連續曲率彎曲河道是河流的常態,而河道彎曲引起的二次流是河床地形和河岸變動的主要動力.采用三維多普勒高級點式流速儀和Trimble TX8三維掃描儀,分別對模型40個斷面和床面形態進行三維流速數據和床面形態數據采集.通過水流和床面試驗,研究了連續曲率彎道水槽水流結構變化與床面形態短期演變特性.研究結果表明:模型彎道處水面發生扭曲,最大橫比降位于各彎段彎頂下游.縱向流速在垂向上呈先增大后減小的趨勢,這體現了明渠水流最大流速發生在自由水面以下.各斷面存在一個主環流和一個反向小環流,部分斷面出現3個或更多環流結構,且環流出現的位置橫向流速在垂向上改變方向.環流強度最小值位于各彎段彎頂附近.在各彎段凹岸附近,縱向流速存在小流速區,床面形態均存在與小流速區相對應的床面平整區.活體柔性植被均勻種植的工況Run-4最大淤積和沖刷深度均小于無植被種植的工況Run-3,這說明彎曲邊界引發的二次環流是河床地形的主要動力.活體柔性植被根系和植株對床沙和水流均產生影響,起到了增大河床阻力的作用.

【文章頁數】：10 頁

【部分圖文】：

圖1 試驗裝置三維簡圖

本試驗在天津大學河流海岸工程泥沙試驗室連續彎道循環水槽中進行，整個水槽由一個有機玻璃彎道段、上下游水箱、兩個過渡直道段、循環水泵以及連接管道組成，圖1為試驗裝置三維簡圖，每個彎段的中軸線表述公式為ψ=θmsin(2πs/M)．其中ψ為實際的偏角，θm為最大偏角，s為下游曲線長度，....

圖2 測量斷面

使用ADV對模型40個斷面進行三維流速數據采集，測量斷面見圖2．圖中橫杠“-”前代表某個彎段各測量斷面的相位，橫杠后代表正弦派生彎段的序號，相位2πs/M=360°，每個斷面共304個測點，試驗斷面測點布置見圖3.圖3斷面測點布置示意

圖3 斷面測點布置示意

圖2測量斷面本試驗床面形態測量選取TrimbleTX8三維掃描儀對彎道床面整個形態進行掃描，該三維掃描儀的測量范圍為0.9～600m，距離的測量精度1mm+1.5μm，角度測量精度1″，該掃描儀安裝在配套三腳架上，通過設置4個測站單元對試驗床面形態進行掃描，掃描儀對4個測....

圖4 植株密度實拍圖

工況Run-1為床面無鋪沙條件，對連續彎道水槽進行清水沖刷試驗，通過控制流量和水深能夠很好地保證水流的穩定，進而可以測量整個彎道內的三維流場情況；工況Run-2為床面鋪沙動床試驗，鋪沙厚度10cm，床沙中值粒徑為0.236mm；工況Run-3為床面鋪沙動床試驗，鋪沙厚度10....

本文編號：4057122