黃河大柳樹河段水沙運移規(guī)律及水溫特性研究.pdf

1、黃河為舉世聞名的高含沙河流，在自然演變過程中，不僅沿垂向發(fā)生沖淤變化，在平面上也發(fā)生明顯的橫向擺動。本文選取黃河大柳樹河段為研究對象，該河段屬于隨來水來沙變化的彎曲性河道，主流擺動，沖淤變化大。擬建的大柳樹水庫位于甘肅與寧夏回族自治區(qū)交界處黃河干流黑山峽的出口處，是一項對西北經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)和民族地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟社會發(fā)展都具有十分重要意義的工程。結合河岸沖刷力學模式建立適合黃河大柳樹河段的三維水沙沖淤數(shù)學模型，對該河段建庫前的水流運

2、動、泥沙沖淤及河岸擺動進行實測和數(shù)值模擬研究。利用一維、二維水溫數(shù)值模型模擬了黃河大柳樹水庫建成后壩下游河段及寧蒙河段冬季水溫分布情況和結冰點位置。其研究成果對大柳樹水庫的合理運行、減少淤積及對寧蒙河段的防凌提供可靠的理論依據(jù)，具有重要的理論意義和工程應用價值。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立基于非結構網(wǎng)格下的三維紊流數(shù)值模型，利用非結構網(wǎng)格有限體積法離散控制方程，并采用非結構同位網(wǎng)格中的SIMPLE算法進行求解。對黃河沙坡頭河段

3、連續(xù)彎道段的水流運動進行數(shù)值模擬，得到了平面流場分布、縱向流速沿垂線分布及橫向流速（二次流）的數(shù)值模擬結果，并與實測結果對比符合良好。驗證了該模型能夠較好地模擬具有復雜邊界的天然河流中彎道水流運動情況。⑵在三維紊流模型的基礎上，綜合考慮河岸沖刷力學機理和河岸形態(tài)修正技術，建立河床沖刷變化的三維水沙數(shù)學模型，利用該模型對黃河大柳樹河段的河勢變化情況進行了數(shù)值模擬研究。結果表明：模擬結果與實測結果吻合較好，說明本文建立的水沙數(shù)學模型能較好地

4、反映黃河大柳樹河段的水流運動情況及河床變化規(guī)律。由于上游來水來沙條件不同，黃河大柳樹河段在2011年11月到2012年10月期間沖刷的同時還伴有橫向擺動。最大沖深可達2.5m左右，在彎道區(qū)域，凹岸沖刷較凸岸嚴重，深槽向凹岸擺動。表明彎道環(huán)流是河道橫向演變賴以實現(xiàn)的重要因素。⑶建立了適合黃河大柳樹壩址下游及寧蒙河段的一維、二維水溫數(shù)學模型，模擬了冬季不同氣象條件下壩下游河段水溫分布情況及結冰點位置。預計黃河大柳樹水庫建成后，寧夏河段冬季各