山区宽窄相间河道平面二维水流数值模拟

周苏芬,易子靖,闫旭峰,杨青远,2,王协康

(1.四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都 610065; 2.香港城市大学土木与建筑工程系,香港 310027)

山区宽窄相间河道平面二维水流数值模拟

周苏芬1,易子靖1,闫旭峰1,杨青远1,2,王协康1

(1.四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,四川成都 610065; 2.香港城市大学土木与建筑工程系,香港 310027)

针对山区河道受地质条件及河床演化的影响,其平面形态常呈现宽窄相间的渐变形态特征,采用贴体坐标法剖分正交贴体曲线网格求解域,用有限体积法离散控制方程,以SIMPLER计算程式求解耦合方程,建立山区宽窄相间河道平面二维水流数学模型。将模型计算值与宽窄相间水槽水流试验实测值及水动力学SMS软件计算结果进行比较,结果表明:该模型能够较好地模拟宽窄相间河道平面二维水流运动特性,宽窄相间河道河宽渐变将引起水深和流速的变化,在河道最窄处水深降到最低,流速最大;在河道最宽处水深达到峰值,流速最小。

宽窄相间河道;平面二维数值模拟;贴体坐标;有限体积法;SIMPLER算法

山区河流在峡谷地区受地质条件约束,经过极长时间调整常形成宽窄相间形态,如岷江金马河段最宽处为1010m,而其他地方河宽多在300～600 m之间。宽窄相间的平面形态显著影响河道水沙运动及其演化特性。Lucy等[1]基于野外调查认为河道宽度变化是影响河床演化的关键因素之一。Singha等[2]基于试验指出,河道形态变化将重新调整水流紊动能的分布特性。……