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基于高速冲刷条件下悬浮通量理论的溯源冲刷模型

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中国农村水利水电 2024年

作者：宋炜杰王增辉齐张辛李定乾西北农林科技大学水利与建筑工程学院

溯源冲刷是常发生于水库或者沉沙池中的一种高速冲刷现象，在短时间内可以清除大量前期淤积物。然而，能够准确预测实际场景下溯源冲刷过程的数学模型却比较少见。因此，本文基于高速冲刷条件下悬浮通量理论建立了水沙耦合的溯源冲刷模... 详细信息

溯源冲刷是常发生于水库或者沉沙池中的一种高速冲刷现象，在短时间内可以清除大量前期淤积物。然而，能够准确预测实际场景下溯源冲刷过程的数学模型却比较少见。因此，本文基于高速冲刷条件下悬浮通量理论建立了水沙耦合的溯源冲刷模型。通过分析高速冲刷条件下的悬浮通量理论建立关于冲刷速率的非线性方程，提出非线性方程的数值解法进而求得控制方程中的垂向泥沙净通量。溯源冲刷模型采用一维有限体积法离散，采用HLLC近似黎曼算子求解数值通量。利用溯源冲刷模型模拟了1982年阳武河灌区沉沙池非汛期溯源冲刷过程，使用实测水位资料和累计冲沙量资料对模型进行了验证，其中计算水面高程的NSE分别为0.621，0.936，0.973和0.949，模型计算累计冲沙量与实测值的相对误差为1.8%，计算结果表明本文所建立的溯源冲刷模型能够准确的模拟溯源冲刷过程。利用模型研究了进口非恒定流量过程对于冲刷量的影响，结果表明在溯源冲刷过程总水量一定的条件下，通过提高峰值流量并延后峰值流量出现的时间可以获得更好的冲刷效果。

关键词：溯源冲刷沉沙池有限体积法非平衡输沙数值模拟

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尾矿库漫顶溃坝模型研究

水利学报 2014年第6期45卷 675-681页

作者：刘磊张红武钟德钰苗润泽清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

本文利用尾矿库模型设计方法建立了尾矿库物理模型,并利用三维地形观测装置、表面流场测量装置和自动水位测量仪等仪器,对尾矿坝溃口及坝体崩塌变化过程、下泄洪水演化过程等进行了观测。试验结果表明,尾矿坝因为块体坍塌的不确定性而... 详细信息

本文利用尾矿库模型设计方法建立了尾矿库物理模型,并利用三维地形观测装置、表面流场测量装置和自动水位测量仪等仪器,对尾矿坝溃口及坝体崩塌变化过程、下泄洪水演化过程等进行了观测。试验结果表明,尾矿坝因为块体坍塌的不确定性而使崩塌量呈锯齿状,流量过程也具有一定的波动性;溃坝洪水输移尾矿是包括一般挟沙和高含沙运动以及高强度推移质运动的复杂输沙过程。在根据模型试验获得的尾矿库漫顶溃坝物理图形基础上,采用边岸侵蚀和崩塌模式模拟溃口展宽过程,引入非平衡输沙理论及河流动力学输沙公式计算溃口通道的冲淤变形,建立了尾矿库漫顶溃坝洪水预测数学模型。利用本文试验资料的检验结果表明,本文建立的数学模型计算结果同测量资料颇为符合,可以预测尾矿库漫顶溃坝洪水流量及溃口变化过程。

关键词：尾矿坝漫顶溃决模型试验非平衡输沙洪水预测

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堰塞坝漫顶溃决计算方法研究

水利学报 2015年第4期46卷 379-386页

作者：刘磊张红武钟德钰刘春晶中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

准确快速进行溃坝洪水预报能够为防灾减灾提供重要的技术支撑。堰塞坝漫顶溃坝模型试验显示,在强烈的非恒定流作用下,坝体材料以高强度推移质输沙同时伴有悬移质挟沙的运动形式向下游输移,水流对坝体的冲刷输移量不断增大并逐渐趋于平... 详细信息

准确快速进行溃坝洪水预报能够为防灾减灾提供重要的技术支撑。堰塞坝漫顶溃坝模型试验显示,在强烈的非恒定流作用下,坝体材料以高强度推移质输沙同时伴有悬移质挟沙的运动形式向下游输移,水流对坝体的冲刷输移量不断增大并逐渐趋于平衡。溃口因受侧向侵蚀而逐渐拓宽,边岸随着侵蚀后退而逐渐变陡并发生坍塌,直接影响洪水的下泄过程。在上述试验基础上,采用非平衡输沙变化方程及河流动力学输沙公式计算溃口通道的冲淤变形,引入边岸侵蚀和崩塌模式模拟溃口展宽过程,并依据横向变形方程计算侧向侵蚀的宽度,建立了堰塞坝漫顶溃决洪水预测计算方法。利用唐家山堰塞坝溃坝实测资料检验的结果表明,本文建立的预测计算方法同实际测量资料较为符合。

关键词：堰塞坝漫顶溃决模型试验非平衡输沙洪水预测

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溢流冲刷堤坝侵蚀过程的数值模拟

水利科学与寒区工程 2023年第3期6卷 123-126页

作者：曲伶俐青海省禹龙水利水电工程招标技术咨询中心有限责任公司青海西宁810000

本文基于多孔介质三维渗流模型和密度函数方法,结合非平衡泥沙输移模型,建立了一个模拟堤防溃决的数值模型。在模拟过程中考虑了堤防入渗问题。首先,将数值模型应用于固体路堤上方的流动,以验证流动模型的有效性。然后,对堤防侵蚀过程... 详细信息

本文基于多孔介质三维渗流模型和密度函数方法,结合非平衡泥沙输移模型,建立了一个模拟堤防溃决的数值模型。在模拟过程中考虑了堤防入渗问题。首先,将数值模型应用于固体路堤上方的流动,以验证流动模型的有效性。然后,对堤防侵蚀过程进行了模拟。与以往的试验结果对比表明,该数值模型能够合理再现溢流和溃堤过程。本研究所建立的三维水流数值模型丰富了此类问题的分析手段。

关键词：决堤数值模拟漫顶水流非平衡输沙

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黄河下游分洪工程调度运用的数值模拟

泥沙研究 1997年第1期22卷 16-23页

作者：黄金池张永中国水利水电科学研究院

黄河下游多沙的特点给分滞洪工程的调度运用带来了很大困难。分洪闸门前后的流态复，杂，泥沙中淤变化幅度较大，具有典型的二维流动特征。闸前流态受大河流势的影响，又与分洪闸的操作方式及闸前围堰，周转地势有关，涉及因素多，增加... 详细信息

黄河下游多沙的特点给分滞洪工程的调度运用带来了很大困难。分洪闸门前后的流态复，杂，泥沙中淤变化幅度较大，具有典型的二维流动特征。闸前流态受大河流势的影响，又与分洪闸的操作方式及闸前围堰，周转地势有关，涉及因素多，增加了问题的复杂性。

关键词：多沙河流分洪数学模型非平衡输沙黄河下游

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多沙河流平面二维泥沙数学模型研究

水科学进展 1997年第3期8卷 253-258页

作者：黄金池万兆惠中国水利水电科学研究院

针对冲积河流河床演变速度快、边界调整幅度大的特点，采用积分方法数值求解水流泥沙基本方程，建立了适合于多沙河流泥沙及河床演变规律的二维数学模型，在数值方法方面考虑了物质守恒性及对多变边界的适应性，采用了比较简单的动边界... 详细信息

针对冲积河流河床演变速度快、边界调整幅度大的特点，采用积分方法数值求解水流泥沙基本方程，建立了适合于多沙河流泥沙及河床演变规律的二维数学模型，在数值方法方面考虑了物质守恒性及对多变边界的适应性，采用了比较简单的动边界处理模式。通过工程实例的计算验证，证实了模型所采用的基本方法是合理的，模型有较强的河床边界适应能力，可用以解决有关多沙河流河床演变预测及浑水洪水预报的有关问题。

关键词：非平衡输沙多沙河流二维数学模型河床演变

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来沙系数物理意义的探讨

人民黄河 2008年第4期30卷 15-16页

作者：吴保生申冠卿清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 黄河水利科学研究院河南郑州450003

从不同角度对来沙系数的物理意义进行了探讨,认为来沙系数包含以下几层物理意义:①单位流量的含沙量大小;②实测含沙量与临界含沙量的比值;③水沙搭配参数或冲淤判数;④单位水流功率含沙量的大小;⑤非平衡输沙公式中的关键参数。

关键词：水流功率临界含沙量非平衡输沙来沙系数河床演变