摘 要
河流水力学数值模拟在水资源管理、防洪减灾及生态环境保护中具有重要意义，其研究背景源于复杂水动力过程难以通过传统实验手段全面解析。为深入理解河流流场特性及其对工程实践的影响，本研究以数值模拟为核心技术，结合理论分析与实际应用，旨在构建高效、精确的河流水力学模拟框架。研究采用有限体积法求解浅水方程组，并引入地形适应性网格生成算法以提高复杂河床条件下的计算精度。同时，针对非恒定流问题，开发了时间步长自适应算法，显著提升了数值模型的稳定性和效率。基于上述方法，研究选取典型河流断面进行验证，结果表明模型能够准确再现水流结构和水位变化过程，误差控制在可接受范围内。此外，将该模型应用于某大型水利工程的洪水演进分析中，成功预测了洪水传播路径及淹没范围，为决策支持提供了科学依据。本研究的主要创新点在于提出了一种融合地形特征与动态调整机制的数值方案，有效解决了传统模型在复杂地形条件下适用性不足的问题，为河流水力学研究提供了新思路。研究成果不仅丰富了数值模拟理论体系，还为实际工程中的水灾害防治与水资源优化配置提供了有力工具。关键词：河流水力学；数值模拟；有限体积法；地形适应性网格；时间步长自适应算法
目 录
摘 要 I
1 绪论 1
1.1 河流水力学数值模拟的研究背景 1
1.2 数值模拟在河流水力学中的意义 1
1.3 国内外研究现状与发展趋势 1
1.4 本文研究方法与技术路线 2
2 河流流动基本理论与数值模型 3
2.1 河流流动的基本方程 3
2.2 数值模型的构建与验证 3
2.3 流动边界条件的设定 4
2.4 模型参数敏感性分析 4
2.5 理论模型的应用范围 5
3 河流水力学数值模拟的关键技术 6
3.1 网格划分与优化方法 6
3.2 湍流模型的选择与应用 6
3.3 数值求解算法的改进 7
3.4 不同地形条件下的模拟挑战 7
3.5 技术难点与解决方案 8
4 河流水力学数值模拟的应用案例分析 9
4.1 洪水演进过程的数值模拟 9
4.2 河道整治工程的效果评估 9
4.3 水质输运与扩散模拟研究 10
4.4 生态环境影响的定量分析 10
4.5 实际工程中的综合应用 11
结 论 12
参 考 文 献 13
致 谢 14
