第一章 绪论 1
1.1 背景 1
1.1.1 人类与河流的关系 1
1.1.2 河流健康 2
1.2 河流动力过程研究进展 3
1.2.1 非线性河流动力学理论简介 4
1.2.2 数值模拟研究进展 5
1.2.3 物理模型试验研究进展 6
1.3主要研究内容 8
第二章 弯曲河道明渠层流稳定性特征 9
2.1 理论模式 9
2.1.1 基本变换及控制方程 10
2.1.2 稳定性分析 11
2.2 理论模式方程的求解 12
2.2.1 基本流方程及其理论解 12
2.2.2 边界扰动量满足的方程及其理论解 13
2.3 计算结果及分析 14
2.3.1 计算模型的验证 14
2.3.2 明渠层流稳定性特征 16
2.4 小结 22
第三章 弯曲河道中多尺度紊流结构动力演化特征 24
3.1 理论模式 24
3.1.1 基本变换及控制方程 25
3.1.2 拟序量演化分析 25
3.2 理论模式方程的求解 26
3.2.1 基本流方程及其理论解 26
3.2.2 拟序扰动量满足的方程及其理论解 26
3.3 弯曲河道多尺度紊流特性计算结果及分析 27
3.3.1 多尺度紊流模态计算 27
3.3.2 弯曲程度对明渠多尺度紊流特征的影响 30
3.3.3 雷诺数变化对明渠多尺度紊流特征的影响 32
3.3.4 明渠多尺度紊流结构的动力场分析 33
3.4 小结 39
第四章 连续弯道水流动力特性的三维数值模拟 41
4.1 数学模型 42
4.1.1 水流运动方程 42
4.1.2 数值计算方法 43
4.2 三维单一弯道模型验证 44
4.3 弯曲河道水流动力特性的数值计算 48
4.3.1 河道弯曲度对水流动力特性的影响 49
4.3.2 河宽对水流动力特性的影响 57
4.3.3 水深对水流动力特性的影响 61
4.3.4 流速对水流动力特性的影响 64
4.4 小结 67
第五章 河道演变的自然模型试验 69
5.1 自然模型法介绍 69
5.2 室内小河试验发展 70
5.3 试验研究目的与内容 71
5.4 试验设备和布置 72
5.5 模型河道演变结果 73
5.6 模型小河河型特征 79
5.6.1分汊型 80
5.6.2 顺直型 81
5.6.3弯曲型 83
5.7 小结 84
第六章 结论 86
参考文献 88