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河流泥沙流动模型的PPT课件 河流泥沙数学模型 Sedimentation Dept., IWHR 郭庆超 中国水科院泥沙所 2007年10月 内容 1. 简介 2. 控制方程 3. 模型建立与使用 Sedimentation Dept., IWHR 1. 简介 随着计算机技术的高速发展和河流泥沙 基本理论的进步,水沙数学模型得到了快速 发展,被广泛地应用于水利工程、江河治理 和河口海岸与泥沙运动有关的领域中,解决 了很多生产难题,发挥了巨大效益。 Sedimentation Dept., IWHR 1....

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河流泥沙数学模型 Sedimentation Dept., IWHR 郭庆超 中国水科院泥沙所 2007年10月 内容 1. 简介 2. 控制方程 3. 模型建立与使用 Sedimentation Dept., IWHR 1. 简介 随着计算机技术的高速发展和河流泥沙 基本理论的进步,水沙数学模型得到了快速 发展,被广泛地应用于水利工程、江河治理 和河口海岸与泥沙运动有关的领域中,解决 了很多生产难题,发挥了巨大效益。 Sedimentation Dept., IWHR 1. 简介 ¾ 水沙数学模型:1D, 平面2D,立面2D, 准3D,完全3D; ¾ 能够严格总收物理原理; ¾ 能够严格遵守边界和初始条件; ¾ 节省时间、人力和成本; ¾ 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 比选与优化 Sedimentation Dept., IWHR 解决实际问题: • 河道演变 • 水库泥沙淤积 • 水利工程的下游冲刷 • 取水口稳定性 • 引航道及港池回淤 • 河口海岸工程泥沙问题 模型的功能 Sedimentation Dept., IWHR 1. 简介 发现新的机理或规律 通过对比 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 大 量计算方案成果,有 可能发现河道演变、 水库泥沙淤积等的内 在机理。这是模型试 验和资料分析无法达 到的,因为这些方法 所反映的情况是有限 的。 模型的功能 Sedimentation Dept., IWHR 1. 简介 y = 0.0000158 x3 - 0.00916 x2 + 0.748 x - 11.826 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 0 10 20 30 40 50 Sediment concentration(kg/m3) A n n u a l s e d i m e n t a t i o n ( 1 0 8 t ) Critical concn: 21kg/m3 模型应满足以下基本 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 : • 满足物理的基本原理 • 被分析方法所检验: 分析解 (线性)/人工解(非线性) • 被实验和实测资料所检验 • 可以预测主要的物理过程 • 数值解是稳定的 • 数值解是收敛的 • 数值结果是可接受的 • 数值结果符合实际情况 Sedimentation Dept., IWHR 1. 简介 好的模拟成果还依赖于使用者的经验 被理论/分析解 证实 模拟结果与实测 资料相符 被原型实测资料 证实 被实验室数据 证实 好的数学模型应该 满足 模型使用者的经验对模型质量影响也很大 Sedimentation Dept., IWHR 1. 简介 3D 悬移质运动 zy x s x ΔΔ∂ ∂−ε zyus ΔΔ zx y s y ΔΔ∂ ∂−ε zxvs ΔΔ yxs ΔΔ−ω yxws ΔΔ yx z s z ΔΔ∂ ∂−ε zyx x usus ΔΔΔ∂ ∂+ )( zyx x s xx s xx ΔΔ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ Δ∂ ∂ ∂ ∂−∂ ∂− )(εε zxy y vsvs ΔΔΔ∂ ∂+ )( zxy y s yy s yy ΔΔ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ Δ∂ ∂ ∂ ∂−∂ ∂− )(εε yxz z ss ΔΔΔ∂ ∂−− )( ωω yxz z wsws ΔΔΔ∂ ∂+ )( yxz z s zz s zz ΔΔ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ Δ∂ ∂ ∂ ∂−∂ ∂− )(εε Sedimentation Dept., IWHR 2. 控制方程 3D 悬移质运动扩散方程 Sedimentation Dept., IWHR 2. 控制方程 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂+∂ ∂=∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ z s zy s yx s xz s z ws y vs x us t s zyx εεεω 3D 水流运动方程 0=∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ z w y v x u 011 *2 =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂−∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ zyxx p z uw y uv x u xzxyxx τττ ρρ 011 *2 =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂−∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ zyxy p z vw y v x uv yzyyxy τττ ρρ 011 *2 =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂−∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ zyxz p z w y wv x uw zzyzxz τττ ρρ ji i j j i ij uux u x u ′′−⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂+∂ ∂= ρντ H h zb u w x z y v 平面2D水流泥沙运动方程 Sedimentation Dept., IWHR 2. 控制方程 000 =∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ y hv x hu t H 2 2 0 2 00 2 0 2 2 0 2 00000 C vuu g x Hgh y u x uh y vhu x uhu t hu +−∂ ∂−=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂+∂ ∂−∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ ε 2 2 0 2 00 2 0 2 2 0 2 00000 C vuv g y Hgh y v x vh y vhv x vhu t hv +−∂ ∂−=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂+∂ ∂−∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ ε ( )*00000000 ssyshyxshxy shvx shuths −−⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂=∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ αωεε ( )*0' sstz b −=∂∂ αωρ H h zb u0 x z v0 y 立面2D水流泥沙运动方程 Sedimentation Dept., IWHR 2. 控制方程 0=∂ ∂+∂ ∂ z w x u zxx p z uw x uu t u zxx ∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂−=∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ τ ρ σ ρρ 111 g zxz p z ww x uw t w zzx −∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂−=∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ σ ρ τ ρρ 111 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂+∂ ∂=∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ z s zx s xz s z ws x us t s zx εεω H h zb u w x z 1D水流泥沙运动方程 Sedimentation Dept., IWHR 2. 控制方程 t,x=时间和空间坐标; A=过水面积; Q=流量; qx=测向单位长度进出河道流 量(进+,出-); H=水位; g=重力加速度; n=曼宁系数; R=水力半径; S=含 沙量; sx = 测向进出流含沙量; S* =挟沙能力; ω=沉速; B=水面宽。 0=−∂ ∂+∂ ∂ xqx Q t A 01 2 11 3 42 2 2 2 =++⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ RA QQn q A Q gA Q xgx H t Q gA x 0)()()( * =−+−∂ ∂+∂ ∂ SSBqs x QS t AS xx αω 水流连续方程 水流动量方程 泥沙连续方程 数学模型建立流程 物理原理 – 控制方程 (主要是微分方程,没有分析解) 采用数值方法(如FDM和FEM)离散微分方程,获得代数方程。 用实测数据检验模型的合理性和模拟能力,率定模型参数。 根据要求解决实际问题,进行方案比较和优化。 编写调试计算程序 Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 数学模型运行流程 Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 开始 数据准备:进口流量、含沙量、级配,出口水位、流量, 初始实测断面资料和床沙级配等。 计算水力要素:包括水位、流量、河宽、过水面积等。 计算各断面泥沙浓度,悬移质和床沙级配等 计算断面间的冲淤量、冲淤体积 根据冲淤量,修改断面信息 满足研究时段? 结束 满足 否 1D 恒定水流泥沙运动方程 ( ) ( )* * 2 22 ' n,Deformatio Bed x Sediment, 0 2 1 Flow, SS t Z SShUS RC U x U gx H b −=∂ ∂ −−=∂ ∂ =+∂ ∂+∂ ∂ αωρ αω H=水位; U=流速; S=含沙量; S*=挟沙能力; ω=沉降速度; R=水力半径; C=Chezy 系数;ρ’=干容重; h = 水深; Zb= 河 床高程. Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 0 2 1 2 22 =+∂ ∂+∂ ∂ RC U x U gx H 连续方程: Q = UA 动量方程: )( 2 1)( 2 2 2 2 1 2 1 3/10 1 2 1 3/4 1 3/10 23/42 1 i i i i i ii i iii ii A Q A Q gA QB A QBnxHH −++Δ+= + + + ++ + 采用FDM离散动量方程: 通过试算,求解各断面的水位、流量、流速、河宽、过水面积等。 1 2 i-1 i i+1 NI-1 NI (上游) Δxi Δxi+1 (下游) 进口 出口 Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 微分方程离散 ( )* x ransport,Sediment t SShUS −−=∂ ∂ αω 尽管该方程也可以用FDM求解,但通过简单假定可以得到分析解。 假定:q = hU: dx dSSS qdx SSd **)(*)( −−−=− ωα 微分方程通解: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +∫−∫=− ∫− cdxedxdSeSS dx q dx q ωαωα * * 积分常数 c 可以由进口的边界条件确定,因此特解为: ( ) ∫−− −−=− L q x q L q L dx dx dSeeeSSSS 0 * * 00 * αωαωαω Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 微分方程离散 假定S* 沿水流方向线性变化,即:dS*/dx = 常数, L SS dx dS **0 * −−= 特解可写为: ( ) ( ) ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −−+−+= −− q L q L e L qSSeSSSS αωαω αω 1 ** 0 * 00 * )1()()( )1()()( 1 ,1 * 1 * 1 , ** 11 * ,1 * , * ,, * ,1,1 i ij i ij i ij i ij q x ij i L j jiii q xL j jiiiii q x ij i jiji q x jijijiji e x qPSSePSSSS e x qSSeSSSS Δ− = ++ Δ− = ++ Δ− + Δ− ++ −Δ−+−+= −Δ−+−+= ∑∑ αωαω αωαω αω αω i – 断面编号, j – 泥沙颗粒分组数 对于非均匀泥沙运动,群体含沙量可由均匀沙叠加而计算: Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 微分方程离散 无论对于低含沙水流还是高含沙水流,其挟沙能 力公式的一般形式均可用下式 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达: Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 挟沙能力 mm s s gh UKS )()( 3 * ωρρ ρρ −= 这里,K是系数,ρ 和 ρs分别是浑水和泥沙容重。 对于低含沙水流,其浑水容重和泥沙在浑水条件 下的沉降速度分别近似等于清水容重和清水时的泥沙 沉降速度,因此低含沙水流挟沙能力公式可写为: Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 挟沙能力 这里,S0*为低含沙水流挟沙能力,而ρ0 和ω0 分 别为清水容重和清水时的泥沙沉速。 mmm s s h Uk gh UKS )()()( 0 3 0 3 0 0* 0 ωωρρ ρρ =−= 对于高含沙宾汉体,公式是不能搬用的。这时不仅要 考虑水流中泥沙含量对浑水容重的影响,也要考虑其对沉 降速度的影响。浑水容重和泥沙在浑水中的沉降速度公式 可分别写为: Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 挟沙能力 这里,k为沉降速度修正指数,一般情况下k = 7.0。 01 ρρρ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+= s SS k s S )1(0 ρωω −= 将浑水容重和浑水中沉速修正关系代入挟沙能力一般 公式,得到高低含沙水流统一的挟沙能力公式: Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 挟沙能力 这里,β为考虑泥沙颗粒周围一层难以分离的薄膜水对泥沙颗粒 体积影响修正系数。含沙量较低时,可取为1.0,高含沙水流可取 0.5左右,当含沙量很高时,β有减小趋势,但最小值不低于0.3。 m mk s m s s h U S SkS ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ − ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −+= + 0 3 )1( 0 0 0 * 1 11 ω βρ βρρ ρρ 从高低含沙量统一公式可以看出:(1)含沙水流的挟 沙能力不仅与水力因子(如U, h)和泥沙因子(如ω0)有 关,而且也受上游来流含沙量的影响;(2)对于低含沙 水流(如S < 100kg/m3),挟沙能力受上游含沙量影响 甚微,然而,随着含沙量的进一步增加,挟沙能力受上游 来流含沙量的影响渐趋明显,而且来流含沙量越高,水流 挟沙能力越大,这正是高含沙水流多来多排的缘故。 Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 挟沙能力 恢复饱和系数α是模型重要参数之一,利用悬移质泥沙 运动基本理论,对的取值进行了研究,推导了系数α的理 论表达式(郭庆超): Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 恢复饱和系数 ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ∫ ∫ −+−+ − = 1 1 ln)11()11()1( )11( 11 1 a a a dz C g dz C g z η η ηηηκηηκ ηα η是相对水深,ηa是参考相对水深,κ是卡曼常数,取0.4,z1=ω/βκu*, β是 表征清水和浑水扩散差异的物理量,当含沙量较低时,可取1.0。 恢复饱和系数α是模型重要参数之一,从理论上讲它可 表达为床面泥沙浓度与垂线平均泥沙浓度之比,因此,系 数的理论数值应该大于1.0。 表达式表明,对于一般天然河道,α 的理论值非常接近 于1.0,这与在实际计算时取0.25~1.0是很相近的,这说 明以前对α 的经验取值是有根据的。而对于实验室的水槽 资料,α 的理论值可以远远大于1.0。 Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 恢复饱和系数 随着模型在河道和水库应用的机会越来越多,对系数 k0的认识也越来越清楚。一般情况下系数k0值的变化范围 在0.01~0.05之间。在南方少沙河流中k0取值较小,如长 江和汉江下游k0可取为0.014~0.02;在北方多沙河流 中,系数k0应该大一些,如黄河下游的k0可取为 0.025~0.033;水库取值大于河道,粒径细的大于粒径 粗的,滩槽差明显的大于不明显的。根据这些基本原则可 以基本上估计某一河流或水库的挟沙能力系数k0取值范围。 Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 挟沙能力系数 根据Bagnold和Rubey等人的研究成果,郭庆超推导 了估算k0的半理论表达式: Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 挟沙能力系数 2 0 0 0 C Bk r s s ρρ ρρ −= 对于实验室资料,Bagnold认为Br可取为0.01,而对于天然河道,Rubey 建议,Br应为0.025。 对于天然河道而言,谢才系数C一般介于30~60,因此,利用上述公式 计算的挟沙能力系数k0的半理论值为:0.011~0.045。这一半理论计算值在 一定程度上支持了以前的经验取值。 模型在众多的河道和水库冲淤计算应用中表明,系数m 非常稳定,围绕着0.92做微小波动,为了便于模型应用和 减少可调系数的个数,系数m在模型中被取为定值0.92, 这样,在整个模型中只有一个不太确定的系数k0,使模型 使用起来变得简单方便。 Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 挟沙能力指数 边界条件:进口断面给定流量、含沙量过程, 以及悬移质级配,出口断面给定水位和流量过 程,区间应该考虑支流入汇和取引水等。 初始条件:计算开始时需要一套实测断面资料 作为河道初始形态,需要对河床的床沙进行分 层,并给出床沙分层级配。 Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 边界和初始条件 断面信息提取 70 71 7 2 7 3 7 4 7 5 7 6 7 7 7 8 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 D i s t a n c e ( m ) E l e v a t i o n ( m ) 根据断面实测资料,计算不同水位对应的河道断面面 积(A)和河宽(B),建立面积/河宽与水位函数关系: A = fA(z) B = fB(z) Sedimentation Dept., IWHR 3. 模型建立与使用 某断面的面积/河宽与水位关系 318 319 320 321 322 323 324 325 326 0 2000 4000 6000 8000 10000 Cross-sectional area(m^2) W a t e r l e v e l ( m ) 318 319 320 321 322 323 324 325 326 0 500 1000 1500 2000 2500 Cross-sectional width(m) W a t e r l e v e l ( m ) Sedimentation Dept., IWHR 断面信息提取 3. 模型建立与使用 36 37 38 39 40 41 42 43 0 2000 4000 6000 8000 10000 Discharge (m3/s) W a t e r l e v e l ( m ) 26 27 28 29 30 31 32 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Discharge (m3/s) W a t e r l e v e l ( m ) 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Discharge(m3/s) W a t e r L e v e l ( m ) 1 2 i-1 i i+1 NI-1 NI (Upstream) Δxi Δxi+1 (Downstream) Inlet Outlet Hydrological station I Hydrological station II Hydrological station III (1)根据研究河段的水文站资料,绘制水位流量关系 (Q~Z) Sedimentation Dept., IWHR 曼宁糙率系数 3. 模型建立与使用 (2)根据水位流量关系,列表同流量下不同水位站的水位 …..…..…..….. 14.130.340.85000 12.828.339.02000 12.4527.638.51000 12.127.338.2500 Station IIIStation IIStation IQ Sedimentation Dept., IWHR 曼宁糙率系数 3. 模型建立与使用 (3)根据下面公式,计算相邻水文站之间河段不 同流量下的曼宁糙率系数。 )( 2 1)( 2 2 2 2 1 2 1 3/10 1 2 1 3/4 1 3/10 23/42 1 i i i i i ii i iii ii A Q A Q gA QB A QBnxHH −++Δ+= + + + ++ + Sedimentation Dept., IWHR 曼宁糙率系数 3. 模型建立与使用 第1组 第2组 第L组 非均匀泥沙 均匀沙分组 非均匀沙按照粒径大小分为若干组,并认为每组泥沙是均匀 的,这样均匀沙运动理论就可以运用到非均匀沙中。 Sedimentation Dept., IWHR 非均匀沙处理 3. 模型建立与使用 Sedimentation Dept., IWHR 悬移质级配 3. 模型建立与使用 当淤积时,出口断面的悬移质级配可由进口断面级 配及河段内冲淤百分比来确定。 ( ) 11,1,1, −⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +−=+ θ ω ω λ jr l jjljl PP jj jjjj j QS QSQS 11 ++−=λ其中: 式中,λj为冲淤百分数,θ为反映悬沙沿河宽分布不均匀系数,对于条 状水域取3/4,对湖泊型取为1/2,ωr,j+1为代表沉降速度,可由 ∑ = = + L l jlP 1 1, 1 试算确定。 1 1 ,1 =∑ = + L j jiP ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −−= ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + ic j iji i i ji i ji RPP , * ,*,,1 1 1 ω ω λλ λ λ ' 0 ' * i i i hh h Δ+Δ Δ=λ其中 : Sedimentation Dept., IWHR 悬移质级配 3. 模型建立与使用 冲刷时,出口断面的悬移质级配由进口断面级配、 冲刷百分比、上一计算时段的床沙级配等共同确定。 式中,i-1代表上一计算时段,Rl为床沙级配,λ*为虚拟冲刷百分数,△h’ 为虚冲厚度,△h0为扰动厚度,相当于河床单位平方米面积内1吨重量的 泥沙所对应的厚度,约0.8m左右,ωr,j+1仍然由 试算求得。 Sedimentation Dept., IWHR 淤积物级配 3. 模型建立与使用 淤积物级配是指本时段由悬移质淤积后形成新鲜床 沙的级配,可由分组淤积量与总淤积量的比值计算,其 方程可写为: ( ) )( 11 11,1, ++ +++ − −=∑= jjjj jjljjjlj l l l SQSQ SPQSPQ V Vr 式中,Vl为第 l 组粒径淤积物重量。 Sedimentation Dept., IWHR 床沙表层级配 3. 模型建立与使用 在有冲淤发生的情况下,河床表层的床沙会和悬移 质发生交换,引起表层床沙级配的变化,其计算公式 为 : )('5.0)( )('5.0)( 1 ' 11 1,1,1 ' 1,11, 1, +++ +−++++ + +ΔΔ+Δ− +ΔΔ+Δ−= jjjjjjjj jiljjjjjljjjljj jl BBxhtSQSQ RBBxhtPSQPSQ R ρ ρ 这里,Rl是表层床沙级配,Δt是计算冲淤变形的时间步长(s),ρ’ 是床沙干容重(kg/m3),其他符号意义同前。 Sedimentation Dept., IWHR 床沙柱状分层调整 3. 模型建立与使用 在河床冲淤变形计 算开始前,对可冲床 沙厚度进行分层处 理,并给定各层的床 沙级配。当有冲淤发 生时,床沙柱状分层 将根据冲淤强度进行 调整。 第1 层 第2 层 第3 层 第4 层 顶 层 Δh0 Δh’ Δh0 Δh0 Δh0 第1 层 第2 层 第3 层 第4 层 顶 层 第1 层 第2 层 第3 层 顶 层 第1 层 第2 层 第3 层 第4 层 顶 层 第1 层 第2 层 第3 层 第4 层 第5 层 顶 层 初始床沙 冲刷 I 冲刷 II 淤积 I 淤积 II 第1 层 第2 层 第3 层 第4 层 顶 层 Δh0 Δh’ Δh0 Δh0 Δh0 第1 层 第2 层 第3 层 第4 层 顶 层 第1 层 第2 层 第3 层 顶 层 第1 层 第2 层 第3 层 第4 层 顶 层 第1 层 第2 层 第3 层 第4 层 第5 层 顶 层 初始床沙 冲刷 I 冲刷 II 淤积 I 淤积 II Sedimentation Dept., IWHR 床沙柱状分层调整 3. 模型建立与使用 冲刷时,分两种情况调整柱状分层和顶层级配。当冲刷强度不大, 顶层床沙够冲时,柱状层数不变,只需修正顶层级配,其他各层级配不 变;当冲刷强度较大,顶层床沙不够冲时,次层床沙参与冲刷,柱层减 少,顶层和次层床沙参与级配调整,其他各层级配不变。 淤积时,也分两种情况调整分层和级配。当淤积强度不大,新淤积 物与前一时段末顶层厚度之和小于 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 层厚度时,柱状层数不变,只需 调整顶层床沙级配;当淤积强度较大时,新鲜淤积物与原顶层之和大于 标准层厚度时,柱状层数增加,新增加的标准层及顶层级配需要调整, 其他各层不变。 Sedimentation Dept., IWHR 河床变形 3. 模型建立与使用 当没一个断面的含沙量计算出来以后,根据沙量平 衡原理,可以计算相邻两个断面间的泥沙冲淤量、冲淤 体积以及冲淤面积等。 j j j j j jjjjj x v a w v tSQSQw Δ Δ=Δ Δ=Δ Δ−=Δ + + + + +++ 1 1 ' 1 1 111 )(001.0 ρ 式中,△w,△v和△a分别是冲淤重 量(t)、冲淤体积(m3)和断面冲 淤面积(m2)。当他们的计算值为 正时,是淤积;为负时,是冲刷。 9 10 11 12 13 14 15 16 0 10 20 30 40 50 60 70 Bk Water level 当淤积时,淤积物等厚沿湿周分布。 水位低于平滩河宽 Bk 水位高于平滩河宽 Bk 9 10 11 12 13 14 15 16 0 10 20 30 40 50 60 70 Bk Water level Sedimentation Dept., IWHR 断面修正 3. 模型建立与使用 9 10 11 12 13 14 15 16 0 10 20 30 40 50 60 70 Bk Water level 9 10 11 12 13 14 15 16 0 10 20 30 40 50 60 70 Bk Water level 当冲刷时,分两种情况修正。当水面河宽小于稳定河宽时,断面按沿 湿周等深冲刷进行修正;当水面宽度大于稳定河宽时,只对稳定河宽以 下的河床进行等深冲刷修正,稳定河宽以上河床按不冲处理。 Sedimentation Dept., IWHR 断面修正 3. 模型建立与使用 水位低于平滩河宽 Bk 水位高于平滩河宽 Bk 谢谢
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