本文關(guān)鍵詞：考慮滲透效應(yīng)的二維動(dòng)床水沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：實(shí)際情況下,洪水在演進(jìn)過(guò)程中會(huì)不可避免地發(fā)生滲透現(xiàn)象,滲透效應(yīng)的存在對(duì)洪水運(yùn)動(dòng)和泥沙輸移都有很大的影響。本文通過(guò)引入Green-Ampt滲透公式以考慮滲透效應(yīng)對(duì)洪水運(yùn)動(dòng)過(guò)程中水流通量的影響,建立了二維動(dòng)床水沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型,通過(guò)對(duì)不同情況下帶有滲透效應(yīng)的洪水演進(jìn)和泥沙運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬分析,主要研究成果和結(jié)論如下：(1)總結(jié)分析了Green-Ampt滲透模型的特點(diǎn)及適用條件,采用Green-Ampt滲透模型來(lái)模擬降雨及洪水運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的滲透效應(yīng)。Green-Ampt滲透公式在描述土壤入滲過(guò)程中最為關(guān)鍵的參數(shù)為飽和導(dǎo)水系數(shù)和濕潤(rùn)鋒平均吸力。擬合函數(shù)關(guān)系式分別表達(dá)飽和導(dǎo)水系數(shù)與水頭的關(guān)系。將函數(shù)關(guān)系式代入傳統(tǒng)Green-Ampt滲透模型,建立適用于不同入滲水頭的Green-Ampt模型以及適用于渾水入滲的Green-Ampt模型。(2)在二維淺水運(yùn)動(dòng)和泥沙輸移方程的基礎(chǔ)上引入Green-Ampt滲透模型以綜合考慮滲透效應(yīng)對(duì)水流通量和泥沙輸移通量的影響,從而建立一個(gè)新的基于滲透效應(yīng)的二維動(dòng)力波洪水和泥沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型。本模型采用中心迎風(fēng)格式求解單元界面上的流量和動(dòng)量通量,并結(jié)合對(duì)界面變量的線性重構(gòu),使其具有空間上的二階精度。單元界面上的泥沙輸移通量采用迎風(fēng)格式進(jìn)行求解。為保證模型的和諧性和穩(wěn)定性,底床坡度項(xiàng)采用中心差分法離散,底床摩擦項(xiàng)和障礙物的阻力項(xiàng)用半隱式法離散。泥沙運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散項(xiàng)均采用中心差分格式處理。當(dāng)庫(kù)朗特?cái)?shù)滿足條件時(shí),模型能保證計(jì)算水深在任何時(shí)刻是非負(fù)的,使得模型具有良好的穩(wěn)定性。(3)不考慮泥沙運(yùn)動(dòng)的情況下,在模型中引入適用于不同入滲水頭的改進(jìn)Green-Ampt模型,以建立考慮滲透效應(yīng)的二維洪水模型。通過(guò)坡面降雨算例對(duì)變水頭滲透洪水模型進(jìn)行驗(yàn)證分析,結(jié)果表明：采用變水頭滲透公式計(jì)算結(jié)果總體上和采用傳統(tǒng)入滲公式計(jì)算結(jié)果以及文獻(xiàn)值[73]吻合較好。同時(shí)采用海岸帶波浪爬坡算例,分析滲透效應(yīng)對(duì)波浪爬坡過(guò)程的影響,發(fā)現(xiàn)滲透效應(yīng)降低了波浪爬坡的最大高度,而且對(duì)爬升和退水過(guò)程的流速都有所減緩,同時(shí)也能很好的捕捉退水過(guò)程的水躍現(xiàn)象,表明本文模型的合理性。(4)在水沙耦合模型中引入Green-Ampt模型,建立滲透條件下洪水、泥沙運(yùn)動(dòng)耦合的數(shù)值模型。通過(guò)算例對(duì)考慮水沙耦合作用的洪水和泥沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型進(jìn)行驗(yàn)證,分析其水動(dòng)力特征、泥沙運(yùn)動(dòng)以及河床變形特征,并利用水沙滲透模型分析探討不同底床土質(zhì)對(duì)洪水運(yùn)動(dòng)、泥沙輸移及底床沖淤的影響。
【關(guān)鍵詞】：滲透效應(yīng) 改進(jìn)Green-Ampt模型 泥沙運(yùn)動(dòng) 水沙耦合 底床變形 有限體積法 中心迎風(fēng)格式 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV14;TV122
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外洪水演進(jìn)數(shù)值模擬的研究進(jìn)展13-16
• 1.2.1 水動(dòng)力數(shù)值模型的研究及存在問(wèn)題13-14
• 1.2.2 洪水滲透效應(yīng)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-19
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.3.2 本文組織結(jié)構(gòu)17-19
• 2 土壤滲透效應(yīng)計(jì)算方法19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 入滲模型簡(jiǎn)介19-22
• 2.2.1 Philip入滲模型19-20
• 2.2.2 Green-Ampt入滲模型20-21
• 2.2.3 Green-Ampt模型和Philip模型互推參數(shù)的特性分析21-22
• 2.3 Green-Ampt模型的修正及參數(shù)確定22-28
• 2.3.1 Green-Ampt入滲模型參數(shù)計(jì)算方法23-25
• 2.3.2 Green-Ampt入滲模型的修正25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 3 基于滲透效應(yīng)的二維動(dòng)床水沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 控制方程30-34
• 3.2.1 基于滲透效應(yīng)的水沙耦合運(yùn)動(dòng)控制方程30-34
• 3.3 數(shù)值計(jì)算方法34-40
• 3.3.1 網(wǎng)格及控制體34-35
• 3.3.2 離散格式35-36
• 3.3.3 界面變量重構(gòu)方法36-37
• 3.3.4 通量計(jì)算方法37-38
• 3.3.5 源項(xiàng)的處理方法38
• 3.3.6 下滲方程的數(shù)值求解38-39
• 3.3.7 泥沙輸移方程的數(shù)值求解39
• 3.3.8 底床變形方程的數(shù)值求解39-40
• 3.3.9 穩(wěn)定性條件40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 4 基于滲透效應(yīng)水沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型的應(yīng)用研究42-66
• 4.1 引言42
• 4.2 坡面降雨洪水運(yùn)動(dòng)計(jì)算分析42-47
• 4.2.1 算例描述42-43
• 4.2.2 計(jì)算結(jié)果分析43-47
• 4.3 孤立波的爬坡水流運(yùn)動(dòng)計(jì)算分析47-54
• 4.3.1 算例描述47-48
• 4.3.2 計(jì)算結(jié)果分析48-54
• 4.4 滲透效應(yīng)影響下的潰壩洪水和泥沙運(yùn)動(dòng)計(jì)算分析54-59
• 4.4.1 算例描述54-55
• 4.4.2 計(jì)算結(jié)果分析55-59
• 4.5 不同底床土質(zhì)對(duì)潰壩洪水和泥沙運(yùn)動(dòng)計(jì)算分析59-64
• 4.5.1 算例描述59-61
• 4.5.2 計(jì)算結(jié)果分析61-64
• 4.6 本章小結(jié)64-66
• 5 結(jié)論與展望66-69
• 5.1 結(jié)論66-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-76
• 作者簡(jiǎn)歷76

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 呂特;張潔;薛建峰;黃宏偉;于永堂;;Green-Ampt模型滲透系數(shù)取值方法研究[J];巖土力學(xué);2015年S1期

2 程亮;王宗志;胡四一;王銀堂;金菊良;周玉良;;強(qiáng)烈下滲條件下天然河道洪水演進(jìn)模擬方法[J];中國(guó)科學(xué):地球科學(xué);2015年02期

3 吳鋼鋒;賀治國(guó);劉國(guó)華;;基于守恒穩(wěn)定格式的二維坡面降雨動(dòng)力波洪水模型[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2014年03期

4 吳鋼鋒;賀治國(guó);劉國(guó)華;;具有守恒特性的二維潰壩洪水演進(jìn)數(shù)值模型[J];水科學(xué)進(jìn)展;2013年05期

5 史英標(biāo);潘存鴻;程文龍;李志永;;平面二維潰壩水沙輸移動(dòng)床數(shù)學(xué)模型研究[J];水利學(xué)報(bào);2012年07期

6 趙偉霞;張振華;蔡煥杰;謝恒星;;恒定水頭井入滲Green-Ampt模型的改進(jìn)與驗(yàn)證[J];水利學(xué)報(bào);2010年04期

7 郭向紅;孫西歡;馬娟娟;畢遠(yuǎn)杰;;不同入滲水頭條件下的Green-Ampt模型[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2010年03期

8 賀治國(guó);;考慮水沙相互作用的河堤潰決二維數(shù)值模型[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2010年02期

9 謝康和;齊添;胡安峰;夏建中;;基于GDS的黏土非線性滲透特性試驗(yàn)研究[J];巖土力學(xué);2008年02期

10 周玉成;劉碩;田育新;周剛;;湘西南山地典型植物群落森林土壤滲透性能研究[J];水土保持研究;2007年05期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 吳鋼鋒;二維定床和動(dòng)床洪水?dāng)?shù)值模型的研究和應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：考慮滲透效應(yīng)的二維動(dòng)床水沙運(yùn)動(dòng)數(shù)值模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：353924