黑龙江干流抚远江段江道整治工程数学模型分析研究

摘要

针对江道演变复杂,工程布局及控导工程结构尺寸难以计算的抚远28公里长江段的防护整治工程,按天然情况和10个不同整治方案利用河流泥沙淮二维数学模型、河流泥沙平面二维数学模型和河道三维水流数学模型结合进行三维整体的数值模拟.并引进水气两相流的VOF模型,与K-ε模型结合的方法进行计算模拟.数值求解采用SIMPLE算法的改进形式SIMPLEC算法.网格划分则采用了非结构化混合网格以增强对复杂边界的自适应性.模型通过验证计算表明,模拟精度较高,为工程措施的科学决策提供了重要依据.经过多个整治方案的模拟计算与分析,表明漏水口子河道整治采用分流鱼嘴工程和南汊固床工程相结合的整治工程措施是合理可行的,通过模型计算研究还提出了南汊固床工程采用复式断面形式的改进方案建议,该方案保证了南汊枯期通航和不断流,而且对南汊及抚远镇的保护具有正面作用.该研究是三维数学模型对较长河段水流、泥沙、河床运动模拟计算分析的一次尝试,其对今后进一步深入研究和应用三维模型解决工程实际问题,完善模拟方法、提高模拟水平,真正发挥数学模型其省时、省力、灵活方便和模拟细腻等在研究水沙运动规律和河床变形等方面研究中优势具有重要的意义.

目录

文摘

英文文摘

1引言

1.1问题的提出及研究意义

1.2研究现状及动态

1.3研究思路和技术路线

2工程概述和基本资料

2.1问题的江段概况及基本资料

2.2江道演变及存在问题

2.3整治工程的必要性及整治和防护方式总体布局

2.4整治工程的目标

2.5模拟计算方案和要求

3河流泥沙数学模型

3.1 CRS-1河流泥沙数学模型

3.1.1 CRS-1河床演变模型基本方程

3.1.2数值计算方法

3.2河道二维泥沙数学模型

3.3河道三维流场计算

3.3.1数值模拟的范围

3.3.2数值模拟方法

3.3.3数值求解算法

3.3.4网格划分及边界条件的设定

3.4模型验证计算

4天然情况数学模型计算成果分析

4.1计算条件

4.1.1地形资料

4.1.2进出口水沙条件及时段划分

4.1.3洪水及泥沙基本资料

4.2天然河道水流流态计算

4.3天然情况汊道分流比计算

5整治工程方案比较和计算成果分析

5.1整治工程概况

5.2整治原则与比选方案

5.3方案比较分析

5.4方案综合比选

6结论与建议

参考文献

致 谢

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