天然河道垂線流速分布類型及其影響因素初探.pdf

1、天然河道中的水流均為非恒定流，當前，河道非恒定問題日益突出。由于明渠非恒定流本身較為復(fù)雜，對明渠非恒定流的很多特性方面的研究一直未能有較大的突破。研究天然河道的垂線流速分布類型及其影響因素。
　　對正確的掌握流速垂線分布規(guī)律及天然河流河床演變、水利學科的發(fā)展以及港口、航運及城市防洪等實際問題的解決，都有重要的理論和工程意義。
　　為探討天然河道的垂線流速分布類型，本文以室內(nèi)ADV清水試驗和長江螃蟹磧至冰盤磧水道實測資料為基礎(chǔ)

2、，分別研究其流速分布形態(tài)，對比找出主要影響因素。采用不同的計算公式對研究河段的推移質(zhì)輸沙率進行計算。通過對垂線流速分布和推移質(zhì)輸沙率、地形坡降和流量的關(guān)系探討，進一步明確天然河道垂線分布的類型及其影響因素，得到主要研究結(jié)論如下:
　　(1)通過室內(nèi)ADV清水水槽試驗，在沒有外界因素的干擾下，清水非恒定流流速剖面為常規(guī)的“上大下小”型，其流速分布滿足傳統(tǒng)的對數(shù)分布。
　　(2)以長江螃蟹磧至冰盤磧水道為研究對象，基于大量實測流

3、速資料，天然河流的非常規(guī)流速分布可歸納總結(jié)為7種類型，分別為“3”型、“C”型、“1”型、“S”型、“7”型、“反S”型和“反C”型。
　　(3)初步分析認為“7”型垂線流速多出現(xiàn)在地形陡升處?！?”型垂線流速多出現(xiàn)在河床洼地的中心處。“C”型垂線流速常出現(xiàn)于河道沿水流方向縮窄、洪峰陡漲以及挖槽和港池的出口等處?！胺碈”型垂線流速常出現(xiàn)在雍水水庫的回水末端、河道沿水流方向展寬、河道洪水陡落、挖槽和港池進口等處?！癝”型與“反S”型

4、垂線流速多出現(xiàn)于河道近岸的有植被地帶。
　　(4)研究河段垂線流速分布形態(tài)絕大多數(shù)呈“3”形分布，此流速分布模式多出現(xiàn)在地形較平坦的河道主流區(qū)，由于長江河道寬闊，河道主流區(qū)流速不受兩岸邊壁及植被影響，初步分析認為天然河道水流的紊動性為該種分布模式形成的主要原因。
　　(5)在垂線平均、最大流速和推移質(zhì)輸沙率的內(nèi)在關(guān)系分析得出，研究河段垂線平均、最大流速和推移質(zhì)輸沙率變化情況具有良好的一致性，二者成嚴格的線性關(guān)系。