凯龙 廖文景 +2 位作者 孙志辉 高冠 贺治国 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期171-176,共6页

为研究尾矿坝溃决砂流流动状况,基于二维溃坝水流数值模型及高含沙水流运动研究成果,建立尾矿坝溃决砂流数值模型。采用有限体积法对平面二维砂流运动方程及高浓度非平衡全沙输移方程进行离散求解,并运用中心迎风格式计算网格界面通量,... 为研究尾矿坝溃决砂流流动状况,基于二维溃坝水流数值模型及高含沙水流运动研究成果,建立尾矿坝溃决砂流数值模型。采用有限体积法对平面二维砂流运动方程及高浓度非平衡全沙输移方程进行离散求解,并运用中心迎风格式计算网格界面通量,且通过对界面两侧变量线性重构,使模型具有空间上的二阶精度。为保证模型的稳定性,用中心差分方法和半隐式方法,分别离散求解摩擦阻力项与底床坡度项。应用二维溃坝水流数值模型和尾矿坝溃决砂流数值模型,分别模拟某省尾矿坝溃决洪水、砂流运动状况。分析结果表明,尾矿坝溃决砂流与普通水坝溃决过程显著不同,受含沙量变化以及水流与泥沙相互作用和河床变形的影响,溃决砂流计算所得溃决不同时刻的流速、泥深与溃决洪水计算所得流速和水深有明显区别。 展开更多

关键词 尾矿坝 溃坝 有限体积法 水流泥沙耦合 数值模拟

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水沙调节后荆江典型河道横向调整过程的响应——Ⅰ.二、三维耦合模型的建立 被引量：8

5

作者 假冬冬 邵学军 +1 位作者 张幸农 冶运涛 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期82-87,共6页

三峡水库蓄水运用后,下游河道来水来沙条件均会发生改变,从而影响河道河势演变过程(包括垂向冲淤变化以及横向调整过程)。为解决长河道因岸滩崩塌引起的河势演变模拟问题,依据水位、流量及输沙量守恒和河床及河岸变形连续等条件,提出虚... 三峡水库蓄水运用后,下游河道来水来沙条件均会发生改变,从而影响河道河势演变过程(包括垂向冲淤变化以及横向调整过程)。为解决长河道因岸滩崩塌引起的河势演变模拟问题,依据水位、流量及输沙量守恒和河床及河岸变形连续等条件,提出虚拟断面连接法构建了考虑岸滩崩塌的二、三维嵌套河势研究数值模型。采用1996年10月～1998年10月沙市至新厂河段实测资料对模型进行了验证,模拟结果与实测结果吻合较好,从而为定量研究水沙条件变化对荆江河道横向调整过程的影响提供了技术支撑。 展开更多

关键词 水沙调节 三峡工程 河道演变 河岸坍塌 横向调整 耦合模型

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黄河下游透水丁坝瞬溃后水力及冲淤特性研究 被引量：6

6

作者 彭秀竹 赵莹 +2 位作者 高璐 徐向舟 夏军强 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期121-127,134,共8页

溃坝是一种瞬时带有巨大破坏作用的灾害性过程,可引起河床的骤冲、骤淤以及下游岸滩失稳坍塌。基于MIKE21 FM软件构建二维水动力数值模型,模拟了黄河下游老君堂河段拟建透水丁坝群中首排丁坝瞬时全溃后所诱发的水流泥沙运动过程,分析了... 溃坝是一种瞬时带有巨大破坏作用的灾害性过程,可引起河床的骤冲、骤淤以及下游岸滩失稳坍塌。基于MIKE21 FM软件构建二维水动力数值模型,模拟了黄河下游老君堂河段拟建透水丁坝群中首排丁坝瞬时全溃后所诱发的水流泥沙运动过程,分析了溃坝后床面剪切力的分布变化,阐明了坝群附近河床的冲淤特点。研究表明:首排坝瞬溃后,溃坝波受下游丁坝群的影响而改变了其传播演进过程线;溃坝对主槽的输沙能力影响较弱,但却显著地影响了坝区泥沙的起动和沉降;首排坝的坝体和次排坝的坝头是受损最严重的区域,因此建议采用实体丁坝与透水丁坝相结合的复合式配置方式,即首排坝和次排坝采用实体丁坝、其余位置采用透水丁坝,以加强各工况丁坝群运行的稳定性。 展开更多

关键词 透水丁坝 溃坝水流 水沙过程 河床冲淤 数值模拟 黄河下游

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MIKE3在小浪底坝区水沙运动模拟中的应用 被引量：7

7

作者 张晓雷 吴新宇 王恩 《华北水利水电大学学报（自然科学版）》 2018年第3期73-78,共6页

水库库区局部水沙运动具有较强的三维性,且水库坝前水沙运动特性及库区冲淤过程十分复杂。为研究水库坝前水沙运动特性及库区冲淤过程,以小浪底坝区为研究对象,采用MIKE3软件建立了小浪底三维水沙数学模型,并利用小浪底水库2013年6月至... 水库库区局部水沙运动具有较强的三维性,且水库坝前水沙运动特性及库区冲淤过程十分复杂。为研究水库坝前水沙运动特性及库区冲淤过程,以小浪底坝区为研究对象,采用MIKE3软件建立了小浪底三维水沙数学模型,并利用小浪底水库2013年6月至8月坝前4.5 km内实测冲淤地形及水沙资料对所建模型的适用性与正确性进行了验证。计算结果表明:坝区水位及地形冲淤变化的计算值与实测值基本吻合,因此可认为,采用MIKE3软件模拟小浪底水库坝区的水沙运动及地形冲淤变化是可行的。 展开更多

关键词 MIKE3 小浪底水库 水沙运动 数值模拟

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水沙调节后荆江典型河道横向调整过程的响应——Ⅱ.上、下荆江调整差异初探 被引量：6

8

作者 假冬冬 邵学军 +3 位作者 蒋海峰 沈阳 张幸农 尚毅梓 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期205-211,共7页

三峡水库2003年6月蓄水运用后,下游河道水沙过程已发生大幅变化,对于岸滩抗冲性较弱的荆江河道来说,河道的横向调整过程势必受到影响。采用考虑岸滩崩塌的河势研究数值模型,针对三峡水利枢纽工程运行所引发的水沙变异过程,初步探讨了荆... 三峡水库2003年6月蓄水运用后,下游河道水沙过程已发生大幅变化,对于岸滩抗冲性较弱的荆江河道来说,河道的横向调整过程势必受到影响。采用考虑岸滩崩塌的河势研究数值模型,针对三峡水利枢纽工程运行所引发的水沙变异过程,初步探讨了荆江典型河道横向调整及河势变化对水沙条件变化的响应。对于下荆江石首河段来说,来沙减少后,冲刷加剧,局部河岸坍塌及平面变形加剧,主要发生在受弯道水流顶冲的位置,但河势演变趋势及平面变形总体上基本一致,并未发生较大变化。对于上荆江沙市—新厂河段来说,来沙量减小后,河道平面变形幅度总体上减小,局部最大减幅可达50%左右。 展开更多

关键词 水沙调节 三峡工程 河道演变 荆江 横向调整 数值模拟

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小浪底水库汛前调水调沙模拟与综合效益评估

9

作者 夏军强 张贤梓依 +2 位作者 王增辉 陈翠霞 周祖昊 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1550-1561,共12页

为提高汛前调水调沙期多目标博弈过程中小浪底水库的综合效益,本文构建了调水调沙模拟与综合效益定量评估数学模型。该模型由3个模块构成,其中:水沙计算模块考虑库区明流与异重流输移及干支流倒回灌过程,水库调度模块衔接库区水沙计算... 为提高汛前调水调沙期多目标博弈过程中小浪底水库的综合效益,本文构建了调水调沙模拟与综合效益定量评估数学模型。该模型由3个模块构成,其中:水沙计算模块考虑库区明流与异重流输移及干支流倒回灌过程,水库调度模块衔接库区水沙计算和坝下泥沙冲淤计算,效益评价模块采用经济效益指标衡量水库的综合效益。采用2013年和2014年汛前调水调沙过程对该模型开展了参数率定和验证工作,计算结果可模拟异重流潜入、演进、出库的全过程以及水库调度和发电过程。根据历年调水调沙实践经验选取关键调度参数,最终拟定降低对接水位或减小壅水程度的5种方案,采用模型对各方案展开调水调沙过程计算和综合效益评价。结果表明,调度过程中改变对接水位和壅水程度在减淤效益和兴利效益间存在冲突。通过比较综合经济效益指标,最终推荐对接水位为222.57 m并减小库区壅水的方案作为优选方案,可获得最大的综合效益。 展开更多

关键词 汛前调水调沙 水库调度 综合效益 数值模拟 小浪底水库

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山溪性强潮河口最大浑浊带形成机制及其模拟 被引量：4

10

作者 张新周 陈星 +4 位作者 窦希萍 赵晓冬 夏威夷 缴健 许慧 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期84-92,共9页

为阐明强潮河口最大浑浊带的形成机制及其运动规律,通过瓯江和椒(灵)江实测资料分析,系统分析了强潮河口最大浑浊带形成的影响因素及其与河口地貌的响应关系。考虑黏性细颗粒泥沙运动特性和盐度的影响,开发了强潮河口最大浑浊带数学模型... 为阐明强潮河口最大浑浊带的形成机制及其运动规律,通过瓯江和椒(灵)江实测资料分析,系统分析了强潮河口最大浑浊带形成的影响因素及其与河口地貌的响应关系。考虑黏性细颗粒泥沙运动特性和盐度的影响,开发了强潮河口最大浑浊带数学模型,对椒(灵)江枯季大潮最大浑浊带运移过程进行了模拟。结果表明:①强潮河口最大浑浊带是潮波变形、咸淡水混合、泥沙再悬浮等复杂因素在一定河口边界和泥沙条件下相互作用的产物,潮波变形和泥沙供给是影响最大浑浊带形成的关键因素。②强潮河口最大浑浊带模拟必须充分考虑潮流、盐淡水混合、泥沙周期性起动、絮凝和沉积密实等因素,所建立的数学模型可用于强潮河口最大浑浊带研究。 展开更多

关键词 强潮河口 水沙特性 最大浑浊带 形成机制 数值模拟

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椒(灵)江水沙特性及最大浑浊带模拟 被引量：3

11

作者 徐雪松 张新周 +2 位作者 李琼 夏威夷 赵晓冬 《水运工程》 北大核心 2018年第12期134-142,共9页

椒(灵)江属于典型的山溪性强潮河流,水动力泥沙条件异常复杂。潮流和径流共同作用极易引导细颗粒泥沙在特定河段集聚,形成最大浑浊带,并发育浮泥,对河道河床演变起重要作用。尤其是近年来河口围填和河道采砂等人类活动对河流的水动力和... 椒(灵)江属于典型的山溪性强潮河流,水动力泥沙条件异常复杂。潮流和径流共同作用极易引导细颗粒泥沙在特定河段集聚,形成最大浑浊带,并发育浮泥,对河道河床演变起重要作用。尤其是近年来河口围填和河道采砂等人类活动对河流的水动力和边界条件造成较大的改变,加之上游水库建设致使径流量及洪峰流量减小,配合强潮的顶托作用,枯水期最大浑浊带向上游运动距离更远,导致河道淤涨、江水变浑,影响到河道航运资源开发与保护。在实测资料的基础上分析椒(灵)江山溪性强潮河流的水沙特性,并考虑黏性细颗粒泥沙运动特性和盐度的影响,开发山溪性强潮河流最大浑浊带数学模型,模拟枯季大潮椒(灵)江水沙运动特性和最大浑浊带运移过程。 展开更多

关键词 山溪性强潮河流 最大浑浊带 水沙特性 数值模拟

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边滩漂石河流水沙输移及河床响应数值分析 被引量：1

12

作者 雷明 叶晨 王协康 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期110-118,共9页

山区流域地表松散破碎,在地震、暴雨等动力条件影响下其大量松散碎屑物质进入沟床,使得山区河流的泥沙补给条件发生突变。由于不同河段输沙能力差异明显,泥沙易在局部河段淤堵,河床剧烈调整,水位显著抬升,这给山区河流的水沙灾害防治造... 山区流域地表松散破碎,在地震、暴雨等动力条件影响下其大量松散碎屑物质进入沟床,使得山区河流的泥沙补给条件发生突变。由于不同河段输沙能力差异明显,泥沙易在局部河段淤堵,河床剧烈调整,水位显著抬升,这给山区河流的水沙灾害防治造成巨大威胁。基于岷江支流白沙河与龙溪河局部河段的野外调查发现,在干支交汇段沿程边滩漂石结构突出、河道主槽冲刷强、边滩淤堵少。在此基础上,为了分析山区河道中边滩交错漂石结构对水沙运动及河床变形的影响,采用CFD-DEM(计算流体力学CFD,离散单元法DEM)耦合模型,针对不同边滩交错漂石结构下的输沙及河床响应过程开展模拟研究,重点分析了流量、沟道来沙量及边滩漂石结构对河道下游调沙减灾效果的影响。计算结果表明:山区河道中的边滩交错漂石能够有效改变泥沙颗粒运动轨迹,使得绝大部分颗粒从河道中央向下游输移,进而减少颗粒在河道两岸淤积;边滩交错漂石可以调节山区河流下游河段的来沙过程,控制来沙强度和来沙量,减少泥沙在保护河段落淤,进而有效降低河道的沿程水位。随着边滩漂石布设间距的减小、流量的降低及沟道内来沙质量的增大,边滩漂石对松散堆积体的固沙效果越好,对下游河道的削峰调沙及保护河段的防灾减灾作用越明显。 展开更多

关键词 泥沙补给 水沙输移 河床变形 漂石 数值模拟

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宁夏水洞沟水库三维水沙运移数值模拟研究 被引量：1

13

作者 李春光 杨程 《中国农村水利水电》 北大核心 2013年第12期45-50,共6页

为了研究水洞沟水库的水沙运移情况。建立了三维水沙数学模型,采用非结构网格的有限体积法,对两种工况下水库的水沙运动进行了数值模拟研究,对三个典型层的流场、部分断面的流速分布及部分断面的河床高程进行了分析。结果表明:流场的模... 为了研究水洞沟水库的水沙运移情况。建立了三维水沙数学模型,采用非结构网格的有限体积法,对两种工况下水库的水沙运动进行了数值模拟研究,对三个典型层的流场、部分断面的流速分布及部分断面的河床高程进行了分析。结果表明:流场的模拟值符合水流运动的一般规律,即从底层到表层流速逐渐增大;断面流速的分布规律也是合理的;几个典型断面的河床高程的模拟值与实测值较为一致。从而说明建立的数学模型可应用于跟水洞沟水库类似的工业供水水库。 展开更多

关键词 水洞沟水库 三维水沙模型 非结构网格 有限体积法 数值模拟

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河道一维水沙运动的数值模拟 被引量：1

14

作者 黄平 《中山大学学报论丛》 1993年第2期43-48,共6页

研究河道一维水沙数学模型,提出了一个简单易行的计算方法.经实例验证,该模型具有计算程序容易实现,计算结果较合理的优点.且利用该模型,还可研究短期或长期的河流冲淤变化问题。

关键词 水沙运动 河道变形 数值模拟

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腰沙—冷家沙匡围对周边水沙环境的影响 被引量：8

15

作者 周婷婷 王义刚 +1 位作者 黄惠明 朱明敏 《水道港口》 2012年第6期461-468,共8页

通过建立江苏沿海大范围及小范围的平面二维水沙数学模型,将此水沙模型应用于腰沙、冷家沙围垦工程研究,通过流速流向、年冲淤变化指标,分析工程对周边海域水沙环境影响以及工程区域的年回淤强度。结果表明:围垦工程产生的影响范围有限... 通过建立江苏沿海大范围及小范围的平面二维水沙数学模型,将此水沙模型应用于腰沙、冷家沙围垦工程研究,通过流速流向、年冲淤变化指标,分析工程对周边海域水沙环境影响以及工程区域的年回淤强度。结果表明:围垦工程产生的影响范围有限,围垦工程南北两侧水域,流速减小,地形成淤积的态势;工程东段水流流速增大,产生一定的冲刷,对建立深水码头有利。 展开更多

关键词 围垦工程 二维水沙模型 数值模拟 泥沙回淤

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污水处理厂平流式沉淀池三维计算机模型研究

16

作者 徐连军 励建全 +1 位作者 刘鑫华 丁蓟羽 《中国市政工程》 2008年第B12期41-44,共4页

为优化竹园第二污水处理厂平流式沉淀池设计方案,针对沉淀池设计,采用最新数值模拟技术建立了三维沉淀池模型。根据沉淀池的工艺条件,对典型工况进行模拟;通过与原始设计结构相似的平流式沉淀池的现场数据来验证模型,保证模拟结果的可... 为优化竹园第二污水处理厂平流式沉淀池设计方案,针对沉淀池设计,采用最新数值模拟技术建立了三维沉淀池模型。根据沉淀池的工艺条件,对典型工况进行模拟;通过与原始设计结构相似的平流式沉淀池的现场数据来验证模型,保证模拟结果的可信性。通过不同工况的模拟结果,从沉淀池三维流场和颗粒场分布以及出水SS和污泥浓缩性的变化曲线几个方面对原始设计方案进行了评估,预测沉淀池的水力状况、性能和处理能力,为进一步优化提供了基础。 展开更多

关键词 污水处理厂 计算流体力学 平流式沉淀池 数值模拟 三维流场 评估

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大丰港匡围工程对潮流泥沙影响的模拟研究 被引量：2

17

作者 吴尧 曹煜 +1 位作者 程梁秋 唐平慧 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第21期112-117,共6页

建立了大丰港临近海域平面二维潮流泥沙数值模型,模拟计算了研究区域大小潮特征时刻的水沙空间分布特征。模型利用实测数据进行验证,计算结果与实测潮位、流速、流向及含沙量数据吻合良好。在模型验证良好的基础上,模拟围垦工程建设前... 建立了大丰港临近海域平面二维潮流泥沙数值模型,模拟计算了研究区域大小潮特征时刻的水沙空间分布特征。模型利用实测数据进行验证,计算结果与实测潮位、流速、流向及含沙量数据吻合良好。在模型验证良好的基础上,模拟围垦工程建设前后周围流场和悬沙场的变化。研究发现:围垦工程使得工程向海一侧流速减小。对于悬沙浓度,涨急时刻工程北部含沙量减小,落急时刻工程向海测含沙量增大。 展开更多

关键词 潮流场 悬沙浓度 数值模型 围垦工程

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