水沙耦合模型在小流域水土流失研究中的应用

1

作者 张野 《东北水利水电》 2025年第3期38-40,55,72,共5页

本文以辽宁南部小流域为例,深入探究了小流域的水土流失量变化规律,通过构建水沙耦合模型来预测小流域的土壤侵蚀情况,并运用详实的实测数据对所构建的模型进行了全面且严谨的验证。结果表明,与单一产沙模型相比,水沙耦合模型能够综合... 本文以辽宁南部小流域为例,深入探究了小流域的水土流失量变化规律,通过构建水沙耦合模型来预测小流域的土壤侵蚀情况,并运用详实的实测数据对所构建的模型进行了全面且严谨的验证。结果表明,与单一产沙模型相比,水沙耦合模型能够综合考量降雨侵蚀与坡面产沙的因素,显著提升了水土流失的预测精度。该研究成果为小流域治理设计提供了重要参考依据。 展开更多

关键词 水土流失 水沙耦合模型 小流域 辽宁南部

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降雨-波浪-水位对库岸崩滑泥沙空间分布影响 被引量：1

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作者 李依杭 侯祥东 +4 位作者 李玉成 赵香玲 李玥璿 田晋 徐向舟 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期542-550,共9页

库岸崩滑对库区含沙量有显著影响,掌握崩滑泥沙与水文因素的关系有助于分析库区泥沙的淤积过程和输移规律.通过降雨-波浪-水位多因素耦合模型试验分析了崩滑泥沙在不同水文因素作用下的空间分布规律.结果表明,降雨能减弱含沙量的变化幅... 库岸崩滑对库区含沙量有显著影响,掌握崩滑泥沙与水文因素的关系有助于分析库区泥沙的淤积过程和输移规律.通过降雨-波浪-水位多因素耦合模型试验分析了崩滑泥沙在不同水文因素作用下的空间分布规律.结果表明,降雨能减弱含沙量的变化幅度,促使悬移质泥沙颗粒细化.降雨后含沙量平均变异系数降幅为22%,极细砂粒含量降幅为53%.波浪可加大离岸方向库区含沙量,同时降低此方向含沙量变异系数.波浪作用下离岸方向的平均含沙量增幅为78%,含沙量平均变异系数降幅为67%.水位升高促使离岸方向和水深方向的含沙量降低,悬移质泥沙颗粒粗化.离岸方向和水深方向的平均含沙量在水位升高时降幅分别为14%和20%,极细砂粒含量增幅为15%. 展开更多

关键词 水位波动 含沙量 变异系数 模型试验 多因素耦合 库岸崩滑

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基于颗粒重组理论的水合物沉积物温-压耦合热力学模型

3

作者 周瑞 白冰 杨光昌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1226-1235,共10页

水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力... 水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力学模型。利用数值模拟结果同室内试验结果的对比分析,从宏观力学性质变化和微观作用机理两个角度探讨了围压、水合物饱和度和温-压耦合系数对沉积物力学特性的影响。最后,对模型中的刚度系数和体应变衰减参数进行敏感性分析。结果表明:引入温-压耦合系数的水合物沉积物模型能够很好的描述沉积物赋存的温度和水压同其力学特性变化关系。环境温度降低和水压增大增强了微观层面水合物的胶结强度和刚度,宏观表现为峰值强度、应变软化和剪胀性提高。刚度系数γ通过增大沉积物初始刚度使得沉积物表现出更强的峰值强度。体应变衰减参数λ_(v)通过提高胶结应力衰减速率增强沉积物的应变软化特性。 展开更多

关键词 温-压耦合系数 颗粒重组理论 热力学模型 水合物沉积物 剪胀方程

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开敞式粉砂淤泥质航道维护技术

4

作者 刘姝娜 韦真广 杜冰茹 《水运工程》 2024年第9期145-152,172,共9页

开敞式粉砂淤泥质航道常年淤积,如何在维护方案优化中考虑淤积特性的影响,兼顾通航安全性与疏浚工程经济性,是业界关注的热点问题。采用实测资料分析与数值模拟相结合,针对某开敞式粉砂淤泥质航道建立考虑波流耦合的泥沙数学模型,对比... 开敞式粉砂淤泥质航道常年淤积,如何在维护方案优化中考虑淤积特性的影响,兼顾通航安全性与疏浚工程经济性,是业界关注的热点问题。采用实测资料分析与数值模拟相结合,针对某开敞式粉砂淤泥质航道建立考虑波流耦合的泥沙数学模型,对比多种维护疏浚方案年回淤量,评估不同疏浚指标对航道回淤量的敏感性。结果表明,开敞式粉砂淤泥质航道疏浚宽度的增加可有效减小年回淤量。研究成果可为开敞式粉砂淤泥质航道的维护方案优化提供参考。 展开更多

关键词 开敞式航道 维护性疏浚 粉砂淤泥质 波流耦合泥沙模型

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钱塘江河口段含沙量变化特征模拟分析

5

作者 朱沈鸣 史英标 程文龙 《水电能源科学》 北大核心 2024年第1期69-73,共5页

钱塘江为强涌潮、高含沙、强冲淤的冲积性河口,认识潮流作用下含沙量变异特征对河口防灾减灾、资源利用保护和治理具有重要意义。结合水沙实测资料分析和二维数值模拟的方法,研究了钱塘江河口段含沙量时变特性和空间分布规律,探讨了其... 钱塘江为强涌潮、高含沙、强冲淤的冲积性河口,认识潮流作用下含沙量变异特征对河口防灾减灾、资源利用保护和治理具有重要意义。结合水沙实测资料分析和二维数值模拟的方法,研究了钱塘江河口段含沙量时变特性和空间分布规律,探讨了其纵向分布对潮流动力、尖山河段河势的响应。结果表明,在潮周期内含沙量呈强烈的时变特征,半月潮周期内含沙量与潮差呈明显的正相关;含沙量纵向分布表现为“仓前至曹娥江口含沙量高、两头低”的最大浑浊带分布特征,横向分布的随潮变化与断面形态密切相关。研究结果对丰富河口输沙规律和治理与管理具有参考价值。 展开更多

关键词 钱塘江河口段 含沙量 时空分布 水沙耦合模型 数值模拟

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黄河中游分布式水沙耦合模型研究 被引量：3

6

作者 金鑫 郝振纯 +2 位作者 张金良 王加虎 李丽 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2006年第12期11-15,共5页

针对黄河中游多沙粗沙区的产流产沙特点,在建立逐网格汇流的水文模型的基础上,构建了逐网格汇沙的土壤侵蚀模型,通过水文模型和土壤侵蚀模型有机耦合,实现了泥沙的产生和汇集的分布式计算。由于模型采用逐网格汇流汇沙的方式进行模拟,... 针对黄河中游多沙粗沙区的产流产沙特点,在建立逐网格汇流的水文模型的基础上,构建了逐网格汇沙的土壤侵蚀模型,通过水文模型和土壤侵蚀模型有机耦合,实现了泥沙的产生和汇集的分布式计算。由于模型采用逐网格汇流汇沙的方式进行模拟,使得考虑上方来水来沙对产输沙的影响成为可能。根据研究区的特点,模型在土壤侵蚀过程的模拟中,对重力侵蚀的模拟进行了尝试。经黄河中游小理河流域实测资料验证,模型具有一定的计算精度。 展开更多

关键词 分布式水沙耦合模型 土壤侵蚀 重力侵蚀 沟道侵蚀 汇沙 泥沙 黄河

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考虑含水合物沉积物损伤的多场耦合模型研究 被引量：11

7

作者 张小玲 夏飞 +1 位作者 杜修力 许成顺 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4229-4239,4305,共12页

天然气水合物是一种新型的清洁能源,具有广阔的应用前景。但在水合物开采过程中温压条件的改变会引起水合物的分解,导致含水合物沉积物胶结强度的丧失;同时,沉积物在加载过程中由于其内部微裂纹、缺陷逐渐扩展以及土颗粒间的水合物逐渐... 天然气水合物是一种新型的清洁能源,具有广阔的应用前景。但在水合物开采过程中温压条件的改变会引起水合物的分解,导致含水合物沉积物胶结强度的丧失;同时,沉积物在加载过程中由于其内部微裂纹、缺陷逐渐扩展以及土颗粒间的水合物逐渐破碎也会引发含水合物沉积物的损伤,而以往对于水合物分解过程中多场耦合模型的研究忽略了沉积物结构损伤演化过程及其对耦合过程的影响。因此,基于连续损伤理论,在损伤统计本构模型中引入三参数的Weibull分布和残余强度修正系数,建立起考虑损伤阈值和残余强度影响的含水合物沉积物损伤统计本构模型;进而将本构模型嵌入到水合物分解过程的多场耦合模型中,建立了考虑含水合物沉积物损伤的温度-应力-渗流-化学(THMC)多场耦合数学模型;基于该模型讨论了含水合物沉积物结构损伤对水合物分解过程中沉积物储层的变形、压力、温度等因素的影响规律。通过计算分析发现:含水合物沉积物结构损伤对水合物分解的多场耦合过程具有显著影响,并且随着分解时间的增加,其影响逐渐增大。 展开更多

关键词 含水合物沉积物 损伤统计本构模型 多场耦合

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围垦工程地理位置对杭州湾水沙环境的影响 被引量：4

8

作者 李莉 叶涛焱 +2 位作者 张璐 姚炎明 夏乐章 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1870-1875,共6页

针对围垦工程地理位置对河口水沙环境特征的影响问题,本文基于杭州湾三维水沙耦合数值模型,分析杭州湾邻近海域不同地理位置的围垦工程,对局地和全湾的潮差、流速、悬沙浓度等水沙环境特征的影响。结果显示:杭州湾湾顶(澉浦)以上区域的... 针对围垦工程地理位置对河口水沙环境特征的影响问题,本文基于杭州湾三维水沙耦合数值模型,分析杭州湾邻近海域不同地理位置的围垦工程,对局地和全湾的潮差、流速、悬沙浓度等水沙环境特征的影响。结果显示:杭州湾湾顶(澉浦)以上区域的围垦对杭州湾水动力、悬沙浓度的影响最大,且影响程度自湾顶至湾口逐渐降低;M 2、M 4分潮振幅在湾顶的局地变幅分别高达15%、-37%,M 2、M 4分潮最大流速在湾顶的局地变幅分别高达-39%、44%,对应的悬沙浓度减幅高达40%。其他区域围垦工程实施后,全湾的潮差、流速及悬沙浓度变化较为均匀,且变幅较小。不同区域的围垦对杭州湾悬沙净通量的影响均较为明显,其中湾顶以上区域的围垦工程影响最为显著。各区域围垦工程对杭州湾水沙环境特征参数的影响具有叠加效应。 展开更多

关键词 水环境变化 围垦位置 悬沙通量 水沙耦合数值模型 杭州湾 悬沙浓度 净输沙

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浑水灌溉入渗特性研究进展与展望 被引量：10

9

作者 王锦辉 费良军 聂卫波 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2016年第2期265-270,共6页

在综合国内外相关研究文献的基础上,分析了浑水入渗机制和浑水入渗模型方面的研究进展。从研究成果中可以得出:利用静水做浑水灌溉入渗试验的较多,而利用动水做浑水灌溉入渗试验研究的比较少;不同含沙率对土壤入渗的影响研究方面研究成... 在综合国内外相关研究文献的基础上,分析了浑水入渗机制和浑水入渗模型方面的研究进展。从研究成果中可以得出:利用静水做浑水灌溉入渗试验的较多,而利用动水做浑水灌溉入渗试验研究的比较少;不同含沙率对土壤入渗的影响研究方面研究成果比较多,而对不同的泥沙粒度组成对土壤入渗的影响研究较少;一次浑水灌溉土壤入渗研究较多,而致密层形成后进行二次灌溉情况下的土壤入渗研究较少;在室内利用下渗环等试验设备进行土壤入渗试验的较多,而在大田实验土壤入渗试验方面的研究较少;在裸地做土壤入渗试验的较多,而在有种植作物的大田上进行土壤入渗试验的较少。为了更深入的进行浑水灌溉下的土壤入渗机制的研究,建议以后试验中考虑浑水灌溉中动水入渗试验方面的研究,并将不同泥沙粒度组成对土壤入渗的影响、大田作物的影响、多次浑水灌溉对土壤入渗的影响以及浑水灌溉条件下水肥耦合方面的试验研究和浑水膜孔灌溉方面的试验研究等作为研究的重点,逐步深入的研究浑水灌溉入渗特性,为实际应用提供理论依据。 展开更多

关键词 浑水入渗机制 浑水入渗模型 泥沙粒度组成 水肥耦合

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钱塘江沉沙池水沙数值模拟研究 被引量：6

10

作者 王永桂 张万顺 +2 位作者 郑晓燕 唐毅 吴静 《中国农村水利水电》 北大核心 2015年第6期6-11,共6页

沉沙池是引水工程中常见的工程辅助措施,对提高引水水质具有重要的意义。钱塘江为提高流域配水效率、改善排涝格局,规划实施引水工程,并拟修建沉沙池作为辅助工程。为分析沉沙池的工程效果,构建了一二维耦合的水沙模型,以一维模型模拟... 沉沙池是引水工程中常见的工程辅助措施,对提高引水水质具有重要的意义。钱塘江为提高流域配水效率、改善排涝格局,规划实施引水工程,并拟修建沉沙池作为辅助工程。为分析沉沙池的工程效果,构建了一二维耦合的水沙模型,以一维模型模拟钱塘江的水沙作为二维模型的输入条件,模拟分析了沉沙池的泥沙沉淀效果,在此基础上探讨了不同尺寸方案下沉沙池的沉沙效率。结果表明,一二维耦合数值模型能较好地模拟钱塘江的水沙变化状况,有助于系统地把握沉沙池的工程效果,优选更好的沉沙池设计方案。 展开更多

关键词 钱塘江 沉沙池 耦合模型 水沙模型 数值模拟

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黄河小浪底坝区蓄水过程泥沙数学模型的研究 被引量：1

11

作者 陈雄波 于清来 唐洪武 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2001年第5期54-59,共6页

考虑高含沙水流特殊的运动规律 ,选用适当的公式和参数 ,得到多沙河流平面二维水沙运动方程 ,用SIMPLER程式求解 .求解过程中为提高数学模型的精度 ,根据高含沙水流特性 ,采用了将沙场与流场进行耦合计算的方法 ;对沙场收敛条件提出应... 考虑高含沙水流特殊的运动规律 ,选用适当的公式和参数 ,得到多沙河流平面二维水沙运动方程 ,用SIMPLER程式求解 .求解过程中为提高数学模型的精度 ,根据高含沙水流特性 ,采用了将沙场与流场进行耦合计算的方法 ;对沙场收敛条件提出应满足含沙量场与挟沙力场均稳定的观点 ,并给出了具体的判断式 ;对恢复饱和系数的取值进行了有意义的讨论 .利用数学模型对黄河小浪底坝区物理模型的蓄水过程进行了模拟 ,通过计算结果与实测物模地形变化的对比 ,验证了建立的数学模型的正确性 . 展开更多

关键词 高含沙河流 泥沙淤积 耦合分析 数学模型 黄河小浪底坝区 蓄水

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黄河多沙粗沙区分布式土壤流失模型支持系统 被引量：1

12

作者 姚文艺 秦奋 +1 位作者 王玲玲 陈界仁 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2009年第4期1-5,共5页

利用3S技术,以黄河多沙粗沙区小流域分布式土壤流失数学模型为服务对象,建立模型支持系统。所建支持系统具有数据管理灵活高效、系统适用面广、易于扩充,以及可以实现各类数据实时生成的优点;达到了流域地形和水沙演进数据的自动提取;... 利用3S技术,以黄河多沙粗沙区小流域分布式土壤流失数学模型为服务对象,建立模型支持系统。所建支持系统具有数据管理灵活高效、系统适用面广、易于扩充,以及可以实现各类数据实时生成的优点;达到了流域地形和水沙演进数据的自动提取;提出了虚拟现实环境参照下分类模板定义的方法,提高了遥感影像的分类精度,有效地解决了辨别"同物异谱、异物同谱"现象的问题;实现了GIS功能与专业模型的紧密耦合,两者之间的信息可以进行双向交换和修改。 展开更多

关键词 分布式侵蚀产沙模型 模拟支持系统 紧密耦合 自动提取

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后台阶下游水流泥沙运动模拟研究 被引量：3

13

作者 孙建军 张庆河 《水道港口》 2017年第2期109-114,125,共7页

利用计算流体力学软件OpenFOAM和离散元软件LIGGGHTS建立的水流-泥沙运动耦合模型对后台阶下游三维水流流动及泥沙的起动和输运进行了数值模拟。结果表明,动态一方程紊流模型能较好模拟台阶下游时均流场、紊动强度以及雷诺应力的分布,... 利用计算流体力学软件OpenFOAM和离散元软件LIGGGHTS建立的水流-泥沙运动耦合模型对后台阶下游三维水流流动及泥沙的起动和输运进行了数值模拟。结果表明,动态一方程紊流模型能较好模拟台阶下游时均流场、紊动强度以及雷诺应力的分布,通过耦合模型计算得到的台阶下游泥沙起动概率以及床面输沙率分布与实验结果符合较好。计算结果揭示在台阶下游复杂水流条件下,紊流结构及涡旋运动对泥沙起动有重要作用,而时均流动对床面输沙起关键作用。 展开更多

关键词 LES-DEM耦合模型 后向台阶流 动态-方程紊流模型 泥沙运动

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网河区水沙耦合河流数学模型初步研究 被引量：1

14

作者 赖永辉 谈广鸣 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2010年第5期72-76,共5页

在对一维浑水水沙控制方程组进行系列推导,求解出其简化表达式的基础上,利用Preissmann四点偏心隐格式和三级联解法对方程组进行离散求解,建立了网河区一维水沙耦合河流数学模型。为检验模型的实用性及其计算精度,将模型的计算结果与普... 在对一维浑水水沙控制方程组进行系列推导,求解出其简化表达式的基础上,利用Preissmann四点偏心隐格式和三级联解法对方程组进行离散求解,建立了网河区一维水沙耦合河流数学模型。为检验模型的实用性及其计算精度,将模型的计算结果与普通河流水沙模型计算结果以及实测结果进行了对比分析,结果表明水沙耦合河流数学模型计算结果与实测结果吻合良好,而在部分断面的水位计算中,其计算结果比普通河流水沙数学模型更接近于实测值。 展开更多

关键词 水沙 耦合 数学模型

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用小波神经网络耦合模型预测流域年均产沙量 被引量：2

15

作者 丁文荣 周跃 周晓路 《人民长江》 北大核心 2010年第1期74-78,共5页

引入小波神经网络耦合模型对流域年均产沙量进行了定量研究。由于流域的地质、地貌、土壤在一定时间尺度内具有相对稳定的特性,选出年降雨量、年均气温、年径流量、大雨降雨量、暴雨降雨量、蒸发量、日照时数和汛期降雨量等8个要素作为... 引入小波神经网络耦合模型对流域年均产沙量进行了定量研究。由于流域的地质、地貌、土壤在一定时间尺度内具有相对稳定的特性,选出年降雨量、年均气温、年径流量、大雨降雨量、暴雨降雨量、蒸发量、日照时数和汛期降雨量等8个要素作为模型的气候水文输入因子,而以耕地面积、林地面积、水库库容、修建公路、水土保持面积、裸地面积、年采矿量及年末总人口等8个要素作为模型的人类活动输入因子,对流域年均产沙量进行了定量建模预测。结果表明:小波神经网络耦合模型不仅拟合精度高,而且预测效果好,为流域产沙的定量研究提供了新的途径。 展开更多

关键词 年均产沙量 小波神经网络耦合模型 盘龙河流域 预测

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基于局部分级时间步长方法的水沙耦合数学模拟 被引量：5

16

作者 胡鹏 韩健健 雷云龙 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期743-752,共10页

基于局部时间步长(LTS)技术(即在每个计算网格采用局部允许的最大时间步长),建立新的水沙数学模型,提高计算效率.用非结构三角形网格离散计算区域,采用充分反映水-沙-床相互作用的平面二维完整控制方程组,利用有限体积法求解控制方程,用... 基于局部时间步长(LTS)技术(即在每个计算网格采用局部允许的最大时间步长),建立新的水沙数学模型,提高计算效率.用非结构三角形网格离散计算区域,采用充分反映水-沙-床相互作用的平面二维完整控制方程组,利用有限体积法求解控制方程,用HLLC近似黎曼算子估算界面数值通量.对动床溃坝算例的计算表明,当选取合适的局部时间步长级数时,计算效率明显提高(节省计算时间幅度达到68%),精度满足要求.长江中游太平口水道的工程应用表明,该模型能够在保证精度的前提下,节省高达92%的计算时间. 展开更多

关键词 水沙耦合模型 有限体积法 计算效率 局部时间步长

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蓄水城区河段水质数学模型建立的探讨 被引量：1

17

作者 梁常德 龙天渝 《水资源与水工程学报》 2006年第3期62-67,71,共7页

通过对蓄水的中小型城区河段水文、水力特征以及水体物理、化学、生态等特征的分析,结合这类河段的底泥多且污染较重,底泥耗氧比例较大的特点,对传统的D obb ins—C am p水质模型作了适当的修正;并通过对河段概化,以修正后的一维稳态D o... 通过对蓄水的中小型城区河段水文、水力特征以及水体物理、化学、生态等特征的分析,结合这类河段的底泥多且污染较重,底泥耗氧比例较大的特点,对传统的D obb ins—C am p水质模型作了适当的修正;并通过对河段概化,以修正后的一维稳态D obb ins—C am p水质模型为基础,建立了计入了河段内全部排污口及汇入支流的BOD—DO耦合关系矩阵水质模型;把建立的BOD—DO耦合关系矩阵水质数学模型应用于广东某城市蓄水城区河段水体的BOD和DO的模拟中,得到了良好的模拟效果。 展开更多

关键词 水质模型 BOD-DO耦合模型 底泥耗氧 等效源 蓄水城区河段

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一二维耦合河网水沙模型研究

18

作者 吕文丽 张旭 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 2011年第3期79-83,共5页

借鉴河网水流的三级解法,将二维河段概化为河网内部河段,通过河网节点流量和输沙量的平衡,建立一二维耦合河网水沙模型。模型采用全隐式方法建立二维河段以首末断面的水位和含沙量为中间变量的矩阵追赶关系,进而建立整个一二维河网的节... 借鉴河网水流的三级解法,将二维河段概化为河网内部河段,通过河网节点流量和输沙量的平衡,建立一二维耦合河网水沙模型。模型采用全隐式方法建立二维河段以首末断面的水位和含沙量为中间变量的矩阵追赶关系,进而建立整个一二维河网的节点水位及含沙量的矩阵方程组。对方程组的求解,可实现一二维水沙模型的耦合求解。通过对长江下游大通至镇江概化河网的验证计算,表明模型具有很好的实用价值。 展开更多

关键词 一二维耦合 河网 水沙模型 矩阵追赶法 分组泥沙 交错网格

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基于CFD-DEM耦合方法的近床面水流泥沙运动模拟研究 被引量：7

19

作者 苏东升 张庆河 +1 位作者 孙建军 李明星 《水道港口》 2016年第3期224-230,共7页

基于CFD-DEM方法,采用流体计算软件Open FOAM、颗粒运动模拟软件LIGGGHTS及CFDEM耦合库,建立流体—颗粒运动耦合模型,并利用模型研究不同水动力条件下近床面流体与颗粒的运动规律。模拟结果表明,模型能较好模拟近床面水流紊动特性及雷... 基于CFD-DEM方法,采用流体计算软件Open FOAM、颗粒运动模拟软件LIGGGHTS及CFDEM耦合库,建立流体—颗粒运动耦合模型,并利用模型研究不同水动力条件下近床面流体与颗粒的运动规律。模拟结果表明,模型能较好模拟近床面水流紊动特性及雷诺应力分布,也能较准确刻画出颗粒未起动、推移质输沙及推移质和悬移质共同输沙的三种状态,计算得到的推移质单宽输沙率与实验结果及经验公式吻合较好。 展开更多

关键词 CFD-DEM耦合模型 近床面水流 紊流强度 推移质输沙

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基于OpenGeoSys的天然气水合物降压开采热-水-力耦合分析模型 被引量：2

20

作者 叶智刚 王路君 +1 位作者 朱斌 陈云敏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3191-3202,共12页

天然气水合物是突破世界能源瓶颈的重要潜在途径,降压法是目前公认最经济有效的开采方法。降压开采时会引起固相水合物分解、液气产生与运移、热量传递及沉积物骨架变形,表现出温度场、液气渗流场、应力应变场间强烈的热-水-力(T-H-M)... 天然气水合物是突破世界能源瓶颈的重要潜在途径,降压法是目前公认最经济有效的开采方法。降压开采时会引起固相水合物分解、液气产生与运移、热量传递及沉积物骨架变形,表现出温度场、液气渗流场、应力应变场间强烈的热-水-力(T-H-M)耦合响应,易诱发开采井倾斜、储层塌陷等灾变。基于开源有限元平台Open Geo Sys及其已有的饱和土T-H-M耦合模型,通过嵌入水合物动力分解方程表征固相水合物分解为气液相过程,引入水气质量守恒描述液气相变特性;在此基础上采用非线性互补方法(nonlinear complementary problem,简称NCP)结合特殊主变量选取严格框定液气饱和度范围,并将水合物动力分解速率与控制方程源汇项予以关联;构建了开源的水合物开采T-H-M耦合分析模型。通过与室内降压分解试验和大尺度数值模型对比,验证了该模型的适用性和正确性,并探讨了水合物开采过程中孔隙水压缩性对沉积物T-H-M耦合过程的影响。结果表明:本模型求解水合物分解引起的固液气相变与液气相生成或消失等强非线性问题时稳定性好;降压开采过程中水合物由近及远逐渐分解,产生气液逐渐向边界处运移并逐渐达到稳定运移状态,气、液相饱和度渐趋稳定;受气相溶解的影响,气相饱和度发展滞后于液相饱和度;高孔隙压力下孔隙水压缩性对远端孔压与骨架变形影响显著。 展开更多

关键词 水合物沉积物 降压法 分析模型 热水力耦合 OPENGEOSYS

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