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黄河下游复杂的河道形态特征与水沙过程表明河道阻力变化规律异常复杂,滩槽阻力不易确定;洪水数值模拟是下游主槽及滩区洪水演进预报的重要研究手段。本文以黄河下游典型河段为研究对象,采用实测资料分析、水槽试验与数值模拟相结合的方法,提出了动床阻力与滩区典型植被阻力的计算方法,并采用水沙动力学模型对河道高含沙洪水及漫滩洪水的演进过程进行了模拟。研究成果不仅能够丰富泥沙运动力学与河流模拟的基础理论,还可为黄河下游河道治理提供技术支撑。(1)采用实测资料分析与理论分析相结合的方法,建立了适用于黄河下游床面形态与水沙输移特点的动床阻力公式。首先分析了水流强度、含沙量及相对粗糙度对动床阻力的影响,并对现有的典型动床阻力公式进行了评价与分析;然后通过建立水流佛汝德数(Fr)及无量纲参数[log(h J/D50)]之间的关系式来进行水流能态分区,进而建立了动床阻力系数与水流佛汝德数(Fr)及相对水深(h/D50)之间的幂函数关系;采用黄河下游各水文站实测资料对该式进行了率定(686组)与验证(2288组)。结果表明该式的计算精度较高,相关系数一般高于0.8。(2)以黄河下游滩区典型植被为研究对象,进行了不同水沙条件下含植被浑水的变坡水槽试验,分析了含植被浑水的纵向流速沿垂线分布特点及阻力变化特性。结果表明:植被在非淹没情况下,纵向流速沿垂向呈内外两区分布特点,即随相对水深增加先增大后减小;植被在淹没情况下,纵向流速沿垂向则呈三区“S”形分布,即随相对水深增加呈先增大后减小再增大的变化趋势。植被拖曳力系数(CD)随雷诺数(Re)的增大而减小,而达西-韦斯巴赫阻力系数(f)随Re的增大呈先减小后趋于常数的变化特点。采用多元回归分析拟合得到了植被糙率(nb)与水流佛汝德数(Fr)及相对粗糙度(Hv/H)的计算关系式。(3)建立了适用于计算实际复杂断面形态下高含沙洪水演进过程的一维水沙耦合数学模型,该模型考虑了非均匀泥沙不平衡输移及河床冲淤对水流运动的影响。采用黄河下游游荡段多场实测高含沙洪水过程资料,对模型进行了率定和验证,定量分析了耦合解法与非耦合解法、不同断面间距及冲淤面积分配模式对模拟结果的影响。结果表明:对高含沙洪水过程模拟而言,基于水沙耦合解法的计算结果与实测值更为符合;断面间距对模拟结果的影响,主要表现在对沿程水位及流量过程影响相对较小,而对含沙量及河段冲淤量影响较大,合理的计算断面间距平均值应不超过3.0km;冲淤面积分配模式对水位影响相对较小,而对流量、含沙量及河道冲淤过程影响较为明显,尤其对于淤积严重的河段,且等厚度分配模式的计算结果与实际符合相对较好。基于新动床阻力公式的一维模拟结果表明新动床阻力公式能够较好地模拟高含沙洪水在黄河下游游荡河段的演进过程。(4)以黄河下游夹河滩至高村典型游荡型宽滩河段为研究对象,采用定床概化模型试验与数值模拟相结合的方法研究了溃堤后漫滩水流在滩区的演进过程,并分析了不同滩地糙率对洪水演进的影响。结果分析表明:溃堤后漫滩水流以涨水波的形式向滩区迅速传播;受滩区河床横比降大于纵比降的影响,漫滩水流先沿横向迅速传播,后顺大堤向下游传播;不同滩地阻力对进滩流量及洪水演进路线无明显影响,但对洪水波前到达时间影响较大,波前到达时间与糙率呈正相关,与洪水量级呈负相关。(5)采用基于非结构三角形网格的二维水沙动力学模型计算了漫滩洪水在黄河下游兰考东明滩区的演进过程,定量分析了不同网格尺度、局部区域的村庄与植被阻力对模拟结果的影响。结果分析表明:计算网格尺度并非越小越好,而是应保证与实测高程点的密度基本适宜;村庄区域不同糙率取值对村庄附近洪水演进影响显著;局部区域的植被阻力对附近水深影响相对较小,对附近流速影响较为明显,且考虑植被阻力条件下该区域的床面淤积厚度略有增加。