(1)采用挟沙力法按下式计算:
Fs=αω(s*-s) (8.6.3-1)
式中Fs——源汇函数; α——泥沙沉降机率;
s*——挟沙力(kg/m3),可采用经验公式或试验确定。 (2)采用切应力法可通过切应力大小比较确定: 底部切应力按下式计算:
(8.6.3-2)
当τ≤τ
d
时,水中泥沙处于落淤状态,则:
(8.6.3-3)
当τd<τ<τ
e
时,床面处于不冲不淤状态,则:
Fs=0 (8.6.3-4)
当τ≥τ
e
时,床面泥沙起动,则:
(8.6.3-5)
式中τd——临界淤积切应力(N/m2),宜由试验确定,也可通过验证计算确定;
τe——临界冲刷切应力(N/m2),宜由试验确定,也可通过验证计算确定;
M——冲刷系数(kg/(m22s)),宜由试验确定,也可通过验证计算确定。
(3)源汇函数也可采用其它等价形式表示,但需经试验验证。 8.6.4 泥沙静水沉降速度宜通过试验或经验公式确定。
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条文说明
8.6.2 在淤泥质海岸与河口,悬沙颗粒很细,含沙量不大,潮流运动紊动粘性系数Nx、Ny与悬沙紊动扩散系数Dx、Dy数值相接近,可采用同一值。 8.6.3 源汇函数Fs的确定,是悬沙输移扩散计算的关键,由泥沙沉降和起动机理所决定,有多种形式表示和多种方法确定,本规程所列的两种方法是目前应用较广的方法。
8.7 验证计算及精度控制
8.7.1 验证计算应通过参数和边界条件的调整,使模拟计算结果达到与实测结果基本相符的要求。
8.7.2 验证计算应包括下列内容: (1)潮位过程线;
(2)流速、流向过程线; (3)流路;
(4)含沙量过程线; (5)床面冲淤。
8.7.3 潮位、流速、流向的验证计算精度应符合本规程第4.6.6条的规定,含沙量验证要求变化趋势一致,潮段平均含沙量允许偏差为±30%。
8.7.4 在验证计算中应对计算与实测的流场与含沙量场合理性进行分析。 8.7.5 床面冲淤验证计算中,计算与实测平均冲淤厚度偏差应小于30%,并应满足冲淤部位和冲趋势相似的要求。
8.8 方案计算
8.8.1 应调整工程区边界,进行方案计算。方案计算中有关参数的选取及边界控制条件均应与验证计算的相同。
8.8.2 通过方案计算,应得出各方案的潮位、潮差、流速、流向、含沙量及床面冲淤变化等结果,并应以相应图表表示。
8.9 成果分析
8.9.1 应根据工程前后潮位、流场、床面冲淤强度和分布等方面的变化,论证各工程方案的优劣。
8.9.2 通过对方案的综合分析,应提出推荐方案。 8.9.3 重要工程的数值模拟应有可视化动态显示。
9.1 基本资料
9.1.1 除满足本规程第8.1节的要求外,应增加不同水层的流速、流向和含沙量资料。
42
9.2 基本方程
9.2.1 潮流运动可按下列方程控制: (1)连续方程:
(9.2.1-1)
(2)x向动量方程:
(9.2.1-2)
(3)y向动量方程:
(9.2.1-3)
(4)z向动量方程:
(9.2.1-4)
式中x、y、z——原点置于某一基面,z轴垂直向上的直角坐标系坐标; u、v、w——空间流速矢量
沿x、y、z轴的速度分量(m/s);
P——水压力(kg/m2);
Nx、Ny、Nz——分别为潮流沿x、y、z向的紊动粘性系数(m2/s)。 9.2.2 悬沙输移扩散可按下列方程控制:
(9.2.2)
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式中 s——水体含沙量(kg/m3);
Dx、Dy、Dz——分别为泥沙沿x、y、z向紊动扩散系数(m2/s); ωf——泥沙有效沉速(m/s),ωf=ω-w。 9.2.3 床面冲淤变化可按下列方程控制:
(9.2.3)
式中Δh——床面冲淤厚度(m);
qx——沿x向的底沙单宽输沙率(kg/(m2s)); qy——沿y向的底沙单宽输沙率(kg/(m2s)); sb——临底处水体含沙量(kg/m3); ωfb——临底处泥沙有效沉速(m/s); Dzb——临底处泥沙垂向紊动扩散系数(m2/s)。
条文说明
9.2.1~9.2.3 给出了在空间直角坐标系中的三维潮流泥沙的基本方程,方程形式为常用形式,亦可写成其它的等价形式。
在海岸与河口潮流中,垂向流速w相对于水平方向的流速u、v一般很小,其时间和空间的微分量级要比水平方向流速的微分量级小得多,可以忽略其影响,式(9.2.1-4)可近似写为:
(9.2.1-4A)
即假定潮流运动服从静水压强分布,这一假定在三维潮流数值模拟中被广泛采用。
泥质海岸与河口的潮流底沙输沙量所占比重很小,通常可以忽略不计,式(9.2.3)可写为:
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