河道演化的動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、作為自然河流的基本形態(tài)，順直、彎曲、分汊、游蕩等都蘊(yùn)含著深層次的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，特別是彎曲河流的河彎形態(tài)隨時(shí)間不斷地遷移和蠕動(dòng)，這種過(guò)程就是河流演化的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，也是一個(gè)及其復(fù)雜的過(guò)程。同時(shí)河流系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，揭示復(fù)雜系統(tǒng)演化的規(guī)律是復(fù)雜性科學(xué)研究的問(wèn)題之一。
　　 元胞自動(dòng)機(jī)是研究復(fù)雜系統(tǒng)的一種工具，理論上可以模擬任何復(fù)雜行為。本文先用surfer生成一個(gè)成熟的自然河道，并且建立元胞自動(dòng)機(jī)模型模擬彎曲河道演化的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，從

2、而獲得對(duì)河道演化統(tǒng)計(jì)特征的描述以及演化機(jī)制的理解。主要工作如下：
　　 提出一種彎曲河道演化的元胞自動(dòng)機(jī)模型，研究了高程、沖淤量和水深等因素之間的相互作用對(duì)河流動(dòng)力學(xué)過(guò)程的影響，同時(shí)也考察了水流與河道之間的反饋?zhàn)饔?，兼顧彎曲河道中的湍流運(yùn)動(dòng)。模擬結(jié)果能夠展示與彎曲河道實(shí)際演化定性一致的河岸邊界遷移、凹岸沖刷的速度大于凸岸淤積速度，出現(xiàn)河槽展寬，深泓線移動(dòng)等現(xiàn)象。
　　 河道演化過(guò)程中，水流的攜沙能力有限，河床不斷沖淤抬高