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黄河下游河道治理方案数学模拟研究

黄仁勇  
【摘要】:本文在论述黄河下游河道冲淤演变概况和黄河下游治河方略发展史的基础上,着重讨论了如何有效地控制黄河下游河床抬升速度这一关键问题,在当前较著名的一些治河主张中分选出了四个比较方案进行研究。本文的主要工作是以数学模型为工具对这四个方案进行模拟比较,以期能够为黄河治理提供一些参考。针对黄河河口的快速延伸的特点,在一维水沙数学模型中增加河口延伸计算的功能,使河长延伸对整个计算区域的影响在模型中得到直接反映,改变原有模型在对黄河下游河床长期预测模拟中下游边界条件难以确定的状况,是本文着力解决的技术关键。 本文共分六章,各章主要内容如下: 第一章是绪论,在分析黄河下游治理的复杂性和重要性的基础上,阐述了本文研究的目的和意义,接着分析了黄河下游河道概况,最后介绍了本文完成的主要工作。 第二章对黄河下游治河方略的发展历史作了简单的介绍和讨论,分析了当前黄河下游存在的突出问题,鉴于黄河下游河床不断抬升和未来水沙条件恶性变化的趋势,认为黄河下游治理的最重要的任务之一是控制河床的快速抬升。在已有的各种治理方案中,本文选择了三个最有代表性的治理方案,并选择以数学模型为工具对这些方案的效果进行比选。同时考虑到如果不反映河口延伸的影响,黄河下游河道的长期预测是不可靠的。与一般一维计算一样,过去在做黄河下游冲淤计算时将计算范围限定在某一固定河段,没有反映出河口段淤积延伸对黄河下游的影响,有鉴于此,本模型在模拟黄河下游河道冲淤变化的同时给模型增加了计算河口延伸的功能,使得河口延伸的影响作用在模型中直接反馈给整个计算区域,改变了原有模型中下游边界条件必须人为给定的状况,使得计算结果尤其是长期预测的结果更加可靠。选取黄河河口钓口河流路实测资料进行验证,计算结果与实测资料基本相符,证明经过改进的一维河道模型基本能够反映河口淤积延伸变化过程。 第三章首先介绍了本次方案计算所使用的数学模型的概况,本模型采用了一维非恒定非饱和输沙模型,考虑到黄河下游河床宽浅、水沙条件及河床冲淤在横向分布变化大的特点,采用分子断面的复合断面法,这使得模型具有一定程度上的


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