動床彎道水流結(jié)構(gòu)調(diào)整的實驗研究.pdf

1、天然河流彎道，大都可以用正弦派生曲線概化模型進(jìn)行物理模擬，所以理想狀況下彎道水流結(jié)構(gòu)規(guī)律研究，可以作為天然河流水流運動規(guī)律研究的基礎(chǔ)。隨著計算機技術(shù)的進(jìn)步，雖然現(xiàn)在可以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行河流模擬，但是物理模型實驗相對于數(shù)學(xué)模型的優(yōu)勢在于更能真實的模擬天然水流結(jié)構(gòu)，并能為數(shù)學(xué)模型模擬結(jié)果提供驗證。
　　本次研究的主要目的是了解動床彎道下水流結(jié)構(gòu)調(diào)整的機理，通過建立室內(nèi)的水槽模型，進(jìn)行動床水流與定床水流實驗，通過分析對比得出結(jié)論。本文首先

2、總結(jié)了彎道動床實驗與定床實驗的研究進(jìn)展，在已有的研究基礎(chǔ)上，認(rèn)為開展連續(xù)彎道動床與定床物理模型實驗是對已有研究結(jié)果的進(jìn)一步研究，是對彎道水流結(jié)構(gòu)調(diào)整機理的進(jìn)一步探究。并且在文中對實驗構(gòu)建過程及實驗步驟進(jìn)行了詳細(xì)的描述。實驗在中科院陸地水循環(huán)及地表過程重點實驗室實驗大廳進(jìn)行，構(gòu)建了30°和110°固定邊界的正弦派生曲線概化水槽模型。
　　實驗主要內(nèi)容是分別對兩個彎道內(nèi)定床床面下沿程流速以及動床床面下地形及流速進(jìn)行觀測。通過對比不同曲

3、率、不同流量以及不同地形下水流結(jié)構(gòu)的變化，得出如下結(jié)論：
　　1.曲率變化情況下，當(dāng)流量較小時，水流最大單寬流量位置在彎頂處時更趨向于貼近凸岸，曲率越大，這種趨勢越明顯。彎道曲率對水流各個特征量級的影響并不大；
　　2.流量變化情況下，當(dāng)流量較小時，水流最大單寬流量位置在彎頂處時貼近凸岸，當(dāng)流量增加時，水流的最大單寬流量位置擺動的趨勢更加明顯，流量由25m3/h到50m3/h的變化過程中，流速沿橫向分量的變化成倍增加，說明伴

4、隨著流量的增加，彎道中的水流的橫向運動明顯加強，彎道環(huán)流增強；
　　3.地形變化下，最大單寬流量位置更加偏向于凹岸，同時流速沿水流方向分量沿水流方向顯著的增加，流速橫向分量沿橫向的變化同時成倍增加，說明伴隨著地形的產(chǎn)生，彎道中床面地形的改變，對水流縱向及橫向的變化趨勢都有顯著的作用。
　　4.本次實驗對高流速帶、高切應(yīng)力帶以及輸沙帶的位置進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高流速帶位置并沒有與輸沙帶完全吻合，而高切應(yīng)力帶與輸沙帶的位置相差不多，