数学建模河流模拟课程设计

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1、《河流模拟》课程设计[键入公司地址]武汉大学水利水电学院《河流模拟课程设计》班级：港航二班姓名：学号：指导老师：吴卫民28《河流模拟》课程设计目录1.课程设计的目的22.课程设计的内容23数学建模的原理23.1基本方程23.2方程的离散33.3补充公式及参数选取43.4计算步骤44计算成果分析54.1历年流量输沙量特征值54.2历年淤积总量64.3历年库容水位关系64.4深泓变化74.5坝前断面淤积变化74.6计算结果分析85源程序解释说明928《河流模拟》课程设计1.课程设计的目的通过课程设计，初步掌握一维数学模型建立数学模型的的基本过程和计算方法，具备一定的解决实

2、际问题的能力。2.课程设计的内容以水流、泥沙方程为基础，构建恒定流条件下的河道一维水沙数学模型，并编制出完整的计算程序，并以某个水库为实例，进行水库泥沙淤积计算。水流条件：恒定非均匀流。泥沙条件：包括悬移质，推移质的均匀沙模型，推移质计算模式为饱和输沙，悬移质计算模式为不饱和输沙，水流泥沙方程采用非耦合解。3数学建模的原理3.1基本方程水流连续方程：(1)水流运动方程(2)28《河流模拟》课程设计或(3)泥沙连续方程（4）河床变形方程（5）推移质平衡输沙方程G=G*（6）水流挟沙力公式采用张瑞瑾公式，推移质输沙率公式采用Mayer-Peter公式：N为曼宁糙率系数，为

3、河床平整情况下的沙粒曼宁糙率系数公式中的能坡J按均匀流曼宁公式近似计算（每个断面不同）。3.2方程的离散方程（1）在恒定流情况下有，离散为:Q=const方程（3）变形为或28《河流模拟》课程设计上式离散为方程（4）去掉时间项得到该方程的解析解为：由方程（4-5）可得　　对2号断面以下，上式可以离散为：为推移质输沙率，S为悬移质含沙量对于进口断面，推移质不考虑，悬移质采用单点离散方程（5）可离散为：3.3补充公式及参数选取28《河流模拟》课程设计其中，k取0.124，m取1.05，恢复饱和系数，干密度取1.3，均匀沙粒径为d=0.041mm。3.4计算步骤（1）输入河

4、床地形糙率等数据（2）读入一个时段的水沙数据　（特别注意，不要一次性将数据全部读入）（3）计算水面线，同时得到各断面的水力要素（4）计算前要注意在坝前输入水位，各断面均应对流量赋值（5）计算水流挟沙力（6）计算推移质输沙率（7）计算各断面含沙量（8）计算各断面冲淤厚度（9）修改水各断面水下河床高程（10）重新进入（2）进行下一循环（11）计算10年河床变形，计算时段为一天，单位为秒（s）（12）淤积总量年输出一次，其余每两年输出一次计算结果4计算成果分析4.1历年流量输沙量特征值图表1历年流量输沙量特征值年份悬移质输沙量(万t)推移质输沙量(万t)年径流量(亿m^3)

5、28《河流模拟》课程设计19841821.4927.3223548.455619853469.71652.0457461.4862198611702.33175.5349586.638919873033.78445.5067650.396719881640.99624.6149429.584519892175.49832.6324731.76919906301.05894.5158765.849219914724.52570.86787556.609819921874.59128.11886532.818219932535.49538.03242537.942328《

6、河流模拟》课程设计4.2历年淤积总量图表2淤积总量随时间变化曲线4.3历年库容水位关系图表3历年库容水位曲线28《河流模拟》课程设计4.4深泓变化图表4历年深泓变化趋势图4.5坝前断面淤积变化图表58#横断面历年淤积地形变化28《河流模拟》课程设计4.6计算结果分析坝前呈三角洲淤积形态，选取坝前CS-8#断面的历年冲淤变化作图，直观地显示了坝前逐年淤积的事实。由图表2也明显地看出淤积总量逐渐增加，随之库容逐渐减少，这可由图表3反映出来。另外，有了人为的限制条件，即允许河道冲刷已经淤积的泥沙，而不允许冲刷原始河床，故程序中事先设定了允许误差范围，由质量守恒关系计算冲淤的

7、量的关系，入库泥沙与出库泥沙的差值理论上即为淤积在水库中的泥沙，但是考虑到计算过程中是以267m的正常蓄水位来计算的，尤其在库尾回水区可能会有高于267m出的淤积量没有计入总淤积量，因此二者有一定的误差，但是只要控制在误差不大于5%，即认为计算结果合理。28《河流模拟》课程设计5源程序解释说明PROGRAMMAINPARAMETER(NPXT=16,MM=100,SFAI=0.85,FAI=0.50,IDAY=3653,IYEAR=10)PARAMETER(RS=26.5,RW=10.0,ROU0=1300,ROU=1000,ROUS=2650,DT