河流模擬課程設計—水庫一維泥沙_淤積計算

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1、一維泥沙淤積計算水庫一維泥沙淤積計算課程設計武漢大學水利水電學院2013-3-15一維泥沙淤積計算目錄一、目的與要求1二、基本原理11、基本方程12、方程離散13、公式補充2三、計算步驟3四、計算框圖4五、計算結(jié)果51、歷年輸沙量特征值52、各年淤積總量53、各年水位庫容關(guān)系64、水面線的變化75、深泓變化86、壩前斷面變化9六、結(jié)果分析121、剖面形態(tài)分析122、庫容損失合理性分析12七、計算程序13一維泥沙淤積計算一、目的與要求通過課程設計，初步掌握一維數(shù)學模型建立數(shù)學模型的基本過程和計算方法，具備一定的解決實際問題的能力。以水流、泥沙方程為基礎(chǔ)，構(gòu)建恒定流條件下的河道一維

2、水沙數(shù)學模型，并編制出完整的計算程序，并以某個水庫為實例，進行水庫泥沙淤積計算。水流條件：恒定非均勻流。泥沙條件：包括懸移質(zhì)，推移質(zhì)的均勻沙模型，推移質(zhì)計算模式為飽和輸沙，懸移質(zhì)計算模式為不飽和輸沙，水流泥沙方程采用非耦合解。二、基本原理1、基本方程水流連續(xù)方程：①水流運動方程②或③泥沙連續(xù)方程④河床變形方程⑤推移質(zhì)平衡輸沙方程G=G*⑥水流挾沙力公式采用張瑞瑾公式，推移質(zhì)輸沙率公式采用Mayer-_Peter公式，MAYER-PETER公式中的能坡J按均勻流曼寧公式近似計算（每個斷面不同）。2、方程離散方程①在恒定流情況下有，離散為:Q=const方程③變形為~27~一維泥沙

3、淤積計算或上式離散為方程（4）去掉時間項得到該方程的解析解為：由方程（4-5）可得對2號斷面以下，上式可以離散為：對于進口斷面，推移質(zhì)不考慮，懸移質(zhì)采用單點離散方程（5）可離散為：1、公式補充K取0.124，m取1.05，干密度取1.3恢復飽和系數(shù)均勻沙粒徑為d=0.041mm（懸移質(zhì)），d=2mm（推移質(zhì)）~27~一維泥沙淤積計算一、計算步驟1、輸入河床地形糙率等數(shù)據(jù)求得斷面面積與水位的關(guān)系（AZ），進而求得斷面平均流速，水力學半徑2、讀入一個時段的水沙數(shù)據(jù)?。ㄌ貏e注意，不要一次性將數(shù)據(jù)全部讀入）讀入第一時段（Q,S）值3、計算水面線，同時得到各斷面的水力要素求得各個斷面的河

4、寬、斷面面積、水深、平均流速等值計算前要注意在壩前輸入水位，各斷面均應對流量賦值4、計算懸移質(zhì)水流挾沙力K取0.124，m取1.05。5、計算推移質(zhì)輸沙率（采用mayer-peter公式）6、計算各斷面含沙量公式7、計算各斷面沖淤厚度進口斷面8、修改水各斷面水下河床高程9、重新進入（2）進行下一循環(huán)10、計算10年河床變形，計算時段為一天，單位為秒（s）11、淤積總量年輸出一次，其余每兩年輸出一次計算結(jié)果~27~一維泥沙淤積計算一、計算框圖開始讀入地形資料和糙率輸出初始庫容、深泓等i=i+1讀入一個QYQ=0計算水流子程序計算S*和Gbj=j+1計算S(j)和dy(j)YDy(

5、i)=0,重新計算S(j)判斷庫尾沖刷與否YJ

6、990438565.7818001991597289.5818701992198229.7312901993645696.841900最大值645696.841900最小值198229.731290多年平均值428764.3116402、各年淤積總量表2歷年淤積總量的變化年懸移質(zhì)輸沙量(萬噸)年均流量(萬噸)總淤積量(億立方米)000011821.490.1425291.2050.387316993.540.879420027.341.085521668.331.204623853.981.368730155.051.701834879.591.987936754.182.11

7、71039289.662.243~27~一維泥沙淤積計算圖1歷年淤積總量的變化3、各年水位庫容關(guān)系表3各年水位庫容關(guān)系水位（m）0年2年4年6年8年10年2732.5742.2071.5721.3130.7650.5692712.3852.0181.3841.1320.6160.4382692.2021.8351.2020.980.4930.3332672.0241.6611.0440.8590.3980.262651.8521.510.9280.7730.3460.232631.6881.