常曲率U型彎道水流結構與泥沙沖淤試驗研究.pdf

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水利水電技術第47卷2016年第9期常曲率U型彎道水流結構與泥沙沖淤試驗研究白玉川1’。,高術仙2,徐國強2(I.天津大學水利工程仿真與安全國家重點實驗室,天津300072;2.天津大學河流海岸工程泥沙研究所,天津300072)摘要:通過在常曲率u型彎道水槽試驗中采集的流速和水深過程數據,研究了彎道內水流結構及泥沙沖淤形態,分析了水流與床面之間的相互影響。試驗發現:(1)彎道水流結構水面線發生扭曲,水流動力軸線及三個方向的垂線平均流速隨流程和橫向分布均有變化;(2)由于彎道特有的幾何特征,使彎道中水流產生特有的彎道環流運動,彎道環流運動引起彎道泥沙的橫向輸移,形成彎道凹岸沖刷、凸岸淤積的沖淤特性,反之,床面形態的變化也使水流結構發生改變。研究所得結果可為河流泥沙研究提供參考。關鍵詞:U型彎道;泥沙沖淤;試驗研究doi:10.13928/j.cnki.wrahe.2016.09.015中圖分類號:TVl42文獻標識碼:B文章編號:1000.0860(2016)09.0075.05ExperimentalstudyOllflowstructureanderosionanddepositionofsedimentofconstantcurvatureU-shapedcurveBaiYuchuanl’,GaoShuxian2,XuGuoqian92(1.StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety,TianjinUnivemit),,Tianjin300072,China;2.InstituteforSedimentonRiverandCoastEnsineering,SchoolofCivilEnsineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Thearticle,throughthevelocityanddepthofprocessdatacollectinginflumeexperiments,studiedqualitativelytheflowstructureandcharacteristicofscoutingandsedimentationofconstantcurvatureu-shapedcurve,andanalysisthemutualin-fluencebetweenflowandbed.Experimentfoundthattheflowstructureisdifferentfromstraightchannel,thewaterlineistwis-ted,theflowdynamicaxisandtheverticalaverageflowvelocityinthethreedirectionschangealongwiththeprocessandtrans—versedistribufiomDuetospecialgeometricfeatureinmeanderingchannel,theflowformstheuniquecirculationmovement,itcauseslateraltransportofthesedimentandeventuallyformtheerosionanddepositionfeaturesofconcavebankScourandconvexbankdeposit.Keywords:U-shapedmeanderingchannel;circulationflow;Erosionanddepositionofsediment彎道水流具有明顯的三維特性,用聲學多普勒流速儀獲取流速和高程數據,并在此基礎上進行分析,可以得到彎道水沙運動規律。彎道中水流在離心力和向心方向上的壓力差的共同作用下產生彎道環流運動,彎道環流的出現引起彎道泥沙的橫向輸移,從而改變河床地形與河岸地貌,因此,對彎道環流結構和床面的沖淤特性研究對于理論研究和工程應用都很重要【1。4J。WaterResourtHandHy鯽D“wEngiMeting701.47No.91試驗裝置本文通過在常曲率U型彎道水槽實驗中采集的收稿日期:2015.03.07基金項目:國家自然科學基金項目(51279124,51021004,50979066)。作者簡介:白玉川(1967一),男,教授。
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