【正文】 專(zhuān)業(yè)知識(shí)的所有老師，謝謝他們嘔心瀝血的教導(dǎo)。 Email: Abstract The CCHE1D model was designed to simulate longterm flow and sediment transport in channel works to support the DEC project. It uses either the dynamic wave or the diffusive wave model to pute unsteady flows in channel works 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 changes and bed material sorting in order to enhance the numerical stability of the model. In this paper, the sensitivity of CCHE1D to parameters such as the nonequilibrium adaptation length of sediment transport and the mixing layer thickness is evaluated in cases of channel aggradation and degradation in laboratory flumes as well as in a natural channel work. In the case of channel degradation, the simulated scour process is not sensitive to variation in values of the nonequilibrium adaptation length, but the determination of the mixing layer thickness is important to the 華北水利水電大學(xué) 畢業(yè) 論文 38 putations of the equilibrium scour depth and of the bedmaterial size distribution at the armoring layer. The simulated bed profiles in the case of channel aggradation and the calculated sediment yield in the case of natural channel work are insensitive to the prescription of both the nonequilibrium adaptation length and the mixing layer thickness. The CCHE1D model can provide reliable results even when these two parameters are given a wide range of values. Introduction The CCH。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。人民黃河， 1996（ 11） [5]翟家瑞，郝守英，申冠卿。 華北水利水電大學(xué) 畢業(yè) 論文 35 參考文獻(xiàn) ： [1]黃委會(huì)黃河志總編輯室。 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。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。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。 表 計(jì)算工況及邊界條件說(shuō)明 洪水 類(lèi)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。 輸出面文件如圖 318所示： 華北水利水電大學(xué) 畢業(yè) 論文 28 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。這樣，建模完成。 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。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。如圖 34所示： 圖 34插值 華北水利水電大學(xué) 畢業(yè) 論文 19 最后導(dǎo)出夾河灘 ～ 高村河段的地形文件分別保存為 .mesh 文件和 .dfsu 文件，用Animator 分別將 .mesh 文件打開(kāi)如圖 35 所示： 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。 創(chuàng)建計(jì)算網(wǎng)格需要河段的地形數(shù)據(jù)資料。使用一階迎風(fēng)格式有： ? ?? ?? ?? ?? ? ? ?tVaaVSbVSaFFFFaaaaaFDaFDaFDaFDaPPPPCPPsnweNSEWPnnNssSeeEwwW???????????????????????????00000,0m a x,0m a x,0m a x,0m a x?? （ 3211） 模型結(jié)構(gòu) 1） 計(jì)算方法 由于網(wǎng)格類(lèi)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。 華北水利水電大學(xué) 畢業(yè) 論文 13 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。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。簡(jiǎn)言之，子區(qū)域法屬于有限體積發(fā)的基本方法。 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 ： S = yq + xp + t ??????? （ 321） X 方向動(dòng)量方程 ： ? ? ? ? ? ? ixaxxyxxPSpxhf V VqhyhxhCqpgpxghhpqyhPxt???????????????????????????????????????????????????122222 （ 322） Y 方向動(dòng)量方程 ： ? ? ? ? ? ? iyayxyyyqSpyhf V VqhxhyhCqpgqyghhpqxhqyt???????????????????????????????????????????????????122222 （ 323） 方程中 t 為時(shí)間 ??S ； x 、 y 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； h 為靜止水深； g 為重力加速度 ? ?2/sm 。 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） 具有強(qiáng)大的前、后處理功能。灘地面積 ，其中耕地 萬(wàn) hm2，有 544 個(gè)村莊， 萬(wàn)人。長(zhǎng)垣縣、東明縣的灘區(qū)約占該河段灘區(qū)總面積的 42%?，F(xiàn)有灘地面積 844km2，其中高灘 452km2，低灘 392km2。由于大河初出峽谷，驟入平原，比降較陡，流速較大。 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。 華北水利水電大學(xué) 畢業(yè) 論文 6 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。不利于灘區(qū)種植和土壤改良。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)。 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 2021 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)。灘區(qū)淤積量的明顯減少，加劇了灘地橫比降的發(fā)展。 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)。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。 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(lài)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。 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。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。 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。華北水利水電大學(xué) 畢業(yè) 論文 I 目錄 摘 要 .................................................................... III ABSTRACT： ................................................................. IV 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