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明渠挟沙水流雷诺切应力特性研究

张春燕  
【摘要】:天然河流总是处在不断的发展、变化过程之中的。水流与河床构成一个矛盾的统一体,水流作用于河床,使河床发生变化,河床的变化又反过来影响水流的结构,它们相互依存,相互影响,相互制约,永远处于变化和发展的过程中,这就是河床演变。河岸侵蚀属于河床演变中的横向变形。 研究水流雷诺切应力的分布规律对研究河岸侵蚀具有重要作用,尤其近年来,随着大型水利工程的建设,特别是小浪底、三峡工程的建成并投入使用,水库下游河岸冲刷问题引起了人们的普遍关注。因此,无论是从解释河岸侵蚀和河床冲刷等河床演变现象出发,还是从解决生产实际课题的需要出发,都需要明确明渠水流雷诺切应力的特性。 本文在总结前人工作的基础上,以研究水库下游再造床过程中的河岸侵蚀为起点,采用资料分析和水槽试验相结合的方法,对水库下游再造床过程中的河岸侵蚀和明渠水流中的雷诺切应力的特性作了初步探讨。 首先采用资料分析的方法探讨了水库下游再造床过程中的河岸侵蚀现象,包括不同河段、不同横向边界约束条件、不同床沙组成和不同河型的河岸侵蚀的特征及其规律。结果表明:水库下游均会有河岸侵蚀发生,但初期一般以下切为主,后期以展宽为主;横向边界约束较强的河段,河岸侵蚀相对较弱;相反,则河岸侵蚀强烈;河床组成较粗特别是形成抗冲粗化层,且边滩组成较细的河段,河岸侵蚀现象非常剧烈;河床组成较细的河段,如果边滩抗冲性较强,则河岸侵蚀现象相对较弱,如果滩地组成较细、容易坍塌,河岸侵蚀也会较强;分汊河段的河岸侵蚀以主汊为主;游荡段的游荡特性在初期受到抑制;弯曲河段的撇弯切滩现象较普遍。 在水槽试验部分,利用MicroADV测量并计算明渠水流的流速、紊动强度及雷


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