【正文】 ? Abk / ? t is the bed deformation rate of size class k. The bed material is divided into several layers. The variation of bed material gradation pbk at the mixing layer (surface layer) is determined by the following equation (Wu and Li, 1992) (4)where Am is the crosssectional area of the mixing layer。 FAX (662) 9157796。 在畢業(yè)論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了很多問(wèn)題。黃河下游地上河發(fā)展趨勢(shì)研究。目前先維持生產(chǎn)堤現(xiàn)狀,加強(qiáng)檢查監(jiān)督,防止新修和加固,但對(duì)河勢(shì)影響較大、在控導(dǎo)工程之內(nèi)或在老生產(chǎn)堤外新修的生產(chǎn)堤近期必須全部破除。同時(shí)生產(chǎn)堤的修筑必須有序進(jìn)行,不能脫離開(kāi)河道主管部門(mén)的監(jiān)管,絕不可亂修、亂建生產(chǎn)堤,要為中常洪水留有出路,不影響主槽的行洪安全和主槽形態(tài)塑造。（2）針對(duì)不同邊界特征洪水演進(jìn)對(duì)灘區(qū)影響進(jìn)行模擬。原生產(chǎn)堤對(duì)河槽洪水傳播演進(jìn)的影響不復(fù)存在，洪水漫灘條件有所改變。 。其地理分布如圖317所示：圖317 水文站分布圖 在建立好的數(shù)學(xué)模型菜單欄里單擊菜單 “Run”→“Start simulation”，并在彈出的對(duì)話框里點(diǎn)擊 “確定”。圖316 結(jié)果輸出文件“output 2”設(shè)置 運(yùn)行（run） 單擊菜單“Run”→“Start simulation”，并在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊“確定”。采用同樣的方法導(dǎo)入“JiaHeTan”斷面的數(shù)據(jù)，不同的是在“Type”項(xiàng)選擇“Specified discharge”，如圖 314所示。此外，水動(dòng)力模型參數(shù)設(shè)定（Hydraulic Module）除Bed Resistance(河床糙率)和Initial surface level(初始表面高度)需要導(dǎo)入文件外，其他均按默認(rèn)值進(jìn)行設(shè)定。如圖32所示：圖32夾河灘～高村河段網(wǎng)格剖分圖 剖分好網(wǎng)格后，導(dǎo)入散點(diǎn)數(shù)據(jù)，如圖33所示：圖33散點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入散點(diǎn)數(shù)據(jù)后，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行插值。此次地形處理包括夾河灘～高村河段的主槽和灘地的地形處理。式中系數(shù)、和取決于在對(duì)流項(xiàng)中引入的特定離散格式。也就是如何從相鄰節(jié)點(diǎn)的函數(shù)值來(lái)確定控制容積界面上的被求函數(shù)值的插值方式； （3）對(duì)方程各項(xiàng)按選定的型線做出積分并整理成節(jié)點(diǎn)上未知值的代數(shù)方程。這是有限體積法吸引人的優(yōu)點(diǎn)。 從積分區(qū)域的選取方法看來(lái)，有限體積法屬于加權(quán)剩余法中的子區(qū)域法；從未知解的近似方法看來(lái)，有限體積法屬于采用局部近似的離散方法。本次采用的平面二維數(shù)學(xué)模型綜合考慮洪水演進(jìn)、河床變形等河流演變過(guò)程，可以全面模擬計(jì)算域內(nèi)水流及河床變形過(guò)程。 （7）可廣泛地應(yīng)用于二維水力學(xué)現(xiàn)象的研究，潮汐、水流、風(fēng)暴潮、傳熱、鹽流、水質(zhì)、波浪紊動(dòng)、湖震、防浪堤布置、船運(yùn)、泥沙侵蝕、輸移和沉積等，被推薦為河流、湖泊、河口和海岸水流的二維仿真模擬工具。它具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）用戶界面友好，屬于集成的Windows圖形界面。除長(zhǎng)清、平陰兩縣的灘區(qū)為連片的大灘區(qū)外，其余全部是小片灘地。有村莊1140個(gè)。一百多年來(lái)，由于主流擺動(dòng)，部分高灘坍塌。該河段為禹王故道，長(zhǎng)93km。河道典型斷面狀況如圖3所示。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)論的分析，從而進(jìn)一步驗(yàn)證黃河下游生產(chǎn)堤對(duì)灘區(qū)分滯洪的影響以及給出今后對(duì)生產(chǎn)堤的管理建議。堤溝河得不到及時(shí)淤平，一旦漫灘或遇暴雨，灘內(nèi)積水不易排出，不僅秋季作物不保甚至連冬麥也無(wú)法播種。人為因素較多地改變了自然狀態(tài)下的洪水演進(jìn)規(guī)律，對(duì)生產(chǎn)堤破口、決口時(shí)間、地點(diǎn)，漫灘水量及漫灘水如何演進(jìn)、衰減等都難以預(yù)測(cè)，很難準(zhǔn)確地進(jìn)行洪水預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)，從而帶來(lái)較大的測(cè)報(bào)誤差，進(jìn)而影響到防汛調(diào)度和決策。而生產(chǎn)堤使行洪河槽縮窄，泥沙的淤積范圍縮小，僅限于生產(chǎn)堤之間，加速主河槽淤積抬高的速率，增大灘唇與大堤根之間的斷面橫比降，這與黃河下游“寬河固堤”方針是相違背的。但對(duì)于大漫灘洪水的影響則截然不同，控導(dǎo)工程和生產(chǎn)堤的存在對(duì)灘槽水流交換具有較大的影響。黃河水利委員會(huì)調(diào)查表明，上個(gè)世紀(jì)50年代，黃河下游河道中的泥沙77％淤在灘里，23％淤在主河槽中，而目前，80％的泥沙淤在主河槽中。2）在特定的來(lái)水來(lái)沙條件下對(duì)沖刷河道、輸送泥沙的積極作用 對(duì)含沙量較低的中小洪水，若沒(méi)有生產(chǎn)堤，可能造成漫灘。1993年后，由于黃河來(lái)水減少，灘區(qū)內(nèi)群眾防汛意識(shí)淡化，受短期經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，沿黃生產(chǎn)堤又重新修筑起來(lái)。 生產(chǎn)堤的由來(lái)及現(xiàn)狀 黃河下游灘區(qū)涉及河南、山東兩省15個(gè)市、43個(gè)縣(區(qū))，居住著180萬(wàn)人口，有250000hm2( 375萬(wàn)畝)耕地[1]。 Mike21 model70第一章 緒論 問(wèn)題的提出 沿黃群眾早期為了保護(hù)農(nóng)田和灘區(qū)，逼近黃河自修自守了土堤，一般頂寬為2～3m,高度為2～4m，它們一般為單個(gè)村或鎮(zhèn)所建，一般為獨(dú)立的、封閉的村堤、村堰，沒(méi)有連成長(zhǎng)堤。模擬計(jì)算出現(xiàn)有生產(chǎn)堤和廢除生產(chǎn)堤兩種不同工況下“”洪水的演進(jìn)過(guò)程、河道流速、河道洪水水位。黃河下游生產(chǎn)堤對(duì)灘區(qū)分滯洪的影響畢業(yè)論文目錄摘 要 IABSTRACT： II第一章 緒論 1 問(wèn)題的提出 1 生產(chǎn)堤的介紹 1 生產(chǎn)堤的作用 1 生產(chǎn)堤的由來(lái)及現(xiàn)狀 1 生產(chǎn)堤的積極作用及危害 2 生產(chǎn)堤的積極作用 2 生產(chǎn)堤的危害 3 研究的意義 5 研究思路 6第二章 河段的基本情況 7第三章 模型的建立與率定 9 MIKE 21軟件的介紹 9 模型結(jié)構(gòu) 10 平面二維數(shù)學(xué)模型的建立 10 控制方程 10 模型結(jié)構(gòu) 14 MIKE21模型的建立 15 地形文件的生成 15 區(qū)域邊界的生成及調(diào)整 15 模擬區(qū)域的三角劃分 16 初始糙率的設(shè)定 19 夾河灘～高村河段平面二維數(shù)學(xué)模型的建立 20 模型率定 26第四章 計(jì)算方案及結(jié)果分析 31 計(jì)算工況 31 模擬結(jié)果分析思路 31 成果分析 32 來(lái)洪時(shí)主槽水面高程分析 32 灘區(qū)淹沒(méi)面積分析 32 認(rèn)識(shí) 33第五章 結(jié) 語(yǔ) 34參考文獻(xiàn) 35致 謝 36附 錄 37黃河下游生產(chǎn)堤對(duì)灘區(qū)分滯洪的影響摘 要黃河下游灘區(qū)河道主槽兩側(cè)修建生產(chǎn)堤縮窄了洪水過(guò)流斷面,對(duì)防洪造成了一定影響。4）比較分析兩種工況下，禪房、東壩頭、石頭莊、青莊和榆林五個(gè)測(cè)站的水面高程及洪峰流量下的淹沒(méi)面積。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和需要，他們?cè)邳S河兩岸大量修建了生產(chǎn)堤。20世紀(jì)80～90年代，黃河下游洪水漫灘流量一般在5000m3/s左右，而90年代以后，漫灘流量逐年變小。 生產(chǎn)堤的積極作用及危害 生產(chǎn)堤的積極作用1）保護(hù)了灘區(qū)群眾生產(chǎn)和生活 黃河下游灘區(qū)是群眾賴以生產(chǎn)和生活的重要場(chǎng)所，也是群眾最直接最根本的利益所在。減小河道流量，相應(yīng)降低了水流挾沙能力，不利于沖刷河道與輸沙入海。 在“二級(jí)懸河”形態(tài)下，河槽外高于灘面4米～6米，內(nèi)呈“淺碟狀”，即使發(fā)生中小洪水，主槽也難以容納，必然造成重大河勢(shì)變化，易出現(xiàn)橫河、斜河，增大了“沖決”和“潰決”的危險(xiǎn)。灘區(qū)淤積量的明顯減少，加劇了灘地橫比降的發(fā)展。3)生產(chǎn)堤的修建加大了黃河防洪的難度 近年來(lái)由于黃河多次加高加固黃河堤防，興建河道整治工程，特別是1998年長(zhǎng)江大水之后，國(guó)家加大了黃河治理力度，按照2000年設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，加高、加固兩岸堤防，加修、改建了許多河道整治工程，近期又進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化堤防建設(shè)，將黃河堤防建成“防洪保障線、搶險(xiǎn)交通線、生態(tài)景觀線”，防洪工程的抗洪能力大大增強(qiáng)。如“”洪水在花園口～利津河段傳播時(shí)間長(zhǎng)達(dá)369 h，約為多年均值的2倍，為有水文記錄以來(lái)最長(zhǎng)。不利于灘區(qū)種植和土壤改良。 研究思路 應(yīng)用平面二維數(shù)學(xué)模型，按現(xiàn)狀生產(chǎn)堤、廢除生產(chǎn)堤兩種條件進(jìn)行了典型洪水 “”的模擬，模擬計(jì)算給出了夾河灘～高村河段不同邊界洪水演進(jìn)、漫灘的過(guò)程及灘區(qū)淹沒(méi)程度。 圖 3： 黃河下游典型大斷面形態(tài)示意 黃河在孟津縣白鶴由山區(qū)進(jìn)入平原，河道上寬下窄，比降上陡下緩，花園口至高村河段，河寬水散，沖淤幅度大，主流擺動(dòng)頻繁，為典型的游蕩性河段。由于大河初出峽谷，驟入平原，比降較陡，流速較大?，F(xiàn)有灘地面積844km2，其中高灘452km2，低灘392km2。長(zhǎng)垣縣、東明縣的灘區(qū)約占該河段灘區(qū)總面積的42%。有544個(gè)村莊。 （2）具有強(qiáng)大的前、后處理功能。 水動(dòng)力(HD)模塊是MIKE21軟件包中的基本模塊，它為泥沙傳輸和環(huán)境水文學(xué)提供了水動(dòng)力學(xué)的計(jì)算基礎(chǔ)。2)控制方程MIKE 21水動(dòng)力學(xué)模型的主要控制方程為雷諾方程的垂向平均如下：質(zhì)量守恒方程： （321）X方向動(dòng)量方程： （322）Y方向動(dòng)量方程： （323）方程中為時(shí)間；、為右手Cartesian坐標(biāo)系；為水面相對(duì)于未擾動(dòng)水面的高度即通常所說(shuō)的水位；為靜止水深；為重力加速度。簡(jiǎn)言之，子區(qū)域法屬于有限體積發(fā)的基本方法。有限體積法即使在粗網(wǎng)格情況下，也顯示出準(zhǔn)確的積分守恒。圖4圖4中使用的是三角形控制體積，三角形的質(zhì)心是計(jì)算節(jié)點(diǎn)，如圖中的紅點(diǎn)所示。使用一階迎風(fēng)格式有： （3211） 模型結(jié)構(gòu)1）計(jì)算方法 由于網(wǎng)格類型為非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，采用中心有限體積法對(duì)原方程進(jìn)行離散，把整體的計(jì)算區(qū)域細(xì)分為非重疊的單元。 創(chuàng)建計(jì)算網(wǎng)格需要河段的地形數(shù)據(jù)資料。如圖34所示：圖34插值最后導(dǎo)出夾河灘～，：圖35夾河灘～高村河段三維地形 初始糙率的設(shè)定 將夾河灘～高村河段地形圖的dfsu文件在Data Viewer中打開(kāi)，先將河段所有區(qū)域進(jìn)行框選得到節(jié)點(diǎn)信息，將糙率值統(tǒng)一設(shè)為70；然后將河道主槽進(jìn)行框選得到節(jié)點(diǎn)信息，將糙率值統(tǒng)一設(shè)為40。下面簡(jiǎn)要介紹進(jìn)行Initial surface level(初始表面高度)和Resistance(糙率)設(shè)置的操作過(guò)程。圖 314 夾河灘邊界條件設(shè)置 展開(kāi)“Outputs”子參數(shù)項(xiàng)，點(diǎn)擊“New output”項(xiàng)兩次， 點(diǎn)擊“go to”對(duì)輸出項(xiàng)進(jìn)行設(shè)定。這樣，建模完成。 輸出面文件如圖318所示：圖318 河段洪水位分布圖 用MIKE 21 軟件中的Data Extraction 模塊從輸出的面文件中提取五個(gè)水文測(cè)站的水位數(shù)據(jù)，并找到各個(gè)測(cè)站的水位最大值。 計(jì)算工況及邊界條件說(shuō)明洪水類型邊界條件生產(chǎn)堤處理灘區(qū)處理滯洪灘區(qū)口門(mén)位置自然工況廢除自然漫灘＼現(xiàn)狀工況現(xiàn)狀自然漫灘＼ 模擬結(jié)果分析思路 利用黃河下游生產(chǎn)堤對(duì)灘區(qū)進(jìn)行分滯洪，其防洪效果應(yīng)該體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是對(duì)河段下游重要地區(qū)的保護(hù)作用。模擬計(jì)算的洪水水位及漫灘條件與河道現(xiàn)狀生產(chǎn)堤情況相比，有所不同。根據(jù)對(duì)“”洪水模型的率定，表明計(jì)算河段內(nèi)各水位觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)洪水位與對(duì)應(yīng)的模擬計(jì)算洪水位誤差均在允許范圍內(nèi)，該模型在河道地形與邊界處理以及糙率選擇上是合理的，利用MIKE21軟件模擬黃河下游洪水演進(jìn)過(guò)程所得到的計(jì)算結(jié)果是可信的。 本文從防洪安全及灘區(qū)發(fā)展等方面對(duì)生產(chǎn)堤存在的問(wèn)題及其影響進(jìn)行了分析論證,得出如下結(jié)論。參考文獻(xiàn)：[1]黃委會(huì)黃河志總編輯室。人民黃河，1996（11）[5]翟家瑞，郝守英，申冠卿。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師陳建老師給我的悉心幫助和對(duì)我耐心細(xì)致的指導(dǎo)，做論文期間由于要用到建模軟件，它對(duì)于我們是個(gè)新奇的東西，以前對(duì)于它我們都沒(méi)有應(yīng)用過(guò)，但是陳老師仍然細(xì)心的糾正我在使用過(guò)程當(dāng)中遇到的各種問(wèn)題錯(cuò)誤。 Email: wuwm AbstractThe CCHE1D model was designed to simulate longterm flow and sediment transport in channel networks to support the DEC project. It uses either the dynamic wave or the diffusive wave model to pute unsteady flows in channel networks with pound cross sections, taking into account the effects of instream hydraulic structures, such as culverts, weirs, drop structures, and bridge crossings. It simulates nonuniform sediment transport using a nonequilibrium approach, and calculates bank toe erosion and mass failure due to channel incision. The CCHE1D model decouples the flow and sediment transport calculations but couples the calculations of nonuniform sediment transport, bed chan