数学模型和实际应用初步研究.ppt

※河网水沙模型研究现状 ※-洞庭湖河网水沙数学模型研究 ※模型初步应用 ;河网水沙研究现状;长江中游区域概况; 三峡工程建成后，坝下游年径流分配过程将发生改变，必将引起水沙输移、江湖关系等发生重大变化，从而影响整个河网系统防洪、航运、生态及工农业用水规划。 为准确预测长江中游水沙输移和防洪形势变化，动态模拟洪水在江河、湖泊和分蓄洪区的演进过程，揭示洪水与防洪系统之间的相互作用，需开展荆江-洞庭湖水沙输移数学模型这一基础性课题研究。;水流模型;经验(水文)模型;代表性模型： 荆江洞庭湖区：南科院模型、长委与丹麦水力研究所（DHI）合作开发MIKE11-HD模型、中澳模型 原理：圣维南方程组 优点：适应性强，计算精度较高，克服了人为经验性，在简单河道水力模拟的基础上，能实现复杂河网水力计算，与原型更为接近 缺陷： （1）计算速度太慢 （2）国外模型商业化程度高，难以因地制宜进行修改;恒定流泥沙模型;非恒定流泥沙模型;引入国外模型的弊病： 对河床变形问题考虑较少或较粗 如：HEC-RAS模型中计算泥沙的模块以HEC-6泥沙模型为基础，目前的版本中该功能仍未正式形成，这从一个侧面说明了泥沙计算的难度 其它模型虽具有计算泥沙功能，但其中泥沙起动判别、水流挟沙力、非均匀沙级配等关键环节多采用国外学者提出的模式，对国内以悬移质为主的大型冲积河流难以适用 适应性较差 国内在泥沙模拟方面积累的丰富经验无法移植;荆江-洞庭湖河网水沙数学模型研究;河网模块上始宜昌下至汉口，中间包括整个洞庭湖区，湖区断面概化为一维河道计算，河网总节点为52个，共72河段 ;☆水流连续方程;河网泥沙模型求解;分流比模式 丁君松模式 挟沙力模式 ;泥沙模型的关键难点;模型初步应用;江湖水沙关系变化;三口分流分沙减少 干流水沙增加 荆江河段沙市站和监利站年径流量和输沙量随时间是逐渐增加的，其中下荆江增幅大于上荆江增幅 。 入湖水量减少 三口分流分沙逐渐递减，入湖水沙亦逐渐减少 ;江湖水沙输移变化对荆江河段的影响 ;江湖水沙输移变化对城螺河段的影响 ;江湖水沙??移变化对洞庭湖的影响 ; 由于缺乏近年来水沙资料系列，采用1976~1980年水沙资料对模型参数进行率定，1981~1985年水沙资料对模型进行验证，模型率定范围包括宜昌至汉口河段、洞庭湖及四水尾闾 ;数学模型和实际应用初步研究;测 站;测 站;(1) 宜昌至松滋口，经过5年冲刷，形成抗冲保护层，河床冲刷基本平衡。该河段累计冲刷0.91亿m3，河床平均冲深1m。 (2) 松滋口至太平口，经过10年冲刷，河床冲刷基本平衡。河段累计冲刷1.52亿m3，河床平均冲深1.5m。 (3) 太平口至藕池口，20年冲刷量为3.98亿m3，河床冲刷基本完成，平均冲深3.05m。 (4) 藕池口至城陵矶，经20年冲淤仍未平衡，这段沙质覆盖层较厚，床沙较细，冲刷量大。河段累计冲刷量为4.74亿m3，河床平均冲深1.8m。 (5)城陵矶至汉口，20年内，河段有冲有淤，以冲刷为主，累计冲刷量1.5亿m3。其中城陵矶至螺山河段发生淤积现象，河段累计淤积达0.54亿m3，河床淤槽冲滩，平均淤高1m；螺山至汉口河段以冲刷为主，累计冲刷2.04亿m3，平均冲刷0.3m。 ;三峡蓄水初期荆江及洞庭湖区洪水位变化