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支流入汇,是天然河流十分普遍的现象,是河流发展运动的重要影响因素。干流输送支流来水来沙能力的大小与干支流交汇区域河流的稳定性密切相关。本文在已有的物理模型试验基础上,结合实测资料分析,运用数学模型进一步研究了黄河内蒙河段干支流交汇段水沙运动的特征,入汇角度对干流输送支流来水来沙能力的影响程度,进而提出了对黄河内蒙支流入汇河段的整治建议。主要内容包括: 1.结合实测资料分析了黄河内蒙河段干流和入汇支流的水沙特征和河床演变特征。由于上游大型水库投入运用,上游流域降雨量减少,用水量增加,内蒙河段来水来沙量逐年减小,并且年内分配趋于均匀,大洪水机遇减小,造成内蒙河段淤积严重、河道萎缩、输送水沙能力下降。支流属于季节性河流,枯水期河床有大量松散堆积物且河床上游比降较大,洪水一旦形成,支流水沙往往具有峰高流急、大水大沙、陡涨陡落的特点。 2.为提高MIKE21模型计算的准确程度和效率,以.mesh文件和.mdf文件为接口进行了二次开发,优化了Mesh Generator生成的三角网格。对比优化前后的网格,无论从单一三角形网格片的质量比较还是从整体剖分区域网格质量比较,优化后的网格质量都大大高于优化前,模型计算准确程度和效率都得到大幅提高。 3.对MIKE21泥沙和河床变形计算模块进行了较为深入的探讨,并结合张瑞瑾公式对比分析了MIKE21采用的恩格隆汉森公式以及整个泥沙计算在研究河段的适用性。恩格隆汉森公式认为水流中的泥沙受当地河床构成影响较大,因此,泥沙运动计算主要考虑了床沙构成和河床形态的影响,而对水流条件以及水体中挟带的来自上游的泥沙的影响考虑较少。另一方面,MIKE21泥沙模型在泥沙计算中考虑了螺旋流的影响,并且引入了垂向的对流扩散方程,这在一定程度上弥补了恩格隆汉森公式对水流条件考虑较少的不足。经过实际的验证,MIKE21泥沙模型能够在一定程度上应用于内蒙河段的泥沙计算。 4.为降低内蒙河段支流入汇对黄河干流的不利影响,提出了调整支流入汇角度的整治方案,并分别对现状入汇(90°)、60°入汇和30°入汇角度进行了模拟对比分析,调整入汇角度后支流洪峰对干流的不利影响降低。综合考虑经济因素和整治效果,认为选取60°入汇方案较为合适。