復(fù)式河槽水沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬.pdf

1、天然河流中，許多河道都是具有深槽和灘地的復(fù)式河槽。在枯水期，流量小，水流多在主槽內(nèi)流動(dòng)，而洪水期水流溢出主槽，漫溢灘地，形成復(fù)式河槽流動(dòng)。隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口增長，越來越多的灘地被利用，灘地以及相關(guān)堤岸的防洪安全問題引起了社會(huì)越來越多的關(guān)注。復(fù)式河槽水流是一個(gè)復(fù)雜流體力學(xué)問題，其研究成果對于河道整治工程和防洪規(guī)劃工程有著重要的意義。 本文首先回顧了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)于復(fù)式河槽水流特性的研究成果，包括復(fù)式河槽的水流機(jī)理，水流阻力，

2、主灘槽流量比，流速及床面剪切力橫向分布。然后簡要介紹了目前計(jì)算復(fù)式河槽的一維和二維計(jì)算方法。 本文主要采用了數(shù)值模擬的研究方法，對復(fù)式河槽水流進(jìn)行了計(jì)算，并計(jì)算了斷面推移質(zhì)輸沙率。一維、二維、三維數(shù)值模擬各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此對復(fù)式河槽進(jìn)行了一維、二維、三維數(shù)值模擬。一維采用了Hec-Ras軟件和專門計(jì)算漫灘水流的COHM(the coherencemethod)程序。二維用MIKE 21C商業(yè)軟件和SKM(the Shiono an

3、dKnight method)程序。三維使用雷諾應(yīng)力模型(RSM)計(jì)算。一、二、三維模擬結(jié)果均與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較，Hec-Ras由于沒有考慮灘槽動(dòng)量交換，計(jì)算的邊灘流速偏小，COHM能夠較好的計(jì)算復(fù)式河槽水位流量關(guān)系：MIKE 21C和SKM較好的模擬了斷面橫向流速分布；RSM計(jì)算的灘槽交界附近的二次流、主流速分布和床面剪切力與試驗(yàn)結(jié)果一致。隨后用一二維模型計(jì)算了不同水深下的斷面垂線平均流速橫向分布，應(yīng)用三維模型RSM研究不同水深下的斷