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山区入汇型河道水沙运动演化特征试验研究

刘同宦  
【摘要】:水沙交汇区在天然河流和水利工程中广泛存在着。本文在回顾入汇型河道水沙运动研究成果的基础上,应用超声测速仪(ADV)及相关测试设备研究了入汇角为30?时支流斜接主流入汇型河道的水沙运动。主要研究内容包括入汇区三维水流结构模式、流场分布、水流紊动强度、入汇口附近水面坡降的变化、入汇区的泥沙运动、冲刷稳定后床面形态特征及主流输沙特性随主支水沙变化情况。 在入汇型河道三维水流结构试验过程中,获得了不同主支汇流比下的水面等值线图、u方向等值线图、u-v方向矢量场、v-w方向矢量场及水流脉动特征值。通过分析这些数据,获得了较为真实的入汇区三维水流结构。试验表明:支流汇入主流后,在入汇口下游形成最大流速区、回流分离区等不同程度的流区。入汇口下游主流右侧(靠入汇侧壁)的分离区尺寸与主支汇流比q*相关,并且随水深的变化而变化,但其形状基本保持不变。随着q*增加,分离区尺寸随之增大,然而,当q*很大时,分离区尺寸存在上限。入汇口上游水面坡降与汇流比也有很大关系,汇流比增大,主流上游水面坡降减小,支流上游水面坡降增大;但对入汇口及其下游汇流掺混区水面坡降的影响,则随主流流量增大而增大,而随汇流比增大而有所减小。在入汇口下游和主流轴线正交的横断面上,水流存在横向分速,水面附近横向分速指向入汇口对侧固壁,临底附近的横向分速指向入汇口一侧。通过对入汇口及其下游水流现象的观测及三维流场的综合分析,可以将入汇区的水流流动现象初步描述为六个不同的区域,即水


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