一、弯曲河流三维数值模型（论文文献综述）
李民康[1]（2021）在《多时段急弯河道水流特征及冰水动力特性研究》文中研究表明冰盖是黄河上游高纬度地区常有的水文现象,对饮水工程及水文环境的调节具有重要影响,急弯河道冰封条件下水流运动特征更为典型。为研究各时期弯道河流冰水动力特性及物质输运规律,解决工程输水和相关环境问题,采用野外实验及数值分析的研究方法,在不同时期对黄河典型急弯什四份子河段进行连续野外实验,对畅流期和冰封期河道的水流特征进行了研究;另对流凌期弯道冰水流的水力特性进行模拟研究,探究冰水耦合作用下弯道河冰迁移规律及水动力特性;基于实测的河道地形,利用三维和二维模拟平台对不同时期河道的水动力特性进行了研究。研究对于认识弯道冰凌输移规律、提高冰期输水保证率、封冻期输水安全方面具有重要价值。主要研究成果如下:（1）各年度稳封期的主流异位,均向凸岸靠近,导致2020年度凸岸流速更大且时均流速沿水深“抛物线型分布”更典型,主要原因是:流量较小（约500m3/s）和大量冰花在弯顶凹岸严重堵塞,改变了水流的流向及分布。（2）2019年稳封期冰下流速垂线分布较均匀,2020年稳封期最大流速位置在相对水深z/H=0.4处,表明该河段冰盖的糙率小于河床。稳封期冰下流速小于畅流期,纵向流速与畅流期一样,都是沿水流流向,大于横、垂向流速,而横向流速方向从凸岸指向凹岸,垂向分速最小,说明稳封期纵向流速仍然占比较大。（3）2019年稳封期紊动强度沿水深分布均匀,2020年稳封期紊动强度沿水深紊动强度大致服从“C”型分布,呈现与畅流期不同形式的垂线分布形态,而各年度稳封期纵向、横向紊动强度近似相当,畅流期紊动强度垂线分布波动性较大。（4）弯道河冰运动模拟过程表明:流凌过弯后主要集中在凹岸,集聚明显,呈现凸岸少、凹岸多的特点;急变弯河段弯顶部位滞冰区典型、凹岸低流速区域大;流凌的存在增大凹岸横向环流,影响凸岸底部大环流的发展;弯顶断面冰水流水位比清水流高,随弯曲度的增大两者差值变小;随弯曲度的增大,冰水流凹岸低流速区和高湍动能区呈扩大趋势,弯顶断面主流区向凸岸偏移。（5）仿真模拟反映了弯道流态变化,反映了弯道主流线变化的一般规律,FLOW-3D三维建模模拟畅流期流速的误差较小;RIVER-2D模拟稳封期流速误差相对略大,对于认识稳封期冰水流水动力特性具有参考价值。
刘一漩[2]（2021）在《蜿蜒型河流地貌特征指标体系研究 ——以赤水河流域为例》文中认为河流自然地貌形态于人类的发展进程中已受到了不同程度的胁迫和破坏,本文选择天然蜿蜒型的赤水河作为研究对象,通过Google Earth提供的卫星图片及ArcGIS空间分析技术进行指标数值的测算统计,利用MIKE21和SPSS及定量分析,以此进行地貌特征平面形态的表征。建立多尺度地貌特征分析指标体系,分析整体河段尺度地貌分形特征、局部河段尺度地貌参数相关关系、地貌单元尺度典型地貌单元分布规律,为制定河流生态修复方案提供地貌特征参数,同时河流地貌特征参数对揭示河流蜿蜒形态发展机理和地貌形态发育规律都具有重要意义。本文的主要研究内容和成果如下:（1）在赤水河干流选取了 125个弯曲河段,分别从整体河段、局部河段及地貌单元三种研究尺度,选取信息维数、弯曲率、蜿蜒波形波长等10项指标,利用Google Earth和ArcGIS对上述指标值进行测算,统计分析各指标的变化规律,分析指标间的相关性,发现赤水河河道发育具有很强的对称性,且各指标值的变化与反应了赤水河的地形地势。（2）在整体河段尺度分析弯曲河段平面形态的分形特征,以信息维数作为整体河段尺度地貌特征指标,测算水边线信息维数和水上河床地貌面积信息维数,通过相关性分析发现,弯曲率与水边线信息维在下游河段相关系数带到峰值0.644,故相对于弯曲率,分形维数更适合表征形态复杂、细节丰富河段的分形几何特征。（3）基于网格覆盖法测算信息维数,以粗算值的“失稳”现象作为判别依据进行一维线分形和二维面分形无标度区间的识别,所得区间为[10,40],经验证所得无标度区间行之有效,以此提出一种无标度区间的识别方法。并通过分析河底等高线信息维数的变化规律,进行了多维空间分形维数测算方法的讨论。（4）结合赤水河水系发育情况,利用弯曲河段蜿蜒波形波长和河道平滩宽度、曲率半径及半波弯曲弧线长度和河道平滩宽度的经验关系式,计算赤水河干流河道系数数值范围,得系数k1主要波动区间为[13.18,20.4],系数k2主要波动区间为[3.0,5.7],系数k3主要波动区间为[13.8,23.5]。（5）在地貌单元尺度通过构建MIKE21水动力模型对赤水河干流下游典型河段进行流速、水深的水动力模拟,以此进行典型地貌单元分布及其对水力要素影响的分析,发现多样化地貌形态对于水体流动具有明显的调控作用。
朱良玉[3]（2020）在《青藏高原东南缘地壳形变动力学数值模拟研究》文中研究说明青藏高原东南缘地处青藏高原与华南地块,巽他地块和印度地块的交汇部位,有鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂,红河断裂,实皆断裂等大型走滑断层系统,是印-亚碰撞,高原扩展,缅甸微板块俯冲,菲律宾板块俯冲,苏门答腊板块俯冲等多种构造作用共同交汇的部位。中生代以来随特提斯洋的开合演化经历了复杂的构造变形历史。复杂的继承性构造交织于现今多种动力学过程,使人们对该研究区的现今地壳变形模式至今未有一个清晰的认识。为了从整体上理解和认识该区域现今地壳变形机理。本论文首先利用现今长期三维地壳变形资料（GPS水平和精密水准垂直运动速度场）,总结该区域的应变分配特征。然后,采用不同参考框架的GPS形变场估算了各自的旋转中心。依据估计的旋转中心和数值模拟技术分析了模型各边界对现今地壳变形的贡献。然后,对局部区域典型地壳变形特征（川西贡嘎山隆升,滇中相对于川西与滇南的下沉以及滇南近东西方向拉张）,建立数值模型分析其变形机理。最后,在总结前人研究工作和本文研究工作基础上,提出青藏高原东南缘现今地壳变形的联合模型。具体来讲本论文主要包含以下几项研究内容:1.利用已公开发表的长期水平与垂直变形场,分析总结青藏高原东南缘地壳长期变形主要特征,并与前人的研究结果进行对比,确定现今长期地壳变形特征的可靠性和准确性,在此基础上分析其可能的形成机制。2.根据公开发表的不同参考框架的速度场,估算青藏高原东南缘围绕喜马拉雅东构造结旋转的旋转中心,并评估旋转效应对观测速度场的贡献。3.采用研究区公开发表的高分辨率地震波速度结构,计算研究区重力势能（GPE）,并估算重力势能所产生的应变率,讨论重力作用在该区域地壳变形中的影响。4.以川西贡嘎山快速隆升为例,利用斜向挤压数值模型分析鲜水河-安宁河-则木河-小江大型走滑断层系统,断层走向转折处高地形的隆升机制,讨论河流下切,中下地壳流对造山过程的影响。5.结合深部成像资料和地球化学资料确定滇中地区峨眉山地幔柱改造所产生岩石圈内高速体的位置和物理参数,利用三维热力学数值模拟技术讨论壳内高速体、岩石圈内高速体对地形演化,地表断层演化,重力场演化和深部流场的影响。6.利用深部成像资料和二维热力学数值技术,模拟缅甸板片自发俯冲过程所产生岩石圈受力状态与深部地幔回旋流,分析滇南地区现今地壳水平伸展过程的控制机制,讨论SKS波观测结果与深部地幔回旋流和岩石圈变形的关系。7.结合研究区震源机制解分布特征和数值模拟结果,分析缅甸板块俯冲的现今状态及其动力学表现,并探讨其对滇西南地区地壳变形的影响。8.利用数值模拟结果与地质相关资料讨论了巽他地块双向俯冲过程与现今滇南地区地壳变形之间的关系。并推测红河断裂中新世极性翻转的可能机制。通过上述研究,本文获得的结论与认识可归纳如下:1.青藏高原东南缘地壳层的大型右旋剪切带与旋转变形——实皆断裂与鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂系统通过对现今水平应变场的分析和本文的相关数值模拟工作,发现青藏高原东南缘的应变场主要受控于南部的实皆断裂与北部的鲜水河-安宁河-则木河-小江断层系统。分属南北的两个大型走滑断层系统在东西长600km南北宽700km的范围内,与该区域复杂的先存构造相互交织,相互影响,从而形成独特的应变特征。主要依据如下:（1）从区域主应变率的方向来看,整个区域的主张应变率以红河断裂西北尾端为核心做顺时针旋转,而主挤压应变率与剪切应变率主要集中于两大走滑断层系统附近及喜马拉雅东构造结区域。这一特征意味着该区域的运动学模式应该是以主干断层的边界运动为主,而各活动地块则承受来自南侧与北侧大型走滑断层运动在宽度达600km范围内所产生的巨大力矩而旋转变形。这一认识与在南汀河断裂——程海断裂——理塘断裂围陷的区域内发育的正断层和拉张型震源机制解具有高度的一致性。（2）从断层滑动速率来讲,研究区域内虽然存在红河断裂,丽江-小金河断裂,金沙江断裂和澜沧江断裂等古老的缝合带,但他们现今的滑动速率都在5mm/a以下。这不仅难以与安宁河-则木河断裂相比,更难以与鲜水河断裂,小江断裂和实皆断层相比。因此,在现今的构造作用力驱动下,该区域的主控断层应该是东西两大型走滑断层系统。从地质滑动速率来看,在这些地区百万年尺度的滑动速率也同样不超过5mm/a。（3）从长期垂直变形场和地形分布上看,快速隆升区域主要集中于走滑断层转折区域。如位于鲜水河与安宁河断裂交汇部位的贡嘎山地区,安宁河断裂与则木河断裂交汇的螺髻山以及则木河断裂与小江断裂交汇的轿子山。整个川西地区承受着来自青藏高原的挤出作用,具有较高的隆升速率。但是隆升速率从川西块体北侧的鲜水河断裂向南则隆升速率逐渐降低,而在滇西南的程海断裂则转换为以下沉为主。而滇中地块,正处于两大断层系统的直接交汇部位,其相对于滇南与川西则处于下沉区域。这一现象也被整个区域广泛分布的新近纪-第四系盆地沉积证实。（4）从块体旋转的角度来看,利用相对于华南地块的GPS速度场能够获得与地质旋转结果一致的旋转中心,旋转中心位于（96.10°E,27.4°N）附近。依据旋转中心获得的角速度分布来看,研究区围绕喜马拉雅东构造结旋转角速度在2度/百万年,且内圈快于外圈。这一认识与利用古地磁和地质方法获得的结果具有较好的一致性。（5）旋转数值模拟测试结果表明,来自内圈的边界条件对整个区域地壳变形的贡献可达50%,其中切向旋转贡献占比40%而径向边界作用占比10%,总的来看旋转分量占比达70%。在两条大型走滑断层系统之间,主要以非均匀旋转的方式吸收两者的差异运动。（6）通过对贡嘎山地区隆升机理的数值测试发现:挤压隆升与三维非均匀剥蚀是近9Ma以来,贡嘎山快速隆升的原动力。而南部的螺髻山与轿子山由于存在西南方向的拉张作用而无法快速累积地形。现今残留的高地形可能与该地区非均匀剥蚀对残余地形的改造所致。这意味着,在龙门山-锦屏山以北的地区青藏高原的挤出作用依然是最主要的控制作用,贡嘎的快速隆升就是最好的证据。（7）从峨眉山玄武岩区域壳内高速体的数值模拟结果来看:峨眉山玄武岩改造后产生的高速异常体,对现今地壳变形动力学来讲具有重要的指示意义。现今观测的近似圆形的壳内高速体直接证实了滇中地块在新生代并没有承受巨大的挤压,拉伸等大规模内部变形。如果发生大规模变形其岩石圈内的环形异常体则很难留存。但如果只是发生整体旋转变形和挤压变形,将能很好解释快速滑动的边界断层和深部近似圆形的高速体,以及相对于较慢的隆升。2.重力驱动的浅层地形流动除远场的俯冲作用外,也有学者认为现今观测的GPS变形可以通过地形所产生的重力梯度来解释。基于上述考虑。本论文计算了本研究区内重力势能梯度所产生差应力,结合区域粘性结构,估计了重力势能所产生的应变率。研究结果表明重力驱动作用在丽江-小金河断裂附近具有较大的影响,且其所产生的差应力方向与观测的拉张应变率方向一致。从1500米地形等高线与莫霍面40公里等深线的弯曲程度,可以看出,青藏高原深部物质并没有大规模溢出青藏高原,而地形则如流水般受到重力作用而从高原向四周扩展。这一重力驱动过程是否有中下地壳流参与,本论文的模型中并不确定。3.缅甸自发俯冲过程与岩石圈拉张作用从俯冲的角度来讲,上覆板片是产生高山（南美安第斯俯冲带）还是产生弧后盆地（日本海）,最直接的原因是上覆板片所承受是挤压还是拉张,而最关键的控制因素是海沟前进还是后撤。而对于缅甸弧,从东向西弯曲了近150km,这充分说明缅甸板片的俯冲过程持续存在并产生海沟后撤现象,这必然在上覆板片的滇南地区产生拉伸作用。通过本文的数值工作,不难发现,如果俯冲板片与浅部发生断裂,则无法产生现今观测的震源机制解方向与地壳应变状态。基于已公开发表的缅甸微板块深部板片形态,可以推测整个滇南地区,即实皆断裂尾端,北纬26.5度以南地区,缅甸弧后撤而对该地区的岩石产生东西方向的拉伸作用。而北纬26.5度以北地区,由于喜马拉雅东构造结向北推挤,其产生的是“海沟”前进状态,会对以北的岩石圈产生挤压作用。这种对上覆岩石圈的挤压与拉张过程的转换与印度-缅甸俯冲板片的撕裂有关。4.深部地幔中的回旋流与地幔各向异性自发俯冲板片由于自重而向地幔深部运动时,必然对地幔产生扰动。前人研究表明,俯冲板片边缘会产生回旋流,回旋流的大小与形态与板片的分布形态直接相关,海沟后撤有利于产生平行于海沟方向的地幔各向异性,而海沟前进会产生垂直于海沟方向的地幔各向异性。但对于缅甸俯冲来讲,由于其缺乏主动俯冲所需的推挤作用,并不能算传统意义上的海沟前进与后撤。基于本文的数值模拟结果,虽然海沟发生后撤,但依然能够在板片前端产生垂直于海沟方向的回旋流。这一回旋流与该区域大量存在的地幔各向异性—SKS波观测结果具有较好的一致性。在北纬26.5度以北的区域,地幔各向异性变为南北方向,而这与该区域主动俯冲产生海沟前进的效果类似,产生垂直于碰撞缝合带的地幔各向异性。5.来自远场的驱动作用——巽他地块的双向俯冲过程与红河断裂除青藏高原的挤压作用、印度板片的北推作用以及缅甸板片的俯冲作用外,该区域是否受到苏门答腊俯冲,菲律宾俯冲的影响?本论文也对此进行了探讨。通过公开发表的深部速度结构发现,在1000km深部内,苏门答腊板片只在海沟附近存在,大部分板片已经快速穿透660km相变面,沉入更深的地幔中。其所产生的海沟后撤已经导致安达曼海,南中国海形成。但从现今的GPS速度结果上看,苏门答腊俯冲对巽他地块产生的是挤压作用。本文依据从缅甸到菲律宾的P波速度结构剖面建立数值模型。模拟结果表明,现今缅甸俯冲对巽他地块产生拉张而菲律宾俯冲对巽他地块产生挤压,两侧相向而产生向西的运动。但菲律宾俯冲减弱后,对巽他地块也产生拉张作用,巽他地块则无法产生西向运动。这说明巽他地块的运动方式与两侧的双向俯冲过程密切相关。基于此,可以推测红河断裂现今运动减弱与巽他地块所承受的挤压边界作用相关。对比缅甸俯冲与菲律宾俯冲带的开始时间,可以发现在西侧的缅甸俯冲更为古老,在27-28Ma以来基本以自发俯冲为主,而东侧菲律宾俯冲在40-20Ma间先以原南海俯冲为主俯冲了近700km,20Ma以后以现今南海俯冲近700km,总共发生了近1400公里的位移。而在35-17Ma,红河断裂发生了大规模左旋走滑,滑动量级在500-1000km之间,这与目前平卧于菲律宾俯冲带下方的板片长度基本吻合。因此,红河断裂35-17Ma的大规模左旋走滑位移可能被原南海的快速俯冲而吸收,而主要控制作用来自于巽他地块两侧的俯冲过程。安达曼—苏门答腊俯冲过程所产生的海沟后撤主要在11Ma开始活动,其活动时间小于红河断裂发生大规模运动的时间。因此,控制中新世红河断裂大规模滑动、极性变化的主要力源可能来自于菲律宾俯冲过程的翻转。6.普遍存在的壳幔解耦依据本文的研究结果,本研究区地壳层受控于实皆断裂与鲜水河-小江断裂系统的大型右旋剪切带。地表层受控于重力所产生的地形流动。岩石圈层受控于俯冲板片所产生的挤压与拉张作用以及远场的俯冲过程。深部的地幔层则受控于深部板片所产生的回旋流。从浅部到深部,其所承受的作用力并不相同。地表GPS观测与深部SKS,PMS等观测无论方向是否一致,其所承受的作用力不同必然导致地壳和地幔处于不同的应变状态。因此,基于本文的分析认为,本研究区从浅部到深部由于作用力的巨大差异,壳幔解耦是普遍存在的现象。
曹玉芬[4]（2020）在《弯曲河道水动力不稳定性及床面短期演变特性》文中研究表明弯曲河流是基本的河流形态,而连续曲率的弯曲河段又是河流最常见和河流演化的必经阶段。我国的大部分内河在不同的水动力环境和人类活动因素的影响下,均存在部分河段的河道底床严重淤积和严重下切问题。这种“严重淤积和严重下切问题”是典型的床面形态演化的产物,因此,对影响床面形态演化的近床水动力特性和床面形态演化特性的研究就显得至关重要。论文以连续曲率弯道为研究背景,在理论建模中,将不同影响因素均概化为对水流结构的拟序扰动,根据水流受扰不稳定将导致床面变化的床面形态形成机制,建立了水沙弱非线性控制方程,计算和分析了扰动流速作用下的床面响应高程。同时对不同流量、宽深比、床沙特性和床面柔性结缕草覆盖密度等多因素控制条件下的床面水流特性、弯道内部床面形态及其短期演化特性进行了高精度的测量和多角度的分析。得到主要结论如下:（1）采用理论建模、计算和分析的方法对微弯河道拟序扰动结构与床面响应关系进行探讨,在一定范围的弯曲度和扰动波数下,通过寻找模态和分析扰动波数-增长率特征谱关系曲线,得到拟序扰动增长状态下的不稳定雷诺数响应范围,确定了弯曲程度、雷诺数、扰动波数、床面形态发展与否的定量关系,这种关系可作为一定条件下床面高程响应是否继续发展的判别标准。（2）弯曲河道的水动力不稳定性与弯道弯曲程度、来流流量和宽深比等相关。不同宽深比条件下,弯道水流平面流场及床面应力分布均不同。通过弯道水槽模型实验分析了不同宽深比条件下的水动力响应。结果表明:水流动力轴线根据不同的水流条件,流速越大,其离边壁越近,且摆动越剧烈;水流纵向流速呈现凸岸流速大,凹岸流速小,且凹岸附近存在小流速区,有的甚至出现回流情况,且流速越小,小流速区面积越大;床面剪切应力的分布特点深刻揭示了床沙起动的特性;小流速区域的存在使水流动力轴线、床面剪应力和涡量的沿程分布均发生变化。（3）使用Trimble SX10三维扫描仪对连续曲率多弯河道床面形态的短期演变高程分布进行了高精度的扫测。得到了如下结论:相同流量、水深和床沙条件下,随着冲刷时间的增加,浅滩与深槽位置呈交错分布,且深槽位置更偏向上游,浅滩与深槽的这种分布形式与水流动力轴线的位置相互适应;在床面形态曲线中,波长为2m左右的大尺度波动反映了弯道中边滩与深槽之间的交替,这种变化与弯曲河道的曲率具有直接的关系,而波长小于2m的高频振荡波反应的是沙波形态,且弯道内床面在向下游迁移的同时不规则的沙波形态逐渐衰减,水流和床面的相互适应对床面高频振荡波具有滤波效果;河道断面的过流量对深泓线的影响最大,其次是床沙中值粒径、宽深比和冲刷时间;模型弯道凹岸处边壁附近存在床面形态平整区,该区域与第3章对应工况的流速矢量及水流动力轴线图中的小流速区相对应。（4）采用柔性植被自然种植方法,考虑多种种植密度条件,引入三维激光测扫描测距技术进行弯道内床面形态短期演变测量试验研究,研究结果如下:两岸壁附近覆盖柔性结缕草的工况,弯道内两岸壁附近的淤积和冲刷十分有规律,浅滩和深槽交错分布,最大淤积深度和冲刷深度均大于整个床面覆盖柔性结缕草的工况;相同流量条件下,床沙粒径越小,泥沙越容易起动,试验悬沙浓度越大。弯道内床面柔性结缕草覆盖密度越大,水流阻力越大,泥沙颗粒遇到柔性结缕草落淤,悬沙浓度越小;柔性结缕草根系和植株均对床沙和水流产生影响,且起到增大河床阻力作用的效果;采用室内试验数据拟合得到,考虑河床与河岸种植柔性结缕草条件的,且泥沙粒径覆盖细沙、中沙和粗沙,直接求解小宽深比河道的综合糙率n值的公式。
刘鑫[5]（2020）在《黄河宁夏平罗四排口河段三维水沙运移与河床变形数值模拟》文中认为本文以黄河石嘴山河段补强加固河道治理工程——平罗四排口Ω型河道“裁弯取直”工程作为依托,系统、全面收集相关资料,通过理论分析、原型观测和数值模拟相结合的方法对所研究河段的水沙运移与河床演变规律进行了较为细致的研究计算。采用实地考察、现场实测与三维水动力数学模型相结合的研究手段,对已建四排口“裁弯取直”河段导流丁坝附近及其坝后引河段的流场分布与发展演变情况进行了科学的计算与验证,在此基础上还通过增加泥沙运移、河床冲淤变形模块研究、分析了该段河道河床在未来一段时间内迁移、演变的发展规律,以期为该段河道整治工程（岸边丁坝、截流联坝、导流明渠等）的安全、稳定运行提供基础数据和理论依据。本文所取得的主要研究成果如下:1)该“裁弯取直”工程对原始河段河势的迁移、演变规律产生了较大影响,截流后河宽增大幅度较为明显,尤其是在丁坝群末端和坝后引河段,边岸“崩退”、“淤进”程度40～300m不等;河道整体迁移、摆动幅度可达200～300m左右;边岸冲淤、崩塌较为严重,河道水流的边界条件变化较为剧烈,再造河床运动十分显着。2)利用所建三维水沙运移与河床演变数学模型对黄河宁夏平罗四排口“裁弯取直”河段进行了数值模拟研究,并借助2018年10月21日与2018年11月25日的现场实测地形、水文、泥沙资料对所建模型进行“率定”和“验证”,验证结果表明——水位高程模拟计算值与实测值基本吻合,绝对误差范围为-0.035～0.038 m,相对误差不超过1.50%（绝对误差/平均水深）;河床高程误差范围为-0.5～1.5 m,仅在少数局部区域内模拟值与实测资料的差值较大,总体趋势、走向均较为吻合;充分证明本文所建模型在一定程度上可以较好地模拟反映实际河床的冲淤演变规律。3)在长历时“造床流量”作用下,床面趋于光滑、平顺,主流位置不断向右迁移,导致左岸流速放缓,水流挟沙能力下降,致使上游进口附近与丁坝群附近河床左岸主槽位置处出现大量淤积,河道主槽位置右移,而右岸由于受到逐渐增大流速的影响,因此出现了不同程度的冲刷;而在丁坝群末端与引河进口位置处,由于受到坝后回流的“淘刷”作用,致使左侧河床与边坡出现较为剧烈的冲刷、崩塌,导致坝后引河段的下泄主流与河道主槽均向左岸迁移、演进,而在右侧河床区域形成了较大范围的浅滩。
朱嘉远[6]（2020）在《山区单弯河流纵向桥段水流特性研究》文中研究指明西汉高速公路设计时,考虑到对秦岭生态环境的保护,在较多沿河路段采用了纵向桥梁的方式来代替挖填方路基。纵向桥路段的桥墩沿河道排列密集,尤其是在水流流速大的急弯河段,水流冲击力和携带滚石的撞击力都会威胁到桥梁下部结构。本文针对单弯河道纵向桥段水流特性问题,运用室内模型试验和数值模拟的手段,研究了70°弯道内纵向桥桥墩的跨径和不同布设形式对弯道水流流速和压力分布特征的影响。在此基础上,对西汉高速K44+800路段进行了数值模拟,提出了防护建议。首先,本文分析归纳了影响纵向桥布设段水流形态的主要因素。在此基础上设计并开展了不同跨径（52cm、64cm、80cm、120cm、160cm）、不同桥墩布设方案（平行布设、交错布设）的室内试验。试验表明:（1）在桥墩布设方式一致时,各工况流场流速较无桥墩流场增大幅度随着跨径的增大逐渐减小,沿程流速的变化幅度随着跨径的增大逐渐减小;（2）跨径相同,布设形式不同时,流场流速变化量基本一致,流速沿程变化规律也基本相似;（3）同一工况,上游流速较无桥墩流场增大幅度小于下游。其次,在大中小跨径桥梁模型中,各选取了两个工况进行数值模拟,得到了压力、流速以及桥墩纵断面流线分布特征。模拟结果与试验结果吻合较好,证明RNG k-ε模型能较好的模拟多圆柱绕流问题。模拟研究表明:（1）桥墩跨径越小,流场整体流速越大;各工况压力变化规律相似,桥墩正前方压力最大,桥墩两侧和背后为负压区,流场的压力沿程逐渐减小,凸岸的压力小于凹岸,凹岸压力沿程逐渐减小,凸岸压力先减小至弯道出口处开始增大。（2）桥墩组平行布设时,中小跨径桥梁各桥墩断面流速变化规律相似,弯道上游的桥墩断面各桥墩两侧流速较大,越靠近凸岸一侧的桥墩两侧流速越大,位于弯道中下游的桥墩断面各桥墩受到桥墩绕流尾流的影响,桥墩两侧上下部流速小中部流速较大;大跨径桥梁各排桥墩之间的影响几乎可以忽略,相当于单排桥墩,各桥墩断面桥墩两侧的流速都有增大,靠近凹岸一侧的桥墩在弯道中下游段桥墩两侧流速增大明显。（3）桥墩组交错布设时,中小跨径桥梁各桥墩断面流速变化规律相似,位于弯道上游靠近凸岸的第一幅桥墩桥墩两侧流速增大明显,弯道中下游的第一幅桥墩两侧流速受到桥墩绕流的影响,桥墩两侧中部流速大于上下部,第二幅桥墩有相似的变化,但桥墩两侧流速增大幅度小于第一幅;由于弯道中下游水流结构的改变,中小跨径桥梁位于弯道下游的第二幅靠近凹岸的桥墩两侧流速大于上游;大跨径桥梁各排桥墩之间几乎没有影响,各幅中下游部位的桥墩两侧流速较上游均有所增大。（4）由于离心力的影响,第一列桥墩与凸岸壁面以及第一二列桥墩之间流线密集,第三列桥墩与第四列桥之间流线稀疏。最后,对西汉高速K44+800路段单弯纵向桥段进行了数值模拟。结果表明:弯道上游凸岸与弯道中下游桥墩右侧流速较大,为了防止冲刷破坏,应考虑对上游凸岸岸坡以及弯顶下游的桥墩两侧加以防护。
张新华,邓晴,文萌,王明[7]（2019）在《弯曲河道对改善水生生物栖息地研究进展》文中研究指明从保护生物学来看,保护生物多样性最有效的办法是保护生境.天然弯曲河道独特的水沙特性能够创造出丰富多样的生境,可为各种水生生物提供良好的栖息场所.若能充分利用弯道水流特征,尤其是利用其对河床形态的改变作用,就能创造出多样的生境,从而达到保护或恢复受损河道水生生物多样性的作用.然而,有关弯道水流的研究大多集中在弯道水流结构、泥沙运动与河床变形等方面,系统研究弯道对水生生物栖息的改善或恢复的并不多.为此,首先系统梳理了国内外关于弯道水流在水流结构、泥沙运动与河床变形和水生生物栖息地修复以及相关数值模拟等方面的研究进展;其次,基于利用弯道水流改善水生生物栖息地机理研究方面的不足,提出了今后在弯曲河道栖息地修复方面应开展的研究重点和方向.
吕淑婷[8]（2019）在《基于生态水力特性的河漫滩湿地形态设计研究》文中研究说明河漫滩湿地作为河流景观的重要组成部分,兼具生态、游憩与观赏功能于一体。然而,随着城市化的不断推进,大面积的河漫滩湿地遭受到人为破坏,其原有地貌、植被等也受到极大毁坏,对河流生态环境造成严重干扰。在以生态修复为导向的河漫滩湿地营建过程中,也常忽略对其本体形态的研究,通过大规模人为改造后的河漫滩湿地更是状况百出。如何全面认识河漫滩湿地与河流之间关系,利用生态水力特性进行合理的形态设计,统筹湿地水质净化、雨洪调蓄、景观恢复三者关系,是河漫滩湿地形态设计研究的重点。本文以河漫滩湿地为研究对象,从形态设计和生态水力特性之间的关系着手分析。首先通过分析自然界河湾的几何形态特征、资料收集对研究对象的形态特征进行概化。其次,基于自然河湾理论的正弦派生曲线,选取弯曲度（S）、宽度（W）和弯曲边数（N）对河漫滩湿地形态特征进行量化;再以各项指标为变量,建立不同形态方案模型,运用MIKE21二维水动力水质软件对不同形态方案进行数值模拟,并对比分析各方案数值模拟效果中的流速、水位、污染物削减率等结果,提出效果较优的河漫滩形态设计方案,达到优化形态并进行科学比选,为科学设计河漫滩湿地形态提供参考。再次,基于不同形态对生态水力特性影响的基础上提出针对性的形态设计指导性意见,提升河漫滩湿地水质净化、雨洪调蓄、景观恢复效益。最后,以天津某河漫滩湿地设计为例,将前文所研究的河漫滩湿地形态设计方法运用其中,并构建二维水动力水质模型对研究区的形态设计进行预测评估,发现合理的形态设计对去除河流污染物、丰富动植物生境以及恢复景观等有明显的效果,证明此设计方法在一定程度上具有可行性,为今后河漫滩方案设计提供了实践指导。
曾庆达[9]（2019）在《基于天然河道丁坝群系统周围水沙运动特性三维数值模拟》文中研究说明丁坝是河流整治中常用的水工建筑物,以马良子丁坝群为例,马良子段丁坝群紧临马良子村,由于历史遗留原因,丁坝群没有经过统一的规划,在河道左岸形成“犬牙交错”之势,河道混乱的水流极易威胁丁坝群的安全,如果丁坝群失去挑流作用,水流将直接掏刷岸坡,造成极大的人民财产安全损失,对马良子丁坝群布置方案进行改良具有理论研究和工程应用的重要意义。基于此,本文采用计算流体力学（CFD）三维数值模拟的方法,对影响单丁坝水沙运动的因素进行归纳,并在此基础上研究天然河道上双丁坝、多丁坝周围的水沙运动状态,分析单丁坝与多丁坝对河流整治效果的差异,提出改良后的马良子丁坝群布置方案,论文的主要内容包括如下四个部分:（1）针对当前丁坝水流特性及泥沙运动的研究主要基于物理水槽模型试验或是基于单丁坝周围的水沙特性研究,但缺乏基于天然河道的、多丁坝的水沙特性研究,因此本文选取了6)-紊流模型模拟天然河道中的水流,采用VOF模型处理自由水面,利用基于希尔兹数的泥沙运动模型模拟河床泥沙运动过程,提出了天然河道丁坝周围水沙运动的三维数值模拟方法。（2）根据以往专家学者们做的单丁坝水槽试验数据,对所采用的数值模拟方法进行验证,计算结果证明选用的数值模拟方法能较好地模拟单丁坝水槽试验。以此作为工具,首先对水流的三维流线进行分析,探究单丁坝周围的水流特性,其次在此基础上补充不同结构丁坝模型,对比两者水流特性及泥沙运动进行比较分析,最后建立天然河道模型,探究非淹没单丁坝在天然河道中的水沙运动特性,探究不同长度、不同挑角对丁坝周围水沙运动特性的影响。（3）在单丁坝周围水沙特性的研究基础上,在河道上弯道凹岸处前后设置双丁坝,探究不同双丁坝布置形式对工程河段水沙运动的影响,发现双丁坝与单丁坝周围水沙运动有明显区别,总结了双丁坝对河道整治的联合效应。（4）根据马良子段丁坝群实际布置方式进行建模,进行三维数值模拟,将计算结果与实际测量数据进行对比,计算数据能较好地模拟实测数据。在双丁坝对河道整治联合效应的基础上,针对马良子段丁坝群布置的长度、挑角不合理处进行调整,对比原有丁坝群布置方式与改良后丁坝群布置方式,探究丁坝群周围水沙运动特性,提出改进实际工程的丁坝群系统布置方案。
吴新宇[10]（2019）在《弯曲河流颈口裁弯过程实验研究》文中进行了进一步梳理在冲积平原上弯曲河流长期演变过程中,凸岸淤积和凹岸冲刷驱动河湾不断地横向蜿蜒和纵向蠕动,自由发展的河湾经历形成、发展和裁弯的周期性演变过程。当河湾的演变发展达到极限状态,即平面上形成Ω型后,发生自然裁弯就成为大概率事件。自然裁弯是弯曲河流自身演变过程中不可缺少的一环,也是河湾演变过程中的突变拐点,包括颈口裁弯和斜槽裁弯两种情况,本研究专门关注颈口裁弯。颈口裁弯是高弯曲度Ω型弯道相邻的两个弯顶相距很近时,河曲颈变得很窄,在洪水漫滩或者近岸水流持续冲刷作用下,河曲颈口段被冲开或自然贯通成为新河道的过程。研究颈口裁弯发生的原因、临界条件以及对上、下游河道的影响对认识河流发展及水利工程建设具有重要意义。本研究以下荆江末端高弯曲度河道七弓岭连续弯道为背景开展宽体水槽实验,研究在不同水流和滨河植被条件下发生的颈口裁弯现象,分析裁弯过程和河道短期调整,探讨颈口裁弯的发生条件与机制。颈口裁弯实验包括3部分:恒定流量、阶梯流量以及植被作用下颈口裁弯实验。并结合数值模拟研究颈口裁弯不同阶段新河道分流的发展情况。主要创新性研究结果如下:（1）通过室内水槽中恒定流量条件下实验,实现河岸冲刷-贯穿型颈口裁弯,并对裁弯的过程进行观测研究。研究结果显示导致颈口贯通的原因是颈口上、下游两侧岸坡不断受水流冲刷而发生坍塌。贯通前颈口段的变化经历河岸崩塌阶段、冲刷侵蚀阶段和水流贯通阶段。裁弯前,颈口上、下游水流冲刷岸坡坡脚,使颈口宽度逐渐减小,颈口上、下游河道的水位和河床高程均逐渐升高。当颈口宽度减小至零并且上游水流越过颈口后,上、下游连通实现裁弯。颈口段侵蚀速率遵循高-低-高的变化规律,颈口贯通前河道演变发展较慢,临近贯通时岸坡快速侵蚀,侵蚀速率增加3.33-41.4倍,水流贯通在短时间内发生。（2）将阶梯流量和植被作用下实验过程中河段单位长度上水流功率的变化与河流最小能耗原理结合,从水流能耗的角度来分析颈口裁弯的发展。颈口裁弯是一个水流能耗逐渐调整的过程。当高弯曲度河道的相对平衡状态被外界条件打破后,河道开始离开相对平衡状态进入衰退阶段,向裁弯的方向调整,河段能耗（单位长度上水流功率）和弯曲系数均增加。当河段单位长度上水流功率达到极大值后,裁弯作为突变事件发生,对应河段单位长度上水流功率发生突变。根据实验总结在弯曲系数为7.0左右以推移质运动为主的高弯曲度河流上,由河岸崩塌引起的颈口裁弯临界条件是裁弯时河湾单位长度上水流功率值增加至0.051-0.110 N·s-1,与相对平衡阶段相比增加了3.6%-110.8%,弯曲系数增加了 1.2%-18.9%。裁弯后,新河道经历新河形成阶段和新河展宽阶段后,进入新的相对平衡阶段,直到外界条件改变后再次进入衰退阶段,如此循环。新河形成和发展阶段的能耗均处在较高水平,之后逐渐减小,相对平衡阶段的能耗最小,衰退阶段内能耗逐步增加。对河道条件类似的情况,裁弯时河段内单位长度上的水流功率值相近。（3）流量阶梯变化条件下,颈口裁弯的发生与过程、导致裁弯的原因和裁弯前颈口变化规律均与恒定流量下颈口裁弯现象类似,流量的变化不影响裁弯前颈口变化过程和裁弯后新河道的发展过程。流量较低的情况下,由于断面平均流速小于泥沙起动流速,颈口部位的岸坡不发生冲蚀,宽度不变;对裁弯的发生有贡献的冲蚀作用发生在中高流量时期。（4）植被作用下裁弯前颈口演变经历河岸崩塌阶段、冲刷侵蚀阶段、漫顶冲刷阶段和水流贯通阶段。植被的作用体现在:倒伏的植被茎干对岸坡具有保护作用,减小颈口河岸的冲刷速率,从而抑制裁弯的发生,增加实现裁弯所需时间;植被根系与泥沙组成根土复合体,减弱河道的冲刷强度,减小新河道的断面宽深比;滨河植被减小水面比降,进而增加泥沙起动所需的单宽流量,间接增加实现裁弯所需要的流量,因此,植被的作用等同于增加实现裁弯所需要的流量。（5）颈口裁弯过程的数值模拟研究结果表明,裁弯后新老河道的流量和流场均发生重分布,新河道分流比和宽深比均随裁弯的发展逐渐增加,二者呈线性正相关关系。
二、弯曲河流三维数值模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、弯曲河流三维数值模型（论文提纲范文）
（1）多时段急弯河道水流特征及冰水动力特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究目标 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 弯道水流研究进展 |
| 1.3.2 河渠冰水力学研究进展 |
| 1.3.3 冰水沙野外观测研究进展 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 技术路线 |
| 2 研究区域概况及试验方法 |
| 2.1 研究区概况 |
| 2.1.1 自然地理及河道地形 |
| 2.1.2 气象、水文概况 |
| 2.1.3 泥沙概况 |
| 2.1.4 近两年宁蒙河段冰情、水情概况 |
| 2.2 试验方法 |
| 2.2.1 野外试验 |
| 2.2.2 数值模拟 |
| 3 畅流期及冰封期弯道水流特征分析 |
| 3.1 稳封期断面冰情特征 |
| 3.1.1 2019 年稳封期断面冰情特征 |
| 3.1.2 2020 年稳封期断面冰情特征 |
| 3.2 试验数据时均值分析 |
| 3.2.1 流速分布 |
| 3.2.2 纵向时均流速垂线分布 |
| 3.2.3 横向时均流速垂线分布 |
| 3.2.4 垂向时均流速垂线分布 |
| 3.3 试验数据紊动强度分析 |
| 3.3.1 畅流期紊动强度分布 |
| 3.3.2 2019 年稳封期紊动强度分布 |
| 3.3.3 2020 年稳封期紊动强度分布 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 流凌期弯道河冰迁移模拟研究 |
| 4.1 FLOW-3D软件简介 |
| 4.2 模型基本理论与控制方程 |
| 4.2.1 基本控制方程 |
| 4.2.2 紊流模型 |
| 4.2.3 粒子的动力学控制方程 |
| 4.2.4 VOF方法和FAVOR技术 |
| 4.2.5 压力速度迭代方法 |
| 4.3 水动力及粒子流模型验证 |
| 4.3.1 粒子输移验证 |
| 4.3.2 弯道水动力学模型验证 |
| 4.4 建模及分析 |
| 4.4.1 建模及参数设置 |
| 4.4.2 弯道流凌分布情况 |
| 4.4.3 弯道流速及横向环流 |
| 4.4.4 水位 |
| 4.4.5 弯道湍动能分布 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 河道各时期水动力特性模拟 |
| 5.1 畅流期弯道水流三维数值模拟 |
| 5.1.1 建模及参数设置 |
| 5.1.2 水流条件分析 |
| 5.1.3 弯顶水流矢量图分析 |
| 5.1.4 畅流期弯道流速验证 |
| 5.2 RIVER-2D简介 |
| 5.2.1 软件基本介绍 |
| 5.2.2 理论基础 |
| 5.2.3 模拟基本步骤 |
| 5.3 畅流期弯道水流二维数值模拟 |
| 5.3.1 边界条件及参数设置 |
| 5.3.2 结果及分析 |
| 5.4 冰封期冰下弯道水流模拟 |
| 5.4.1 边界条件及参数设置 |
| 5.4.2 结果及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（2）蜿蜒型河流地貌特征指标体系研究 ——以赤水河流域为例（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 河流地貌分形特征研究 |
| 1.2.2 蜿蜒型河道地貌特征研究 |
| 1.2.3 地貌单元 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 2 研究区域及研究方法 |
| 2.1 研究区域概况 |
| 2.1.1 流域概况 |
| 2.1.2 河流水系 |
| 2.1.3 地形地貌 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 Google Earth与GIS空间结合分析 |
| 2.2.2 分形理论 |
| 2.2.3 MIKE21水动力模型 |
| 2.3 弯曲河段地貌特征分析指标选取及研究尺度的确定 |
| 3 整体河段尺度分形特征分析 |
| 3.1 研究区典型弯曲河段选取 |
| 3.2 河流地貌特征分形指标 |
| 3.2.1 水边线长度信息维数 |
| 3.2.2 水上地形面积信息维数 |
| 3.2.3 河底等高线长度信息维数 |
| 3.3 地貌分形特征分析 |
| 3.3.1 典型弯曲河段信息维数分布规律 |
| 3.3.2 信息维数与弯曲率相关性分析 |
| 3.3.3 多维空间分形维数测算方法分析 |
| 3.4 基于分形体无标度区间的识别方法 |
| 3.4.1 无标度区间识别方法 |
| 3.4.2 无标度区间与特征信息量相关分析 |
| 4 局部(弯曲)河段尺度地貌参数分布规律及相关性分析 |
| 4.1 研究区弯曲河段选取 |
| 4.2 河流地貌特征分析指标 |
| 4.3 研究区平面形态地貌特征分析 |
| 4.3.1 地貌特征指标值分布规律 |
| 4.3.2 平面形态参数经验关系式分析 |
| 5 地貌单元尺度典型地貌单元分布及其对水动力条件的影响 |
| 5.1 研究河段选取 |
| 5.2 地貌单元分析指标 |
| 5.2.1 深潭-浅滩 |
| 5.2.2 江心洲 |
| 5.3 典型河段水动力模拟 |
| 5.3.1 水动力模型的建立 |
| 5.3.2 典型地貌单元分布情况 |
| 5.3.3 地貌单元水动力调节分析 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（3）青藏高原东南缘地壳形变动力学数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题依据及科学意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在的问题 |
| 1.2.1 国内外研究现状 |
| 1.2.2 存在的问题 |
| 1.3 研究内容与技术方案 |
| 第2章 区域现今三维地壳运动 |
| 2.1 长期水平速度场与应变分析 |
| 2.2 长期垂直速度场与分析 |
| 2.3 三维长期变形场特征 |
| 第3章 东构造结旋转对青藏高原东南缘现今变形的影响 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 旋转中心与旋转特征 |
| 3.3 旋转数值模拟 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 重力作用对青藏高原东南缘现今变形的影响 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 重力位能的估算 |
| 4.3 三维粘度结构与重力所产生的应变率 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 川西贡嘎山异常隆升机理 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 斜向挤压中的地形与断层演化 |
| 5.2.1 模型采用的方法 |
| 5.2.2 模拟结果 |
| 5.2.3 小结与讨论 |
| 5.3 走向转折中的地形与断层演化 |
| 5.3.1 模型设计 |
| 5.3.2 模拟结果 |
| 5.3.3 小结与讨论 |
| 5.4 中下地壳流的影响 |
| 5.5 河流下切作用对岩石圈变形的影响 |
| 5.6 讨论与结论 |
| 第6章 峨眉山玄武岩对滇中地壳变形的影响 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.1.1 滇中地区的构造演化 |
| 6.1.2 峨眉山玄武岩位置与深部结构 |
| 6.2 研究方法 |
| 6.3 模拟结果 |
| 6.3.1 峨眉山玄武岩核对三维流场的影响 |
| 6.3.2 峨眉山玄武岩核对地形及深部界面的影响 |
| 6.3.3 峨眉山玄武岩核对地表断层演化的影响 |
| 6.3.4 峨眉山玄武岩核对地表重力观测的影响 |
| 6.4 认识与讨论 |
| 6.4.1 峨眉山玄武岩与现今重力长期变化 |
| 6.4.2 峨眉山玄武岩对现今地壳变形的影响 |
| 第7章 滇南地壳水平运动机理数值模拟 |
| 7.1 滇南地区地壳运动特征与SKS分裂结果 |
| 7.2 缅甸俯冲板片残留所产生的拖拽作用数值模拟 |
| 7.2.1 研究现状 |
| 7.2.2 数值模型 |
| 7.2.3 模拟结果 |
| 7.3 缅甸俯冲现今是否活动数值模拟 |
| 7.4 双向俯冲作用及红河断裂性质翻转 |
| 7.5 讨论与结论 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 主要成果与认识 |
| 8.2 论文的创新点 |
| 8.3 存在问题及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的术论文与研究成果 |
（4）弯曲河道水动力不稳定性及床面短期演变特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 背景和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 弯曲河流河道结构形态 |
| 1.2.2 弯曲河流河道水动力不稳定性过程研究进展 |
| 1.2.3 弯曲河流弯道试验研究进展 |
| 1.3 主要内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 微弯河道拟序扰动结构与床面形态响应 |
| 2.1 理论研究模式 |
| 2.1.1 直角坐标系与正交曲线坐标系转换 |
| 2.1.2 控制方程建立 |
| 2.1.3 控制方程无量纲化 |
| 2.1.4 摄动法分析 |
| 2.1.5 床面变形方程求解 |
| 2.2 流场及床面计算结果及讨论 |
| 2.2.1 流场模型验证 |
| 2.2.2 流场计算及分析 |
| 2.2.3 床面高程响应计算及分析 |
| 2.3 小结 |
| 第3章 连续曲率多弯河道平面水流特性实验 |
| 3.1 试验水槽 |
| 3.2 试验工况 |
| 3.3 试验断面 |
| 3.4 试验设备及测量方法 |
| 3.4.1 试验流量测量 |
| 3.4.2 试验水位测量 |
| 3.4.3 试验流速测量 |
| 3.5 弯道水流分析 |
| 3.5.1 水面线 |
| 3.5.2 弯道水流平面流场及水流动力轴线分析 |
| 3.6 近床剪应力及涡量沿程分布 |
| 3.6.1 近床剪应力分布 |
| 3.6.2 涡量沿程分布 |
| 3.7 能量密度谱分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 连续曲率多弯河道河床形态短期演变特征试验 |
| 4.1 试验设置 |
| 4.2 测量方法 |
| 4.2.1 测量设备 |
| 4.2.2 测量原理 |
| 4.3 弯道内床面形态短期演变特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 柔性结缕草覆盖下弯曲河道河床形态演变特征研究 |
| 5.1 试验设置 |
| 5.2 弯道内床面短期演变特性 |
| 5.3 动床水流阻力分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论与创新点 |
| 6.1.1 结论 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）黄河宁夏平罗四排口河段三维水沙运移与河床变形数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本文研究工作的背景及意义 |
| 1.2 水沙运移与河床演变数值模拟国内外研究现状 |
| 1.2.1 水动力数值模拟研究 |
| 1.2.2 弯曲河流对河床冲淤演变影响的模拟研究 |
| 1.2.3 洪水演进对河床冲淤变形的数值模拟研究 |
| 1.2.4 水工建筑物对河床冲淤变形的数值模拟研究 |
| 1.3 研究中面临的问题 |
| 1.4 本文的主要研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 拟解决的关键问题 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 第二章 三维水沙运移与河床变形数学模型的建立 |
| 2.1 三维紊流运动控制方程 |
| 2.1.1 Sigma坐标系下浅水方程的三维形式 |
| 2.1.2 Sigma坐标系下输运方程的三维形式 |
| 2.1.3 Sigma坐标系下k-ε紊流方程的三维形式 |
| 2.2 三维泥沙数学模型的建立 |
| 2.2.1 动床阻力问题的处理 |
| 2.2.2 悬移质水流挟沙力的计算 |
| 2.2.3 泥沙沉速的确定 |
| 2.2.4 泥沙输移公式 |
| 2.2.5 水沙运移与河床变形控制方程 |
| 2.3 网格剖分与方程离散 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 黄河四排口河段实测资料的整理与分析 |
| 3.1 主要测量仪器简介 |
| 3.1.1 声学多普勒流速剖面仪(ADCP) |
| 3.1.2 载波相位差分技术接收器(GPS-RTK) |
| 3.2 黄河四排口河段各发展阶段概况 |
| 3.3 黄河四排口河段典型监测断面分布情况 |
| 3.3.1 初始地形实测结果与典型监测断面的布置 |
| 3.3.2 多次实测结果岸线变动情况的对比分析 |
| 3.4 黄河四排口河段多次实测数据结果的比较与分析 |
| 3.4.1 典型监测断面处多次实测河床高程与断面流速结果比较 |
| 3.4.2 泥沙粒径组成与沿程分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 黄河四排口河段泥沙运移与河床变形数值模拟 |
| 4.1 数学模型的“率定”与“验证” |
| 4.1.1 数值模拟区域与初始边界条件 |
| 4.1.2 网格剖分与地形插值 |
| 4.1.3 模拟结果的比较与验证 |
| 4.2 模型的预测分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 研究成果汇总 |
| 5.1.1 河床冲淤变形的实测分析部分 |
| 5.1.2 所建数学模型的“率定”与“验证”部分 |
| 5.1.3 模型的预测模拟部分 |
| 5.2 不足之处与展望 |
| 5.3 论文创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（6）山区单弯河流纵向桥段水流特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 弯道水流结构研究现状 |
| 1.2.2 圆柱绕流研究现状 |
| 1.2.3 纵向桥研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究思路 |
| 第二章 山区公路纵向桥段水流形态影响因素 |
| 2.1 山区河流特征 |
| 2.1.1 流态特征 |
| 2.1.2 形态特征 |
| 2.1.3 水文特征 |
| 2.2 纵向桥段水流形态的主要因素 |
| 2.2.1 河流形态因素 |
| 2.2.2 桥墩特征因素 |
| 2.2.3 桥墩布设因素 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 单弯河道纵向桥布设段水流特性试验研究 |
| 3.1 模型设计 |
| 3.1.1 相似理论及比尺确定 |
| 3.1.2 河道模型设计 |
| 3.1.3 桥墩模型设计 |
| 3.2 试验设计 |
| 3.2.1 水力参数 |
| 3.2.2 试验工况 |
| 3.2.3 断面划分与桥墩组布设 |
| 3.2.4 试验设备 |
| 3.2.5 试验步骤 |
| 3.3 无桥墩流场分析 |
| 3.3.1 流速横向分布规律 |
| 3.3.2 流速沿程分布规律 |
| 3.4 各工况流速横向分布 |
| 3.4.1 桥梁跨模型跨径0.52m流速横向分布 |
| 3.4.2 桥梁跨模型跨径0.64m流速横向分布 |
| 3.4.3 桥梁跨模型跨径0.8m流速横向分布 |
| 3.4.4 桥梁跨模型跨径1.2m流速横向分布 |
| 3.4.5 桥梁跨模型跨径1.6m流速横向分布 |
| 3.5 各工况流速沿程分布 |
| 3.5.1 小跨径桥墩模型布设流速沿程分布 |
| 3.5.2 中跨径桥墩模型布设流速沿程分布 |
| 3.5.3 大跨径桥墩模型布设流速沿程分布 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 单弯河道纵向桥布设段流场数值模拟方法 |
| 4.1 基本控制方程 |
| 4.1.1 连续性方程 |
| 4.1.2 动量方程 |
| 4.1.3 能量方程 |
| 4.2 两方程湍流模型 |
| 4.2.1 标准k-ε湍流模型 |
| 4.2.2 RNGk-ε湍流模型 |
| 4.2.3 Realizable k-ε湍流模型 |
| 4.3 离散方法 |
| 4.3.1 有限差分法 |
| 4.3.2 有限元法 |
| 4.3.3 有限体积法 |
| 4.4 自由液面处理方法 |
| 4.4.1 刚盖假定法 |
| 4.4.2 MAC法 |
| 4.4.3 Level set法 |
| 4.4.4 VOF法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 单弯河道纵向桥布设段流场数值模拟结果分析 |
| 5.1 试验模型数值计算验证 |
| 5.1.1 模型建立与网格划分 |
| 5.1.2 边界条件设置 |
| 5.1.3 控制方程组求解方法 |
| 5.1.4 结果对比 |
| 5.2 无桥墩弯道流场模拟结果分析 |
| 5.2.1 无桥墩流场流速与压力分布云图 |
| 5.2.2 沿程断面流速分布云图 |
| 5.3 各工况模拟结果分析 |
| 5.3.1 各工况流速云图 |
| 5.3.2 各工况压力云图 |
| 5.3.3 各工况桥墩断面流速云图 |
| 5.3.4 各工况桥墩纵断面流线图 |
| 5.4 西汉高速K44+800路段单弯纵向桥段流场模拟 |
| 5.4.1 西汉高速K44+800路段工程概况 |
| 5.4.2 模型建立与网格划分 |
| 5.4.3 边界条件设置与求解器设置 |
| 5.4.4 模拟结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）弯曲河道对改善水生生物栖息地研究进展（论文提纲范文）
| 1.弯道水流运动特性 |
| 1.1 水面横比降 |
| 1.2 弯道环流 |
| 1.3 流速分布 |
| 1.3.1 环流流速分布 |
| 1.3.2 纵向流速分布 |
| 2 弯道泥沙运动特性 |
| 3 弯道水流及河床变形数值模拟研究 |
| 3.1 弯道水流数值模拟 |
| 3.2 弯道泥沙运动数值模拟 |
| 4 栖息地相关数值模型 |
| 5 结论与展望 |
（8）基于生态水力特性的河漫滩湿地形态设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 城市快速发展导致湿地面积减少 |
| 1.1.2 城市更新扩张引发河流污染问题 |
| 1.1.3 当前河漫滩湿地面临的困境 |
| 1.1.4 河漫滩湿地成为解决水环境问题新契机 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.2.1 研究目的 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.3 国内外研究现状总结 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 研究方法 |
| 1.6 研究框架 |
| 第2章 相关概念与理论基础 |
| 2.1 河漫滩湿地相关理论研究 |
| 2.1.1 河漫滩湿地概念及界定 |
| 2.1.2 河漫滩湿地分类 |
| 2.1.3 河漫滩湿地构成要素 |
| 2.1.4 河漫滩湿地的特征 |
| 2.1.5 河漫滩湿地的功能 |
| 2.2 生态水力相关理论研究 |
| 2.2.1 生态水力的理论基础 |
| 2.2.2 生态水力的应用现状 |
| 2.3 生态水力特性与河漫滩湿地形态设计的关联性 |
| 2.3.1 生态水力特性与河漫滩湿地竖向设计 |
| 2.3.2 生态水力特性与河漫滩湿地平面设计 |
| 2.3.3 生态水力特性与河漫滩湿地横、纵断面设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 河漫滩湿地几何形态特征分析 |
| 3.1 自然河湾几何形态概化描述 |
| 3.1.1 正弦派生曲线 |
| 3.1.2 非对称Kinoshita派生曲线 |
| 3.2 河漫滩湿地形态设计影响因素分析 |
| 3.2.1 弯道水流特性对河漫滩湿地设计的影响 |
| 3.2.2 弯道宽度对河漫滩湿地设计的影响 |
| 3.3 河漫滩湿地几何形态特征量化分析 |
| 3.3.1 河漫滩湿地几何形态多尺度分析 |
| 3.3.2 河漫滩湿地几何形态特征的选取 |
| 3.4 河漫滩湿地形态设计评价指标 |
| 3.4.1 水动力指标评价 |
| 3.4.2 水体理化指标评价 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 不同形态设计对生态水力特性数值模拟分析 |
| 4.1 MIKE21 模型数值模拟方法 |
| 4.1.1 水动力模型的数值模拟方法 |
| 4.1.2 水质模型的数值模拟方法 |
| 4.2 建立模拟方案的水动力水质评价模型 |
| 4.2.1 模拟方案的建立 |
| 4.2.2 模型网格的划分 |
| 4.2.3 初始条件、边界条件及参数值的设置 |
| 4.2.4 模拟结果与分析 |
| 4.3 不同形态因素对河漫滩湿地生态水力的影响研究 |
| 4.3.1 弯曲度对河漫滩湿地生态水力的影响研究 |
| 4.3.2 宽度对河漫滩湿地生态水力的影响研究 |
| 4.3.3 弯曲边数对河漫滩湿地生态水力的影响研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 河漫滩湿地形态设计方法 |
| 5.1 河漫滩湿地形态规划设计流程 |
| 5.1.1 资料收集及场地前期调研 |
| 5.1.2 方案控制目标和指标的制定 |
| 5.1.3 方案的评价指标体系的建立 |
| 5.1.4 方案形态设计结合景观 |
| 5.1.5 方案分析与比选 |
| 5.2 河漫滩湿地平面形态的设计方法 |
| 5.2.1 修复蜿蜒型河漫滩湿地,营建多样化的平面形态 |
| 5.2.2 适当拓宽湿地水面宽度,增加口袋型滞留单元 |
| 5.2.3 增加河漫滩湿地弯曲边数,丰富河漫滩景观空间 |
| 5.3 河漫滩湿地断面形态设计方法 |
| 5.3.1 营造多变的湿地断面形态 |
| 5.3.2 选择适宜的湿地断面材料 |
| 5.4 河漫滩湿地景观规划设计方法 |
| 5.4.1 水要素 |
| 5.4.2 地形要素 |
| 5.4.3 植物要素 |
| 5.4.4 材质要素 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于生态水力特性模拟的实际案例分析 |
| 6.1 研究区域概况 |
| 6.1.1 项目背景 |
| 6.1.2 地形地貌 |
| 6.1.3 水文气象 |
| 6.1.4 水环境状况 |
| 6.2 研究区现状 |
| 6.3 河漫滩湿地设计目标 |
| 6.4 设计方案的形成 |
| 6.4.1 方案的初步设计 |
| 6.4.2 运用MIKE21 模拟的方案评估 |
| 6.4.3 方案的比选 |
| 6.4.4 最终设计方案 |
| 6.5 结论与建议 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 研究创新点 |
| 7.3 研究不足及展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）基于天然河道丁坝群系统周围水沙运动特性三维数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 单丁坝水力特性研究 |
| 1.2.2 单丁坝周围水沙运动研究现状 |
| 1.2.3 单丁坝水毁试验研究 |
| 1.2.4 丁坝群系统水沙运动规律 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 第2章 基本理论 |
| 2.1 丁坝局部水沙运动特性理论 |
| 2.2 水流控制方程 |
| 2.3 紊流模型 |
| 2.4 泥沙公式 |
| 2.4.1 悬移质泥沙运动 |
| 2.4.2 推移质泥沙运动 |
| 第3章 单丁坝周围水流及泥沙冲刷特性研究 |
| 3.1 非淹没直板丁坝周围的流场及泥沙特性 |
| 3.1.1 算例模型设置及参数选取 |
| 3.1.2 模型验证 |
| 3.1.3 水流和泥沙运动特性分析 |
| 3.2 非淹没阶梯丁坝周围流场及泥沙特性 |
| 3.2.1 算例参数设置和参数选取 |
| 3.2.2 阶梯型丁坝周围水流和泥沙运动特性分析 |
| 3.3 不同挑角丁坝周围的流场及泥沙特性 |
| 3.3.1 计算模型及参数的设置 |
| 3.3.2 丁坝挑角对流场的影响分析 |
| 3.3.3 丁坝挑角对局部冲刷的影响 |
| 3.4 不同长度丁坝周围流场及泥沙特性 |
| 3.4.1 丁坝模型及参数设置 |
| 3.4.2 丁坝长度对流场的影响分析 |
| 3.4.3 不同丁坝长度对局部冲刷的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 双丁坝周围水流及泥沙冲刷特性研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 模型及参数设置 |
| 4.3 双丁坝对流场的影响分析 |
| 4.4 双丁坝对局部冲深的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 丁坝群周围水流及泥沙冲刷特性研究 |
| 5.1 原始丁坝群工程概述 |
| 5.2 原始丁坝群数值模型及参数设置 |
| 5.3 原始丁坝群模型验证 |
| 5.3.1 水流流场计算结果 |
| 5.3.2 丁坝群冲刷坑计算结果 |
| 5.4 丁坝长度对河流水流泥沙运动影响 |
| 5.4.1 数值算例设置 |
| 5.4.2 水流计算结果 |
| 5.4.3 丁坝群冲刷坑计算结果 |
| 5.5 丁坝挑角对河流水流泥沙运动影响 |
| 5.5.1 数值算例设置 |
| 5.5.2 水流计算结果 |
| 5.5.3 丁坝群冲刷坑计算结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）弯曲河流颈口裁弯过程实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 弯曲河流自然裁弯 |
| 1.2.2 弯曲河流演变实验 |
| 1.2.3 植被对弯曲河流的影响 |
| 1.3 尚未解决的关键问题 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 第二章 研究方法与实验装置 |
| 2.1 实验水槽 |
| 2.2 测量系统 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.4 实验设计 |
| 2.4.1 恒定流量下颈口裁弯实验设计 |
| 2.4.2 阶梯流量下颈口裁弯实验设计 |
| 2.4.3 植被作用下颈口裁弯实验设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 恒定流量下颈口裁弯过程 |
| 3.1 颈口裁弯过程与新河道发展 |
| 3.1.1 裁弯前颈口变化过程和临界条件 |
| 3.1.2 颈口裁弯后新河道发展过程 |
| 3.2 裁弯前后水力参数调整 |
| 3.3 河道形态对颈口裁弯的响应 |
| 3.3.1 河道横向迁移 |
| 3.3.2 河道侵蚀量 |
| 3.3.3 河道断面地形变化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 流量变化对颈口裁弯的影响 |
| 4.1 阶梯流量下颈口裁弯过程 |
| 4.1.1 裁弯前颈口上、下游河道演变 |
| 4.1.2 裁弯前颈口宽度变化 |
| 4.1.3 裁弯后新河道发展 |
| 4.2 阶梯流量下裁弯前后水位调整 |
| 4.2.1 不同时刻沿程水位 |
| 4.2.2 典型断面水位 |
| 4.2.3 水面比降和剪切力 |
| 4.3 阶梯流量下河道对裁弯的响应 |
| 4.3.1 河道形态调整 |
| 4.3.2 河道横向迁移 |
| 4.3.3 河岸线和河道侵蚀 |
| 4.3.4 河道横断面 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 植被对颈口裁弯的影响 |
| 5.1 植被作用下颈口裁弯过程 |
| 5.1.1 裁弯前颈口宽度变化 |
| 5.1.2 颈口裁弯后新河道发展 |
| 5.2 植被作用下水位变化 |
| 5.2.1 不同时刻沿程水位和比降 |
| 5.2.2 典型断面水位调整 |
| 5.3 植被作用下河道对裁弯的响应 |
| 5.3.1 河道形态 |
| 5.3.2 河道中心线 |
| 5.3.3 河道冲刷 |
| 5.3.4 河道横断面变化 |
| 5.4 植被对裁弯的抑制作用 |
| 5.4.1 恒定流量下植被作用 |
| 5.4.2 恒定与阶梯流量下植被作用 |
| 5.4.3 平滩流量下植被作用 |
| 5.5 颈口裁弯与河流能耗的关系 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 颈口裁弯过程的水动力数值模拟 |
| 6.1 研究区域 |
| 6.2 模型建立 |
| 6.2.1 基本方程 |
| 6.2.2 模型验证 |
| 6.3 初始与边界条件 |
| 6.4 颈口分流和平面流场 |
| 6.3.1 颈口分流情况 |
| 6.3.2 河道平均流速和水深 |
| 6.5 垂向流速变化 |
| 6.5.1 颈口段垂向流速 |
| 6.5.2 裁弯上、下游弯顶垂向流速变化 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A (攻读学位期间发表论文目录) |
四、弯曲河流三维数值模型（论文参考文献）
- [1]多时段急弯河道水流特征及冰水动力特性研究[D]. 李民康. 内蒙古农业大学, 2021
- [2]蜿蜒型河流地貌特征指标体系研究 ——以赤水河流域为例[D]. 刘一漩. 河北农业大学, 2021(05)
- [3]青藏高原东南缘地壳形变动力学数值模拟研究[D]. 朱良玉. 中国地震局地质研究所, 2020
- [4]弯曲河道水动力不稳定性及床面短期演变特性[D]. 曹玉芬. 天津大学, 2020(01)
- [5]黄河宁夏平罗四排口河段三维水沙运移与河床变形数值模拟[D]. 刘鑫. 宁夏大学, 2020(03)
- [6]山区单弯河流纵向桥段水流特性研究[D]. 朱嘉远. 长安大学, 2020(06)
- [7]弯曲河道对改善水生生物栖息地研究进展[J]. 张新华,邓晴,文萌,王明. 西南民族大学学报(自然科学版), 2019(06)
- [8]基于生态水力特性的河漫滩湿地形态设计研究[D]. 吕淑婷. 天津大学, 2019(01)
- [9]基于天然河道丁坝群系统周围水沙运动特性三维数值模拟[D]. 曾庆达. 天津大学, 2019(01)
- [10]弯曲河流颈口裁弯过程实验研究[D]. 吴新宇. 长沙理工大学, 2019(06)