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一维水沙数学模型研究

目录国内外水沙数学模型开展现状一维非恒定流的水沙数学模型泥沙输移及河床变形几个问题研究水沙数学模型的意义

1理论根底：建立在水动力学、泥沙运动力学和河床演变学三大根本理论体系上2分类：①按空间的变化：1D，2D，3D模型②按时间的变化：恒定流和非恒定流模型③按泥沙运动状态：悬移质，推移质，全沙模型3研究开展方向：欧美：粗沙质推移质范畴，早期的Einstein公式、Bagnold公式，近期的VanRijn公式和杨志达公式等国内：细颗粒泥沙悬移质：黄河河渠公式，张瑞瑾公式等4一维水沙模型的成果：国外：HEC-6模型、FLUVIAL-12模型、GSTARS模型、STREAM2模型、WIDTH模型等国内：①以水文相关分析为根底的模型；②以水动力学和泥沙运动力学为根底的模型；③介于上述两类之间的模型，以张启舜模型为代表。国内外水沙数学模型开展现状

以水动力学和泥沙运动力学为根底的模型水流运动方程泥沙连续方程河床变形方程挟沙力方程推移质输沙率方程水流连续方程水动力学方程泥沙运动力学方程建立一维水沙数学模型国内外各种模型的主要区别在于水流挟沙力或分组水流挟沙力所采用的经验公式的形式或处理方法不同，其次为求解方程时所采用的方法或方程中物理量、参数的计算方法略有不同，如数值计算方法、水流输沙率计算方法、挟沙力恢复饱和系数计算方法、动床阻力计算方法、横断面概化方法及可动床面床沙级配调整计算方法等。

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程两个假设条件：a.液体为不可压缩液体b.密度均匀

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程连续方程：

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程运动方程：

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程取微元流束研究：

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程合力分析：

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程运动方程：

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程

一维非恒定流的水沙数学模型1.水流控制〔连续、运动〕方程

一维非恒定流的水沙数学模型2.泥沙输移问题近些年随着泥沙运动根本理论研究的深入，人们对河床演变的有关规律有了进一步的认识，也逐渐意识到，泥沙数学模型研究中简便可靠的数值方法固然重要，而将这些方法用于泥沙根本方程求解时，更主要的是泥沙运动及河床演变模式的选择，模型的成功与否常常取决于泥沙运动及河床演变规律的正确模拟，最重要的可归纳为以下几个问题。平衡输沙与非平衡输沙问题水流携沙力问题

一维非恒定流的水沙数学模型2.泥沙输移问题平衡输沙与不平衡输沙问题：在泥沙冲淤计算中，现有的泥沙数学模型采用的有平衡输沙和非平衡输沙两种模式。平衡输沙模型认为水流输移的含沙量能够随时随地调整到等于水流的挟沙力，如著名的美国陆军工程兵团的HEC-6模型就是建立在此概念的根底上的。事实上，由于水库或河道中每一断面的含沙量调整总有一个过程，不一定正好等于水流挟沙力，当断面含沙量大于水流挟沙力时，河床处于淤积状态；当断面含沙量小于水流挟沙力时，河床处于冲刷状态。泥沙冲淤、悬移质到达饱和状态都有一个过程，实际的水流泥沙运动大多处于这种不平衡输沙状态，因此这种不平衡输沙法可能更符合实际。窦国仁最早将不平衡输沙的概念引入泥沙冲淤计算，之后韩其为又对它进一步完善，现在这种不平衡输沙方法已被普遍接受。

一维非恒定流的水沙数学模型2.泥沙输移问题水流挟沙力有的是指在一定水流及边界条件下，能够通过河段下泄的总沙量；有的那么特指在一定水流及边界条件下，通过横断面单位面积的悬移质数量，本文中水流挟沙力概念主要指后者。水流挟沙力问题是河流动力学的一个根本理论问题，在水库淤积和河床演变的数值模拟中，水流挟沙力直接影响冲淤计算结果的数量和分布。由于河床冲淤取决于水流挟沙能力，所以正确的水流挟沙力公式是正确估计河床冲淤的前提。从理论上讲，可以通过力学关系来建立床沙质挟沙力关系，但由于所研究的问题复杂，在很多情况下理论研究结果很难满足生产实际的需要，所以人们常采用经验或半经验的方法来确定水流的挟沙力，如张瑞瑾公式、沙玉清公式、恩格隆-汉森公式等。这类公式常用水槽或实测资料来确定公式中的参数，因形式简单，计算方便，假设处理得当，能保证一定精度，目前在生产实践中得到广泛应用。国内外绝大局部描述水流挟沙能力的公式适用于低含沙水流，其中张瑞瑾所得