长江口非均匀推移质输移及其数值模拟

摘要

该文首先建立了基于Preissmann算法的一维水流模型,基于直接解法的平原河网模型和基于有限节点法的平面二维水力模型,在对各模型的算法进行推导的基础上自行开发了计算程序.对河网水力数学模型,首次运用Fortran 90程序语言进行面向对象（OOP）设计,建立起一个可扩展的数据库和可复用的程序框架;并在河网概化,方程系数排列,稀疏矩阵求解和内边界条件处理等多方面作了改进.该文在一维水力模型中采用洪季变动糙率的办法,成功地模拟了长江口1998年全年水力过程,取得较好的验证.同时利用河网模型对长江口分汊河段进行一个月的水流模拟,并获得了长江口南北支分流比,复演出北支涨潮时水体倒灌转流现象,解决了河网模型用于分汊河道潮汐水流模拟的问题.不仅如此,该文还采用精细网格下的平面二维模型对长江口流场进行模拟,获得与实际流动较为一致的结果.由于采用多种模型对长江河口水流进行模拟,便于相互印证.从而为长江口推移质输沙计算提供了可靠的水力依据.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1研究意义

1.1.1河流中的推移质

1.1.2推移质计算的意义

§1.2推移质研究现状

1.2.1推移质与悬移质的划分

1.2.2推移质的计算

1.2.3推移质输沙的研究方向与进展

§1.3本文的研究内容

第二章河流水动力数学模型

§2.1一维河流水动力学数学模型

2.1.1一维水流数学模型基本方程及其计算方法

2.1.2Preissmann格式在一维河流数学模型中的应用

§2.2一维河网水动力学数学模型

2.2.1平原河网水力基本方程

2.2.2一维平面河网水力模型的算法分类

2.2.3河网数据库的建立与面向对象数值程序设计

2.2.4基于直接解法的一维河网水力模型算法

§2.3平面二维河口水力数学模型

2.3.1平面二维水力数学模型的建立

2.3.2平面二维水力数学模型的计算模式

第三章长江口水动力数学模型

§3.1长江口区域与形势

§3.2长江口一维水力模拟

3.2.1长江口一维水流模拟计算

3.2.2结果与验证

3.2.3糙率变动

§3.3长江口分汊水力模拟

3.3.1长江口分汊水力模拟

3.3.2计算结果与验

§3.4长江口平面二维潮汐水流模拟

3.4.1基本资料与边界条件

3.4.2计算结果与验

第四章长江口推移质通量计算与输沙特性

§4.1推移质输沙通量的计算方法

4.1.1修正的Meyer-Peter公式

4.1.2非均匀推移质输沙公式

§4.2长江口全年推移质输沙通量的计算

4.2.1长江口推移质的分布

4.2.2推移质输沙的判定

4.2.3推移质输沙通量的计算

4.2.4两种计算结果的比较

§4.3长江口推移质输沙影响因素分析

4.3.1流量对于推移质输沙的作用

4.3.2潮差对于推移质输沙的影响

4.3.3流速对于推移质输沙的影响

4.3.4水力要素对于推移质计算结果的影响

§4.4长江口南支断面推移质输沙的一维计算

§4.5长江口推移质输沙的平面二维计算

4.5.1推移质输沙的平面二维计算模式

4.5.2长江口推移质输沙的平面二维计算结果

4.5.3推移质造床作用与河口沙洲形成

第五章结论与展望

参考文献

致谢