渭河下游非恒定流泥沙数学模型研究

【摘要】： 调整三门峡水库运用方式、降低潼关高程以改善渭河下游严重的淤积状况，是当前我国治黄工作面临的重要任务之一。潼关高程降低后，渭河下游河道将发生怎样的冲淤调整是直接关系到渭河下游综合治理规划等决策的重大问题。本文针对渭河下游河道的特点，建立了一个一维非恒定流泥沙数学模型，以便用于研究潼关高程降低后渭河下游河道的冲淤演变过程。 本文通过总结已有泥沙数学模型优缺点并结合渭河下游泥沙问题，建立了适用于渭河下游的非恒定流一维泥沙数学模型。考虑到冲积河流的滩槽特性，将河道断面进行分滩分槽的处理；使用Preissann四点隐式差分格式对数学模型基本方程组进行了离散；在水力计算中，对圣维南方程组求差分数值解，并对差分方程中的系数计算做了详细的讨论后提出了其计算方法；在泥沙计算中，考虑了悬移质级配对河道冲淤的影响建立了适用于分组泥沙的泥沙计算方程。通过使用Preissann四点隐式差分格式使得本模型适用于长距离的天然河道进行洪水演进和冲淤变形计算。所建模型已编制成计算机程序，通过渭河下游实测水沙资料进行了验证。利用所建模型计算出的1983年7月至10月渭河下游临潼至华阴段汛期洪水的水位过程线、流量过程线以及含沙量过程线均与相应实测资料吻合较好，计算结果表明模型具有较好的精度，说明本文所建泥沙数学模型能够较好的反映河床变形实际情况，可以满足实际应用要求。