计算水力学洪水波.pptx

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,Leila for 水文09,版权所有,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算水力学洪水波,第四讲 洪 水 波,水文09级计算水力学教学课件,课 程 内 容,水库调洪演算,常用简化方法,洪水波的分类,运,动,波,惯,性,波,扩,散,波,动,力,波,马斯京根法,描述河道一维水流运动得圣维南方程组,1、,洪水波得分类,当,地,惯,性,项,迁,移,惯,性,项,压,力,项,重,力,项,摩,阻,项,忽略,(1)(2)(3),:运动波,忽略,(4)(5),:惯性波,忽略,(1)(2),:扩散波,不忽略,完全考虑,:动力波,1、,洪水波得分类,(,1,),(2),(3),(4),(5),一、运动波,由于动量方程前三项可以忽略,可简化为:,与连续方程联立,消去,h,可得方程,消去,Q,可得方程,1、,洪水波,运动波,一般情况下流速随水深增加而增加,所以有1,即,在一般情况下,波速总就是大于断面平均流速u。,1、,洪水波,运动波,波 速,波速系数,一、运动波,运动波三个重要特征,(1),她只有一族向下游得特征线,所以下游得任何扰,动不可能上溯影响到上游断面得水流情况。,(2),不论波形传播过程中就是否变形,但其波峰保特不,变,没有耗散现象。,(3),当波形发生变化时,不可避免地会发生运动激波。,1、,洪水波,运动波,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,忽略摩阻项,假定底坡水平,棱柱形河道,不计摩阻损失,波动在传播过程中只有能量得转换,无能量损失。,1、,洪水波,惯性波,一、惯性波,与连续方程联立,仍属拟线性双曲线型偏微分方程,有,二根实特征线,1、,洪水波,惯性波,二、惯性波,忽略摩阻项,假定底坡水平,棱柱形河道,1、,洪水波,惯性波,顺特征线:,逆特征线:,按,u+c,得速度沿着波动方向运动,则观测到得现象:,u+E=const,惯性波就是不计摩阻损失,波动在传播过程中只有能量转换,没有能量损失。,1、,洪水波,惯性波,为了保持u、E二者之和不变，当u变小时，E(它反映水深)变大；当u变大时，E变小，因此流速和水深之间是互相转化，形成周期性的振荡波，湖泊中的谐振波属于这种情况。,1、,洪水波得简化方法,扩散波,扩散项得存在所以洪水波得波峰会逐渐坦化。,Z,Z,Max,绳套形水位流量关系,Q,Q,Max,涨水,落水,Z,Z,Max,绳套形水位流量关系,Q,Q,Max,涨水,落水,1、,洪水波得简化方法,扩散波,涨洪时:,落洪时:,1、,洪水波得简化方法,扩散波,扩散项得作用使洪水波得波峰会逐渐坦化,消去变量 h,消去变量 Q,连续方程,阻力公式,动量方程,忽略惯性项,连续方程与动量方程联立得:,1、,洪水波得简化方法,扩散波,水位或流量在短期内有大幅度得变化时:,1、,洪水波得简化方法,动力波,运动波、惯性波和扩散波就是动力波得特殊情况,感潮河道中得水流运动,闸门启闭引起得水流波动,这种情况下,动量方程式中得各项均不能忽略,这样一种波动称为,动力波,。,动力波就是所有波动中最复杂得,只能用,完全得圣维南方程组,描述。,2、,洪水波得简化方法,连续方程式严格满足,并写成差分形式,由于采用不同得近似关系,形成了各种各样得简化方法,动力方程则用河槽蓄量,与出流量Q,及入流量之间得近似关系来代替,简化方法要点:,2、,洪水波得简化方法,水库调洪演算,一般情况下,f(Q),得函数关系为,非线性,难于用显式表达,故常用,图解法,或,试算法,求解。,连续方程式严格满足,并写成差分形式,假定水库蓄水量与出流量之间存在一定的函数关系，即V,f,(Q),2、,洪水波得简化方法,马斯京根法,基本假定:,假定河段槽蓄量,V,与出流量,Q,及入流量,I,之间存在着,线性关系,假定河段槽蓄量V与出流量Q及入流量I之间存在着如下得线性关系,VK x I+(1 x)Q,且,0 x0、5,