变曲率河道冲淤平衡时间尺度的数值研究

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河流冲淤平衡时间尺度是河流生态修复研究中需重点关注的问题之一,但在校核河流泥沙冲淤过程的数值模型时,一般仅从水动力要素和冲淤范围、空间分布角度来评价,缺少时间尺度方面的研究。变曲率河道水动力特性和床面形态复杂,为此基于Delft3D建立三维水沙数学模型,模拟了不同曲率河道内泥沙冲淤过程,将模拟结果与已有试验结果进行了比较,在此基础上分析了模型和试验中河道冲淤过程达到平衡所需时间尺度的关系。结果表明,不同曲率弯道情况下,数值模拟结果中弯道水流动力轴线变化趋势、冲淤位置及变化范围与试验实测数据基本吻合,说明模型可精确模拟变曲率河道泥沙冲淤后床面的形态变化;模拟达到床面冲淤平衡所需时间为试验的1.3~4.0倍,这是因为Delft3D软件无法设置泥沙粒径级配分布,采用了均匀沙,临界床面剪切应力与试验不同,且未考虑到河床底部变化引起的糙率实时动态响应和试验观测引起的误差。
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