复式河道一维数值模拟

我国平原地区大部分河流是由主槽和边滩组成，洪水期间由主槽和滩地共同行洪的复式河道。近年来，这一类河道由于自然及人为因素的影响，淤积严重，行洪能力差，常常发生洪灾，危害人民的生命财产安全，急需采用各种工程措施进行治理。同时，随着人口的显著增加，城市自然景观等多方面因素，对滩地土地的利用力度大大加大，需要提高防洪标准，实施堤防的改线重建等工程。上述工程均涉及到复式断面河道的过流能力计算以及洪水位确定问题。虽然国内外对此问题已有不少研究成果，但是仍存在实用性及适用性等缺陷，因此，继续加强对该问题的研究，对我国的防洪管理和河道治理具有重要的现实意义。 本文首先对以往研究工作进行了回顾和总结。根据是否考虑主槽和滩地之间的表观切应力对于目前存在的复式水流一维计算方法进行分类比较：考虑表观切应力的方法虽精度较高但对工程实际不适用，不考虑表观切应力的方法简单适用但精度较低。本文选择不考虑表观切应力，根据边滩流速与主槽流速比值不同分别采用近似面积法和均一流速法。采用Pressimann隐式格式对圣维南方程组离散，根据得到的代数方程组建立水动力场预测模型；针对水动力预测中糙率系数的关键作用，提出利用奇异矩阵分解法建立河道糙率率定模型，并通过东江算例验证模型。本文的研究成果对分析复式河道过流能力以及洪水预报等，有一定的理论意义和实用价值。