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1.
采用σ坐标变换拟合复杂边界、VOF方法追踪自由水面变化和SIMPLE算法求解控制方程等建立垂向二维非恒定水流及悬浮物分布数学模型。该模型适用于变量在横向上分布基本均匀的水流流动特性及悬浮物扩散迁移过程的模拟,与刚盖假定或静水压强假定等条件下建立的垂向二维数学模型相比更符合实际情况。分别对概化水库水流结构的沿程变化、明渠均匀流及带有槽沟的明渠非均匀流及悬浮物浓度分布进行了模拟,计算结果与实测值符合良好。模型的应用可为河道或水库的洪水调度、水污染控制、取水工程优化等提供参考。 相似文献
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为研究淤泥质河口的水沙运动规律,建立了用于模拟淤泥质河口水沙运动的二维数学模型。该模型采用基于无结构三角网格下的有限体积法对方程组进行离散,结合Roe-MUSCL方法及时间方向的预测-校正格式,使模型在时空方向具有二阶计算精度。模型中分别采用不同方法计算粘性和非粘性泥沙的输移源项,并引入粘性泥沙的起动流速和冲刷率计算公式。采用已有的概化水槽试验数据对模型进行了初步验证。然后模拟了1995年10月小潮及大潮期间海河口的潮流运动与泥沙输移过程,计算得到的潮位、潮流速及含沙量过程与实测过程符合较好,结果表明模型能够用来模拟淤泥质河口粘性和非粘性泥沙的不平衡输移过程。同时还比较了泥沙输移源项的不同处理方式对计算结果的影响,计算表明在淤泥质河口水沙运动数学模型中必须同时考虑粘性和非粘性泥沙的输移。 相似文献
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为降低暴雨洪涝灾害损失,利用数值模拟方法研究城市洪涝过程,提前获取可靠的洪涝水情信息,具有重要的现实意义。根据城市洪涝过程的水文水动力学原理和方法,以SWMM模型与自主研发的二维模型为基础,提出一、二维模型耦合的具体方法,通过水平和垂直方向的连接构建水文水动力耦合模型。研究提出基于DLL的一、二维模型耦合策略,以垂向连接问题为理论案例,将模拟结果与InfoWorks ICM软件结果进行对比分析,阐明该垂向连接方式的合理性。以广州市东濠涌流域为实际案例,构建了东濠涌流域城市洪涝水文水动力耦合模型,选用2场实测降雨对模型进行模拟分析,发现模型在一维排水系统排水能力和二维地表积水的模拟均具有较好的精度和可靠性。结果表明所提出的连接算法合理可行,所构建的水文水动力耦合模型具有一定的可靠性,对城市洪涝模拟分析具有较好的应用价值。 相似文献
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波流边界层水动力模拟对研究波流相互作用和泥沙运动具有重要的理论意义和实践价值。开发了波流边界层1DV垂向一维水动力数值模型,可用于模拟漩涡沙波床面和平底床面水动力特征。模型的构建基于边界层控制方程,平底床面采用k-ε模型,沙波床面采用双层模型,提出了漩涡层和紊动扩散层交界面紊动动能和紊动耗散率表达式。试验资料验证表明,模型较好地模拟了波浪-水流-床面共同作用下的边界层水动力特征,包括波周期内不同相位流速分布、紊动动能、剪切应力等以及波致时均流速分布和波流相互作用下的时均流速分布等。根据所建模型,讨论了不同床面和波流组合条件下的水动力特征。该模型可为研究波流边界层内水动力特征提供工具。 相似文献
5.
应用水槽试验研究了粘性泥沙的运动特性及水流条件和泥沙浓度对粘性泥沙运动的影响。实验结果表明,在一定的水流和泥沙浓度条件下,粘性泥沙运动存在着特殊运动形式——"分层运动","分层运动"形成时水槽中泥沙浓度沿垂线分布成"阶梯"形状,水流流速沿垂线分布为中部最大,向水面和水槽底部方向流速减小。分层运动的形成及其特征与水流条件泥沙浓度等因素密切相关,不同的泥沙浓度下形成分层运动的水动力条件不同,泥沙浓度增加,形成分层运动的水流强度也相应增加。 相似文献
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通过描述Fe、Mn在水库中的氧化还原变化、吸附、解吸、沉降及再悬浮,考虑水流运动对Fe、Mn迁移变化的影响,研制了水库三维水动力模式及三维Fe、Mn迁移变化模式,从而建立了完整的水库三维Fe、Mn迁移分布模拟模型。该模型在阿哈水库实际运用效果良好。模拟结果表明,水库水流运动整体流速较小,Fe、Mn在水库中平行迁移运动缓慢。进入水库的Fe、Mn负荷大量沉入库底,在水体缺氧条件下,底质中Fe、Mn重新释放,形成明显的Fe、Mn分布垂直梯度,造成水库下层Fe、Mn大大超过国家生活饮用水质量标准。 相似文献
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利用有限单元法模拟二维MT倾子响应 总被引：1，自引：0，他引：1
在二维地电模型中,考虑到大地电磁测深(MT)倾子响应依赖于横电(TE)模式的数值模拟问题,笔者采用矩形网格单元和双二次插值对MT的倾子响应进行求解。首先,给出了二维地电条件下的边值问题和变分问题,并通过有限单元法对模型进行单元剖分、插值、积分和整体合成;其次,通过求解复系数方程组得到了每个节点的电场值;最后,采用差分方法求得电场沿横向和垂向的偏导数值,从而计算出二维MT的倾子响应。通过对2个二维地电模型的倾子响应进行数值模拟,获得了倾子响应的实部、虚部和振幅,结果很好地反映了不均匀体的横向分布情况。 相似文献
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针对边界曲折复杂的河川型水库,以质量平衡方程为基础,以各生态变量的生态动力过程为核心,并结合水库的二维水动力学模型,建立了曲线坐标系下的水体叶绿素二维生态动力学模型,该模型结合水动力学条件,考虑了富营养化过程中的生物、化学和物理变化,给出了更为详细的富营养化信息,适用于计算区域复杂的水体。结合隔河岩水库的实测数据,用矩阵追赶法给出了模型的数值解,从而得到水库中总氮、总磷和叶绿素a的分布。经验证,模型的计算结果与实测值吻合较好。 相似文献
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针对内涝一维、二维耦合模型垂向流量交换计算过程复杂、计算稳定性差等问题,采用节点水量平衡原则对垂向流量交换方法进行改进。将节点分为超载节点及未超载节点,对于超载节点利用节点水量平衡原则进行垂向交换流量计算,将垂向交换流量计算与一维模型水力计算相融合,实现节点垂向交换流量与管段流量同时求解;对于未超载节点采用变水头孔口出流公式进行垂向交换流量计算,实现考虑地表水深变化的节点回流计算。采用Infoworks ICM模型作为对照,对比分析不同案例模拟结果,研究表明,改进方法与对照模型模拟结果吻合度高(纳什效率系数超过0.8),在内涝模拟过程中能准确模拟垂向流量交换,并保证系统水量平衡,对城市内涝模拟分析具有较好的应用价值。 相似文献
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采用浑水控制方程,建立了基于耦合解法的一维非恒定非均匀沙数学模型,用于模拟高含沙洪水演进时的河床冲淤过程.然后采用黄河下游游荡段1977年7—8月实测高含沙洪水资料对该模型进行率定,基于水沙耦合解法的各水文断面流量、总含沙量及分组含沙量的计算过程与实测过程符合更好,计算的沿程最高水位及累计河段冲淤量与实测值也较为符合.最后还采用2004年8月高含沙洪水资料对该模型进行了验证.模型率定及验证计算结果表明,采用一维水沙耦合模型计算高含沙洪水过程,能取得较高的精度. 相似文献
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采用Sontek公司声学多普勒测速仪(ADV)对有拦沙坝防护的模型桥墩附近流场进行了精细测量,对桥墩冲刷坑内三维流速分布进行了分析,给出了冲刷坑内三维紊动特征量的分布,分析研究了有拦沙防护坝时桥墩局部冲刷的三个新特点,提出了拦沙坝的适用条件。另外,还采用有限体积法(FCVM)对桥墩附近流场进行了三维水流数值模拟,与ADV实测数据进行了对比验证,结果比较吻合。利用测量与模拟成果分析了墩前三维流速分布规律及对桥墩局部冲刷的影响,对研究复杂边界桥墩流场结构与局部冲刷计算有参考价值。 相似文献
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Sediment trend models fail to reproduce small-scale sediment transport patterns on an intertidal beach 总被引：2，自引：0，他引：2
GERHARD MASSELINK DANIEL BUSCOMBE MARTIN AUSTIN† TIM O'HARE† PAUL RUSSELL† 《Sedimentology》2008,55(3):667-687
A rigorous test is presented of the application of sediment trend models to an intertidal beach environment characterized by bar morphology. Sediment samples were collected during low tide from a regular grid and their sediment fall velocity distributions, obtained using a settling tube, were analysed using moment analysis. The net sediment transport direction determined from beach surveys, hydrodynamic measurements, wave ripple observations and sediment transport modelling was compared with predictions by sediment trend models based on the spatial distribution of sediment parameters. It was found that the sediment transport pathways and patterns of sedimentation predicted using sediment trend models were at odds with field observations, and varied significantly depending on whether surface or sub‐surface sediment samples were used. The sediment trend models are thought to fail because, in energetic and morphologically variable beach environments, spatial patterns in sediment characteristics are mainly attributed to the presence of different hydrodynamic regions and associated morphology, rather than sediment pathways. The use of sediment trend models cannot replace the collection of morphological, hydrodynamic and sediment transport data in the field to define relationships between flows, forms and sedimentation patterns on a dynamic intertidal beach. 相似文献
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A three-dimensional (3-D) suspended sediment model was coupled with a 3-D hydrodynamic numerical model and used to examine the spatial and temporal distribution of suspended sediments in the Satilla River estuary of Georgia. The hydrodynamic model was a modified ECOM-si model with inclusion of the flooding-drying cycle over intertidal salt marshes. The suspended sediment model consisted of a simple passive tracer equation with inclusion of sinking, resuspension, and sedimentation processes. The coupled model was driven by tidal forcing at the open boundary over the inner shelf of the South Atlantic Bight and real-time river discharge at the upstream end of the estuary, with a uniform initial distribution of total suspended sediment (TSS). The initial conditions for salinity were specified using observations taken along the estuary. The coupled model provided a reasonable simulation of both the spatial and temporal distributions of observed TSS concentration. Model-predicted TSS concentrations varied over a tidal cycle; they were highest at maximum flood and ebb tidal phases and lowest at slack tides. Model-guided process studies suggest that the spatial distribution of TSS concentration in the Satilla River estuary is controlled by a complex nonlinear physical process associated with the convergence and divergence of residual flow, a non-uniform along-estuary distribution of bottom stress, and the inertial effects of a curved shoreline. 相似文献
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现场试验表明,三角架观测系统稳定性良好,获取了边界层内多层位、连续的温、盐、流速、浊度同步观测数据,适用于浅海近底部沉积动力过程高分辨率观测及物质输运研究。观测结果显示:观测期间,边界层内存在向陆的余流,并呈现逐渐减小的趋势,其主要由涨、落潮流的不对称造成,大风天气和密度环流亦是影响余流强弱的重要因素;观测期间多数时刻底部切应力大于起动切应力,底质沉积物可产生明显的搬运甚至再悬浮;悬沙浓度对沉积动力的响应在涨、落潮,大、小潮阶段均有各自的特点,水动力的变化、潮流加/减速时间的长短、床面泥沙的供应量、上部水体泥沙的沉降是导致悬沙浓度变化的主要原因;底部边界层内,涨、落潮期间不对称输沙导致潮周期内悬沙净向河口湾内输运。 相似文献
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岛屿海岸所处的水动力泥沙环境以及工程实施后引起的相关变化都具有自身的独特性和复杂性。根据历史资料,在对嵊泗中心渔港海区已建工程影响下的水沙动力过程变化深入分析的基础上,利用波浪和潮流共同作用下的二维泥沙数学模型,对拟建工程引起的潮流场、含沙量场以及海床冲淤变化进行了分析和预测。研究表明,已建与拟建防波堤工程会引起港区水动力减弱,海床演变以淤积作用为主,年淤积强度0.1~0.3 m;已围与拟围海造地工程则会束窄潮流通道,导致水动力增强,海床以轻微冲刷为主。拟建工程与已建工程作用下的水沙动力过程具有良好的类比性。 相似文献
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水化学特征不仅应用于分析地下水水质的时空变化规律,而且还提供地下水水动力环境信息。水化学分析方法已成为对探索地热田成因、地下水补给来源等常用的研究方法。基于近些年的研究资料,综合分析热储层结构特征和水化学特征,认为宜良地热田为层状热储型中低温地热田,其热储层为震旦系灯影组。研究热储层流体的化学分布特征以及热流体的化学成分与温度的关系等,用化学温标核算了热储层温度,认为K-Mg温标更适用于中低温地热田热储温度的估算。地热水水化学特征等基本地质特征可作为地热田规划和开发的理论基础。 相似文献
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A 2D depth-averaged model for hydrodynamic sediment transport and river morphological adjustment was established. The sediment transport submodel takes into account the influence of non-uniform sediment with bed surface armoring and considers the impact of secondary flow in the direction of bed-load transport and transverse slope of the river bed. The bank erosion submodel incorporates a simple simulation method for updating bank geometry during either degradational or aggradational bed evolution. Comparison of the results obtained by the extended model with experimental and field data, and numerical predictions validate that the proposed model can simulate grain sorting in river bends and duplicate the characteristics of meandering river and its development. The results illustrate that by using its control factors, the improved numerical model can be applied to simulate channel evolution under different scenarios and improve understanding of patterning processes. 相似文献
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福建安海湾表层沉积物粒度特征及其现代沉积过程分析 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对福建安海湾表层沉积物的粒度分析和对比,应用系统聚类分析、粒径趋势模型和切应力计算公式,探讨了研究区粒度的分布特征、沉积环境分区、表层沉积物输运趋势及其影响因素.研究结果表明,研究区包括6种表层沉积物类型,以黏土质粉砂和粉砂为主,沉积物大体呈现自海湾两侧潮滩向潮汐通道变粗的分布趋势.表层沉积物粒度的分布特征与水动力条件和物质来源密切相关,湾口附近及湾内深槽内,细颗粒的沉积物被再悬浮带走,粗颗粒的含量增大;在湾内潮滩上,悬浮物质因水动力作用逐渐减弱发生分选沉降,形成向岸变细的横向分异.海湾外泥沙随潮流不断地向海湾东侧岸滩运移,海湾周边陆源来沙由湾顶部往湾口方向下泄,两者是导致表层沉积物出现明显的顺时针方向汇聚趋势的原因之一;表层沉积物的输运趋势、悬浮泥沙的输运、潮滩植被与湾口沙嘴的遮蔽效应共同影响了研究区内浅滩地形的形成和变化.研究区可分为四类沉积环境区,以潮滩和潮汐通道环境为主,不同沉积区内的粒度参数、粒级频率和敏感粒级均有差异,动力条件差异和不同物源的影响程度是现代沉积环境格局的主要影响因素. 相似文献
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中国海域拥有宽广的大陆架，同时还有陆坡和深海盆，有众多河流入海并输入巨量的陆源物质，沉积物记录了海陆变迁、环流变化、海平面升降、物质输送和气候变化等环境信息。沉积物的粒度特征可以反映沉积动力、物质来源和搬运距离等，可以通过沉积物粒度组成、参数及各种图解来研究沉积环境的变化。前人对中国海域表层沉积物的粒度分布特征展开了大量的研究，取得了丰富的研究成果，但这些研究多集中在某一海域或区域，缺乏对整个中国海域的表层沉积物类型的宏观系统认识。本文基于中国地质调查局“1：100万海洋区域地质调查项目”获取了中国海域4300个海底表层沉积物样品，通过沉积物粒度分析，结合前人已发表资料，对中国海域表层沉积物的沉积类型特征、物质来源和运移模式等开展了系统的研究。本文把浅海和半深海沉积物按照含砾石和不含砾石主要划分出5个和7个沉积物类型，深海沉积物主要划分了9个沉积类型，研究结果表明：中国海域表层沉积物沉积类型多样、来源复杂，主要受控于物质来源、水动力条件和地形地貌的变化，在东部海域总体呈现“大江大河-宽缓陆架-残留慢速沉积”的条带状沉积分异模式，而在南部海域呈现的是“短源性河流-多类型陆架-重力流快速沉积”的环带状沉积分异模式。本文的结果对研究中国海域沉积物的宏观分布规律提供了基础资料，对理解海洋沉积动力过程具有重要意义，同时沉积物粒度的特征对海底砂矿分布也具有指示意义。 相似文献