感潮河段水沙数学模型研究与应用

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水动 力学 、 河流 泥沙 动 力 学 、 河床 演 变 等 基 本 方程 ， 根 据一 定 的河 道地 形 和水 沙 条 件 ， 用 现代 高 速 计 算 机 利 技术 和数值 求解 技术 ， 过模 型 的反 复 试算 、 通 率定 ， 从
关 键 词 ： 学模 型 ；泥 沙 於 ；长 江 下 游 ； 潮 河 段 数 中 感 文献标志码 ： Ａ
中 图 法 分 类 号 ： Ｖ ４ Ｔ １２
长江 下游 有相 当 长河 段 属 于感 潮 河 段 ， 潮 河段 感
水 流不仅 受径 流的影 响还受 到 潮汐 动力 的作 用 。 由于 潮汐存 在周 期性 变化 ， 涨潮 、 潮 更 替 阶段 ， 向也 在 落 流
律 的一个 强有 力 的手 段 ， 遍 受到人 们 的重视 。 普 感 潮河 段平 面二 维水 沙数学 模 型主要 依据 非恒定
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水 流运动 呈现 出复 杂 的关 系 ， 流 、 水 泥沙运 动均 具有很 强 的非恒定 性 ， 而非 恒定 输 沙 也 正 是 未来 泥 沙 科 学研 究 的热点之 一 。
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水 流 动量方 程 （ 略表 面风应 力 及地 球 自转 Ｃ ｒ 忽 ｏｉ ． ｏｓ ） ｌ 力 ｉ
而 预测 、 报在 一定 水 沙 和河 道 边 界 条件 下 的水 沙 运 预
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分组 悬移质 不平 衡输 沙方程
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作 者简 介 ： 炳 江 ， ， 士 ， 要 从 事 河 流数 值 模 拟 研 究 。Ｅ— ｉ ｄｎｂｎｊ ｎ ＠ ｈｔａｌｃｎ． 董 男 博 主 ｍａ ：ｏ ｇｉｇａ ｇ ｏ ｉ ｏ ｌ ｉ ｍ ．
第 １期
董 炳 江 ， ： 潮 河 段 水 沙 数 学 模 型 研 究与 应 用 等 感
动 和河道 冲淤 变形 ， 目前 研 究感潮 河段 水动 力情 况 、 是 河 势变化 预 测 预 报 以及 工 程 泥 沙 问题 的 主要 手 段 之
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收 稿 日期 ：０ １ ０—１ ２ １ —１ ０
基 金项 目 ： 家重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 “ ７ ” 目（０ ２ Ｂ １０ １ ； 家 自然 科 学 基 金 项 目（ ００ ９ １ ） 国 ９３ 项 ２ １Ｃ ４ ７ ０ ） 国 ５ ６０ ０ ８
感 潮 河 段 水 沙 数 学 模型 研 究 与 应 用
董 炳 江， 袁 晶
（ 江 水 利 委 员会 水 文 局 ， 北 武 汉 ４ ０ １ 长 湖 ３ ０ ０）
摘 要 ： 潮 河段 的 水 流 和 泥 沙运 动 均 具 有 很 强 的 非 恒 定 性 ， 用 有 限体 积 法 建 立 了 一套 感 潮 河 段 平 面 二 维 水 感 采 流 泥 沙 数 学模 型 。模 型 采 用 同位 网格 的 ｓＭ Ｌ Ｃ法 对 水 流 方 程 进 行 离散 和 求 解 ， 全 面地 考 虑 了 非 均 匀 悬 ＩＰ Ｅ 较 移 质及 推 移 质 运 动 ， 有 较 好 的 普 遍 适 用 性 。 以 长 江 下 游 口岸 直 河段 和 仪 征 河 段 为 例 ， 别 对 模 型 作 了定 床 具 分 和 动床 计 算 ， 算 结 果 与 实测 值 符 合 较 好 ， 而证 明 了模 型 的可 靠性 。 计 从
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随着 人们 对泥沙 输运 过程认 识 的进 展和数 值计算 条件 、 方法 的提 高 ， 沙数 学模 型在感 潮河 段工 程 中得 泥 到广 泛 的应 用 ， 并且 日益成 为研 究水 流 、 泥沙等 运动 规
第４ ３卷 第 １期 ２ ０ １２ 年 １月
人 民 长 江 பைடு நூலகம்
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文章 编 号 ：０ １ ４ ７ （ ０ ２ Ｏ 一 ０ ８— ４ １０ — １９ ２ １ ） ｌ ０ １ ０
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分组 推 移质 不平 衡输 沙方 程
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式 ， 而 引入相邻 两 点 间的压 力 差 （ 位 差 ） 同时 为 从 水 。 了加 强速度 与 水 位 之 间 的 耦 合 关 系 ， 型按 照 ｃ Ｍ． 模 ． Ｒｉ ｈｅ和 ｗ． ． ｈｗ的建 议采 用动量 插值公 式计 算 。 Ｌ Ｃｏ
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１ ２ ２ 泥 沙 关 键 问题 处 理 ． ．
悬 移质 水 流挟沙 力采 用波 流共 同作用 下 的窦 国仁
公 式 ：
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随 之 朝 相 反 的方 向改 变 ； 速 和 流 量 亦 随 潮 位 的 不 同 流
１ 模 型 建 立
１ １ 基本 方 程 ．
笛卡 尔坐标 下 的非恒定 流平 面二 维水 沙方程 组 ： 水流 连续方 程
而变 化 ， 因此水 动力 特 征 极 为 复杂 。感潮 河 段 泥 沙 大
体来 自两个 部分 ： 部 分 为 内陆 径 流挟 运 而 来 的流域 一 泥沙， 另一 部分 为随 潮而来 的海 域泥 沙 ， 泥沙 运动 与 且