沙波面水沙運(yùn)動(dòng)特性及沙波演化規(guī)律試驗(yàn)研究.pdf

1、沙波運(yùn)動(dòng)是推移質(zhì)輸移的一種床面動(dòng)態(tài)表現(xiàn)形式，它對(duì)近河底的水流結(jié)構(gòu)有很大影響，也對(duì)河床的沖淤變化產(chǎn)生重要作用。目前，對(duì)于沙波運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究還不充分，一是由于沙波運(yùn)動(dòng)本身的復(fù)雜性，二是由于缺少精度高、效率高的沙波運(yùn)動(dòng)測(cè)量設(shè)備。因此，探索和開發(fā)高精度的新型沙波運(yùn)動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，并基于該技術(shù)研究沙波運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)于完善泥沙運(yùn)動(dòng)基本理論體系有重要意義。
　　試驗(yàn)在室內(nèi)精密水槽上進(jìn)行，以非均勻塑料沙為試驗(yàn)沙。開發(fā)了基于圖像識(shí)別的顆粒級(jí)配檢測(cè)系統(tǒng)，并驗(yàn)

2、證了其可靠性，基于該系統(tǒng)對(duì)水槽不同位置沙樣組成進(jìn)行分析；采用ADV和液態(tài)示蹤劑精細(xì)采集典型沙波面處的水流紊動(dòng)信息；采用高速攝像機(jī)記錄不同水流強(qiáng)度下沙波形成、演化及沙波面顆粒運(yùn)動(dòng)過程；大量采集了不同水流條件下沙波形態(tài)參數(shù)。
　　典型沙波面水流結(jié)構(gòu)研究表明，沙波面水體具有明顯的不穩(wěn)定二次流結(jié)構(gòu)，主副流強(qiáng)度所占比重不同對(duì)下游沙波的作用效果也不同；同一測(cè)點(diǎn)水體的時(shí)均流速與脈動(dòng)強(qiáng)度具有一定的互補(bǔ)性；沙波對(duì)水流結(jié)構(gòu)的影響范圍為5cm左右水深；

3、水流脈動(dòng)最強(qiáng)區(qū)域?yàn)椴ǚ妩c(diǎn)下游80cm且與波高同高處。對(duì)瞬時(shí)流速序列進(jìn)行子波分析，表明了湍流具有的不同尺度、頻率的渦結(jié)構(gòu)特征；基于傅里葉變換將流速序列進(jìn)行時(shí)間域到頻率域的轉(zhuǎn)換并做出能譜圖，得到低頻、大尺度渦結(jié)構(gòu)占據(jù)水體主要能量，大、小渦間存在能量串級(jí)現(xiàn)象，指出了高頻帶小渦能量耗散率為7/4。
　　對(duì)沙波面沙粒運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行詳細(xì)的闡述，聯(lián)系沙波面湍流特性，建立了迎水波面沙粒不同的起動(dòng)模式，對(duì)沙波面不同位置處床沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了機(jī)理性分析；