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随着社会经济的发展,数字水利的建设已被提上日程,促进水利现代化及水利的可持续发展建设已成为水利行业在新世纪的奋斗目标和发展方向。则建立一套可靠适用的城市河网水流泥沙动力学模型就是数字水利的重要部分。同时,对于城市的防洪规划、洪水预报分析、河道演变规律及水资源综合利用等有着十分重大的意义。 本论文结合珠江三角洲河网实际情形,应用数值模拟方法对其进行研究、计算并运用Visual C#.NET技术实现其可视化及其交互性操作。论文主要有如下三部分组成。 论文第一部分,回顾了以往的河网水流计算模型,比较他们的优缺点,并结合我国城市河网建设的实际,综述了我国河网水流计算理论及应用的进展和水平以及论文的选题背景。同时,对数值模拟的方法和理论做了简单的概述。 论文第二部分,详细论述了河网系统流动的基本方程的数值模拟及半隐式有限元方法。将模型应用于珠江三角洲河网,进一步分析显示模型的特点:1、采用分凝算法分别求解河网的水位分布与流量分布,水位与流量的耦合采用半隐式方法迭代计算,从而提高计算效率。2、利用有限元的装配算法,将河道水位方程与汊点水位方程叠加成总体方程求解,由于总体方程考虑了河网水位分布与变化的强耦合效应,因此该算法具有稳定性强、收敛快的特点。3、利用有限元的数据结构进行河网描述(类似杆系结构),对于工程规划时增加河道断面问题,数据准备简单。 最后,应用Visual C#.NET面向对象的编程技术并应用于珠江三角洲河网,实现了河网计算的可视化,为用户提供友好的交互式界面服务,并对河网计算以及GIS系统等进行了展望。