188宝金博页面版

第 !" 卷第 # 期&’()!" *’)#! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !水 利 水 电 科 技 进 展!$$" 年 % 月+>7) !$$"+,-./012 3/ 4031/01 ./, 5106/’(’7!8 ’9 :.;1< =12’><012基金项目 ： 国家自 然科学基金 （?$#"@$$#）；国家自然科学创新研究群体科学基金 （?$!!A@$B）作者简介： 假冬冬 （A@%!—），广西桂林人，博士研究生，从事河流动力学研究。 CDE.3(： F,,$?GE.3(2) ;23/76>.) 1,>) 0/弯曲河道横向摆动过程数值模拟研究进展假冬冬，邵学军，周刚（清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京A$$$%#）摘要： 对弯曲河道横向摆动的模拟方法， 包括经验解析模型、 二维数值模拟以及三维数值模拟的最新研究进展进行了 综述， 并分析了 其各自 的优缺点及局限性， 提出 了 一些尚待进一步研究的问题。关键词： 弯曲型河道； 横向摆动； 数值模拟； 河湾； 冲积河流中图分类号： 5&A#"文献标识码： +文章编号：A$$H!"H#" （!$$"）$#!$$@$!$H!"#$%&’( )% %*+’,)&$- ()+*-$.)/% /0 -$.’,$- +)1,$.)/% /0 +’$%"’,)%1 &2$%%’-(33IJ+ K’/7D,’/7， 4L+M N>1DF>/， OLMPQ./7 （ !"#"$ %$& ’#()*#")*& )+,&-*)./0$1/$ #1- 21301$$*013， 4.01356# 7108$*.0"&， 9$0:013 A$$$%#， ;501#）!4(.,$&.： 561 (.;12; ,1-1(’RE1/; ’9 ;61 23E>(.;3’/ E1;6’,2， 3/0(>,3/7 ;61 21E3D1ER3<30.( ./.(8;30.( E’,1(， ;61 !DK 9(’S ./,21,3E1/; ;<./2R’<; E’,1( ./, ;61 BDK E’,1(， S1<1 <1-31S1,， ./, ;613< (3E3;.;3’/2 ./, 06.<.0;1<32;302 S1<1 .(2’ ./.(8T1,) 4’E1R<’U(1E2 /11,1, 9’< 9><;61< <121.<06 S1<1 R>; 9’<S.<,)5’6 7/,"(： E1./,1<3/7 06.//1(； (.;1<.( E37<.;3’/； />E1<30.( 23E>(.;3’/； <3-1< U1/,； .((>-3.( <3-1<弯曲型河道是冲积河流当中最为常见的一种河型，在世界上分布很广［A］，如我国的南运河、渭河、辽河、汉江以及素有 “九曲回肠”之称的长江下荆江河段等，都是典型的弯曲型河道。 弯曲型河道在自 然的演变发展过程中 “凹岸冲刷、凸岸淤积”，随着河湾的横向摆动，凹岸不断发生崩塌，河漫滩上大量的农田土地将会丢失， 许多建筑物的基础将会受到水流的直接冲击而导致险工的出现，甚至汛期堤防决口。对弯曲型河道水流及泥沙的运动规律进行分析研究，认识弯曲河道的形成和摆动规律，一直是河流演变规律研究当中的一个热点。 在冲积河流演变规律的研究中，数值模拟已成为一种重要手段。 弯曲型河道横向摆动的数值模拟方法主要包括经验解析模型、二维数值模拟以及三维数值模拟。 近年来这几种方法都取得了 一定的进展。 本文拟对此进行综述，并提出一些有待进一步研究的问题。8经验解析模型经验解析模型常基于实测资料和一定的理论分析基础而建立。 将水流、 泥沙以及河岸物质组成等影响因素参数化，建立各种参数之间的经验关系式，从而确定弯曲型河道 （弯道） 随时间的变化情况， 达到预测弯道横向摆动的目的。 其代表性成果有：M,7..<, 模型［!!B］将弯道横向摆动速度定义为河道中轴线法向的淤进或者是后退速度，假设河岸的冲刷速率与河岸附近的水深成正比， 从质量守恒 （水、沙）、动量守恒以及床面上泥沙颗粒的稳定标准出发，通过线性化处理，得到了弯道演变的模型。 该模型不仅能模拟出弯道的摆动速度和方向，而且还能计算出弯道水流的速度和水深分布。 然而由于模型是基于线性化假设建立的，因此对于曲率较大的河湾是不适用的，另外模型仅适用于恒定流、均匀沙的情况。=306.<,2’/ 模型［#］以一维水动力模型 （如 LCVD=+4，WJXCDAA 等）的计算结果为基。庑┘扑憬峁涞腊及洞Φ乃μ跫 （如流速、剪切应力等），通过这些水动力条件来计算凹岸的后退速度，从而实现对弯道横向摆动过程的模拟。 在模型中，一维水动力模型的计算结果转化到弯道凹岸处的水动力条件时，假设了一个转化系数 （即一维计算的断面平均结果与凹岸处值之比），而此系数只与弯道处的曲率半径 < 和河宽 9 有关， 并没有考虑床面几何形态的影响，而事实上，弯道处水动力条件的分布情况与床面的几何形态是密切相关的。V61/ 等模型［?］认为， 弯道岸滩的后退速度由泥沙沿流向输运的变化梯度及二次流的强度所决定。以此为基础建立了一个模拟正弦派生弯道演变过程?$@?水利水电科技进展， !$$"， !" （ #）4$=： $!?!%B"%HBB?2>?#0=： :@G 556 A $-6 A /15""B： CCDD( A 556 A $-6 A /1