彎道水流結(jié)構(gòu)及其床面演變試驗(yàn)研究.pdf

1、水資源與人類生活各個(gè)領(lǐng)域緊密相關(guān)，近年來，在許多水力學(xué)領(lǐng)域取得了豐碩成果，但我們對(duì)彎道水流的三維水流結(jié)構(gòu)、紊動(dòng)特性、河流床面形態(tài)及演變的認(rèn)識(shí)仍有待進(jìn)一步深入，這使得在預(yù)測河床演變、應(yīng)對(duì)突發(fā)情況等方面面臨著一定的困難。由此可見，針對(duì)天然彎道中水流的水動(dòng)力特性以及河床地貌形態(tài)演變的研究十分必要。由于實(shí)測資料的獲取較為困難且存在費(fèi)用昂貴、精度較差的問題，我們將在室內(nèi)明渠彎道水槽中開展研究。
　　本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一個(gè)由一個(gè)180o彎段和兩個(gè)直

2、段組合而成的常曲率彎道水槽模型，運(yùn)用聲學(xué)多普勒測速儀對(duì)模型中水流進(jìn)行精細(xì)測量，并獲取到每個(gè)測點(diǎn)三個(gè)不同方向的瞬時(shí)速度，以此為基礎(chǔ)展開分析。本文分析了水流流向平均流速及其速度等值線圖、水動(dòng)力軸線，沿垂線分布的三個(gè)方向的流速及彎道環(huán)流，并得到了在單彎道中水流結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為天然河流連續(xù)彎道的研究打下了基礎(chǔ)。
　　彎道水流運(yùn)動(dòng)以及泥沙輸移將引起河流床面形態(tài)的改變，這對(duì)河流演變具有重要影響。根據(jù)水流阻力規(guī)律，對(duì)床面形態(tài)進(jìn)行預(yù)測是河流動(dòng)力學(xué)中研

3、究的一個(gè)重要研究方面。河流在流動(dòng)過程中存在水流阻力損失，而水流阻力損失則隨著來水來沙條件和床面形態(tài)的改變而改變。水流阻力規(guī)律既決定于床面形態(tài)，同時(shí)也能反映床面形態(tài)特征。
　　基于河流阻力規(guī)律這一理念，本文結(jié)合水槽試驗(yàn)研究成果，根據(jù)水流阻力規(guī)律表達(dá)形式，對(duì)不同床面形態(tài)進(jìn)行了區(qū)分，給出兩個(gè)決定床面形態(tài)的無量綱參數(shù)，繪制了不同床面形態(tài)的劃分圖，論述了床面形態(tài)變化與床面形態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系，得到了床面高、低能態(tài)的分界線方程以及不同床面形態(tài)間