水沙条件和河道形态等因素对河道出汊过程的数值模拟研究

发布时间：2022-12-04 00:20

　　河口河道出汊摆动是黄河、密西西比河等冲积性河口演变之共性。河口出汊摆动是影响三角洲及海岸地貌的主要过程之一,因此,研究河口出汊摆动不仅对河口河道演变、而且对研究三角洲及海岸海岸地貌演变等具有重要的学术意义和生产价值。本研究主要目标是尝试使用基于水动力学和泥沙动力学的平面二维水沙模型数字再现河口河道出汊的过程,分析河口水沙条件和河道形态对出汊的影响。首先使用粗沙（ST）和MT（粗细沙）模型模拟了相对窄深的黄河下游和河口河道的演变过程,发现粗沙模型能较好地再现相对窄深的黄河下游和河口河道的“涨冲落淤”过程,然后使用粗沙模型模拟分析了不同水沙、边界、潮位等因素对河口河道冲淤、纵剖面的影响,发现小流量、大含沙量、宽河道等因素有利于河道淤积或少冲刷。最后,利用这些易于淤积的因素和粗沙模型模拟了水沙由河道进入左右各25km宽的三角洲后的地貌演变过程,研究发现,粗沙模型能较好地再现黄河口流路演变的整个过程:初期河道散乱、自上而下汊道消亡;中期形成单股河道,单股河道形成台阶状纵剖面,上段逐渐由直河道转为弯道、下段保持顺直;末期出汊发生在弯道与顺直河道的衔接处暨比降差别较大处等。而且,模拟也再现了出汊的... 

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究的目的及意义
        1.1.1 研究目的
        1.1.2 研究的意义
    1.2 研究现状
    1.3 研究技术路线
2 黄河河口水文泥沙等基本情况
    2.1 流量、含沙量过程(1950-至今)
    2.2 悬沙级配
    2.3 河床质级配
    2.4 河床演变
    2.5 黄河河口河道冲淤分析
    2.6 黄河河口河道河势变化
    2.7 本章小结
3 模型的搭建
    3.1 水动力学(HD)原理
    3.2 ST不平衡输沙原理
    3.3 MT不平衡输沙原理
        3.3.1 泥沙输移方程
        3.3.2 剪切力控制方程
        3.3.3 临界剪切力计算公式
        3.3.4 沉速计算方程
    3.4 水动力模型搭建及验证
        3.4.1 模拟范围
        3.4.2 上下边界:位置和种类
        3.4.3 网格设置
        3.4.4 模型其他设置
        3.4.5 水动力模型验证
    3.5 细沙输移模型搭建及计算结果分析
        3.5.1 模型范围
        3.5.2 上下边界
        3.5.3 网格设置
        3.5.4 模型其他设置
        3.5.5 细沙模型计算结果分析
    3.6 粗沙输移模型搭建及模型的选取
        3.6.1 模型范围
        3.6.2 上下边界
        3.6.3 网格设置
        3.6.4 模型其他设置
        3.6.5 MT、ST模型的选取
    3.7 本章小结
4 水沙条件和河道形态对河口冲淤的影响
    4.1 流量对河床纵剖面的影响
        4.1.1 方案设置
        4.1.2 河床纵剖面沿程的变化
        4.1.3 单个点随时间的变化过程
        4.1.4 冲淤平衡分析
    4.2 含沙量对河床纵剖面的影响
        4.2.1 方案设置
        4.2.2 河床纵剖面沿程的变化
        4.2.3 单个点随时间的变化过程
        4.2.4 冲淤平衡分析
    4.3 河道形态对河床纵剖面的影响
        4.3.1 方案设置
        4.3.2 河床纵剖面沿程的变化
        4.3.3 单个点随时间的变化过程
        4.3.4 冲淤平衡分析
    4.4 潮位对河床纵剖面的影响
        4.4.1 方案设置
        4.4.2 河床纵剖面沿程的变化
        4.4.3 单个点随时间的变化过程
        4.4.4 冲淤平衡分析
    4.5 本章小结
5 河口台阶的形成
    5.1 河道由顺直变为弯曲的模拟研究
        5.1.1 方案设置
        5.1.2 结果分析
        5.1.3 “涨冲落淤”规律验证
    5.2 河道出汊点的模拟研究
        5.2.1 模型设置
        5.2.2 河道走势变化分析
        5.2.3 河道纵剖面分析
    5.3 本章小结
6 结论及展望
攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
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[2]黄河河口二维泥沙有限元数学模型及应用（Ⅱ）——潮流和泥沙输运沉积过程模拟分析[J]. 李东风,张修忠,韩巧兰,程义吉,陈梅.  海洋科学进展. 2004(03)
[3]海岸河口泥沙数学模型研究进展[J]. 李孟国.  海洋工程. 2006(01)
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[5]黄河口河道演变规律探讨[J]. 王万战,张俊华.  水利水电科技进展. 2006(02)
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[9]黄河下游河道汛期输沙水量及输沙效率分析研究[J]. 赵海滨,杨春景,王俊.  黄河水利职业技术学院学报. 2017(01)
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本文编号：3707257