基于有限差分法的跌坎冲刷一维数值模拟

来源：水资源与水工程学报杂志2021年第1期北京时间：

作者：张雪，王新宏，董梁，郎永彪，倪宇航

单位：（1.西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,2.青海省水利水电勘测设计研究院

摘要：跌坎冲刷是一种特殊的河床冲淤现象，涉及跨临界流以及剧烈的河床变形过程，数值模拟时由于Preissmann格式仅适用于模拟无间断点的连续水流，无法模拟跨临界流即有间断点存在的情形，因此常出现因急、缓流交替引起的数值振荡问题。基于此，依据河道各断面弗劳德数Fr的大小识别间断点所在位置，将河道划分为不同流段，确保各流段为相同流态的连续水流，对缓流、急流、水跃、水跌4种情况提出合适的边界条件分别进行离散求解，建立基Preissmann格式的跨临界流跌坎冲刷一维非恒定推移质输移数学模型。并利用水槽试验资料对数学模型进行验证，结果表明模型预测值与实测值吻合较好，说明所建立的跌坎冲刷模型预测的可靠性和适用性。

关键词：跌坎冲刷,跨临界流,非恒定流,有限差分法,Preissmann格式

基金资助：陕西省水利科技项目(2017slkj－18、2018slkj－3)