珠江河网与河口一二维水沙嵌套数学模型研究

基金项目作者简介博士研究生

珠江河网与河口一张蔚严以新水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京

摘要利用三级联合解法和伶仃

洋平面二维水沙模型采用了正交曲线坐标下和

法

个交接面的水

利用

月枯季和

月洪季实测的水文资料进行验证

结果表明模型计算结果无论在珠江三

该模型可用来模拟珠江三角洲河网和伶仃洋的水沙运动过程

关键词嵌套数学模型珠江三角洲伶仃洋

诸多学者所关注

以前这方面的工作主要以水动力与水环境为主

本文的

一维河网水沙数学模型及其求解方法

控制方程

河网区非恒定流和悬沙输运用圣维南方程组和非平衡悬沙输运方程及河床变形方程来描述

连续方程

动量方程

悬沙输运方程

河床变形方程

为断面流量为水面宽度为断面水

为悬沙恢复饱和系数

并给出的挟沙能力公式其中

模型的求解方法

对于珠江三角洲河网

法

即本文所采用的所有节点的含沙量控制方程组所有单一河流断面处的含沙量通过单一河流悬沙输运的求解方法获得

式中

假设河流汊口节点在个时步内冲淤较小悬沙输运守恒公式为

式中

全顺流

全逆流

式中为递推系数其求解要考

虑单一河道水流流向

则所有节点

含沙量的控制方程为

式中

可得到所有断面的含沙量

平面二维水沙数学模型及其求解方法

控制方程

水流连续方程

方向动量方程

二维悬移质不平衡输沙基本方程

河床变形方程

其中为水深平均挟沙能力为悬沙平均沉速

这里

平涡粘扩散系数

模型的求解方法

法

其中对流项采用迎风跟一维模型

一样

嵌套连接条件

水力因子通过接口断面法传递无需重叠一个一维河段来传递水力因子一维模型的下边界即为二维模型的上边界

本模型中一维与二维嵌套模型连接的基本断面共有个分别是连接

的基本条件就是在连接断面上的水位悬移质输沙量连续

分别表示一维模型在第个连接断面的水位流量及悬沙含沙量值分别表示二维模型在第

二维模型给一维模型提供水位边

一维模型根据流量相等给二维模型提供流速边界时考

为糙率沿河宽分布的经验关系

连接断面处的输沙量相等条件由于流量平衡

在

模型验证

计算区域和计算参数选取

图

的总长度约为

个长度

个计算断面和

模型中糙率系数根据实测值采用试错法来率定

珠江流域的糙率系数取挟沙能力系数

取

和

图

珠江三角洲河网和伶仃洋平面图

内伶

图年月日河网内大盛断面

计算值

图年月日河网内麻涌断面

图年月日河网内漳彭断面

计算值

图河网与河口虎门连接